Обоснование варианта расширения подушки выщелачивания и ее конструктивных параметров

Расширение подушки выщелачивания во многом определяется расположением существующего штабеля в окружении объектов промышленной инфраструктуры. Поэтому выбор участков для ее размещения весьма ограничен и зависит с небольшими вариациями, в основном, от принятых технических и организационных решений. Такими участками могут быть участки на севере, западе, востоке и юге, примыкающие к существующим подушкам выщелачивания, а также ярусы 7 и 8 существующего штабеля со средствами подачи рабочих и приема продуктивных растворов.

Участки для расширения подушки выщелачивания выбирались при условии, что укладка рудной массы в штабель и выщелачивание не будут прерываться во времени при переходе к новому штабелю. Поскольку количество таких участков ограничено и практически не зависит от исполнителя, варианты расширения подушки выщелачивания рассмотрим подробнее на проработках, которые на рис. 6.1 обозначены как варианты Запад, Восток, Север и Юг. В этих проработках использование ярусов 7 и 8 существующего штабеля для размещения рудной массы (-30 млн.т) было отклонено из-за потенциального риска повреждения дренажной системы, находящейся в центре подушки выщелачивания, сжимающими усилиями от веса уложенной рудной массы, что уже имело место на восточном фланге штабеля при отсыпке 7-го яруса.

Вариант Запад. Участок расширяемой подушки выщелачивания по варианту Запад расположен в западном торце существующего штабеля. Участок вмещает три панели шириной по 85 м, его размер ограничен на западе существующей подъездной дорогой и пульпопроводом.

Расширяемый участок объединяется с существующей подушкой выщелачивания вдоль западного периметра штабеля, а его границы смещаются на запад на 270 м (30 га). Возможно, формирование подушки выщелачивания по варианту Запад с уклоном:

• на Восток;

• на Запад;

• к центральной нижней отметке рельефа;

• к центральной верхней отметке рельефа.

Все варианты Запад имеют одинаковую вместимость (27,4 млн.т рудной массы) с наивысшей отметкой подушки в северо-западном углу, а подушка формируется так. чтобы раствор стекал к ее юго-восточному углу, где соединяется с раствором действующего штабеля при объединении трубопроводов в единую систему. Варианты различаются объемами земляных работ. Ho расширяемый участок не может работать автономно из-за его ограниченного размера, поэтому он должен загружаться одновременно с действующим штабелем, что требует закончить строительство расширяемой части подушки выщелачивания раньше, чем действующий штабель достигнет предельной высоты.

Строительство подушки выщелачивания по варианту Запад целесообразно в том случае, если бы потребовалось переработать ограниченное количество рудной массы (<28 млн. т).

Рассматриваемые подварианты Запад при одинаковой вместимости и площади в зависимости от принятого уклона ее основания различаются объемами земляных работ, количеством трубопроводов, протяженностью транспортных коммуникаций, потребностью в дополнительном оборудовании. Однако независимо от принятого уклона реализация варианта Запад подушки выщелачивания требует создания таких основных объектов, как:

Подушка выщелачивания на три панели с внешними каналами (гидронепроницаемое основание с глиняным слоем и геосинтетической пленкой, защитный и дренажный слой с трубопроводами, канализационный лоток, отстойники для растворов).

Переносной магистральный канал.

Переносной конвейер для загрузки новых ячеек.

Трубопроводная обвязка для сбора растворов

Насос для перекачки растворов.

Система энергоснабжения.

Вариант Север. Участок для размещения подушки выщелачивания по варианту Север располагается на севере от существующего штабеля. Такое расположение позволяет воспользоваться существующей системой конвейеров для того, чтобы поставлять руду для укладки с минимальными изменениями в транспортной системе. Предложенное расположение подушки по варианту Север предусматривает отсыпку 15 панелей на территории площадью 120 га. Вместимость подушки выщелачивания - -116.5 млн. т. Размер подушки, ее расположение и количество панелей были установлены с таким расчетом, чтобы участок мог работать автономно до полного заполнения без каких либо препятствий.

Формирование штабеля на подушке по варианту Север предполагается осуществить в две стадии: сначала должны быть отсыпаны восемь самых западных панелей (Север-A). При этом три яруса по подварианту Север-А должны быть загружены прежде, чем начнется загрузка подушки по подварианту Север-В, что займет -700 дней.

Строительство подушки по подварианту Север-В должно быть организовано таким образом, чтобы закончить его через -23 месяца после начала загрузки участка Север-А.

Рассмотрены следующие варианты формирования уклона подушки выщелачивания по варианту Север:

- двусторонний уклон подушки к центру при расположении самой низкой отметки между шестой и седьмой панелями (первая стадия),

- уклон подушки с северо-востока на юго запад.

В первом случае объем подсыпки грунта составляет - 1,0 млн.м3, а во втором -2,35 млн.м3. Двусторонний уклон к центру ведет к существенному снижению пря мых затрат на земляные работы (8,2 млн.$ в сравнении с 10,6 млн.$) и дополнительных затрат на оборудование (8.8 млн.$ в сравнении с 9,5 млн.$). Это около 3.0 млн.$ экономии только за счет рационального выбора уклона основания. Однако затраты на трубопроводы в этом случае на 1.3 млн.$ больше.

В обоих подвариантах Север-А и Север-В дренажные трубопроводы объединяются с дренажными трубопроводами действующего штабеля в единую систему.

Дополнительно требуется модернизация конвейерной системы для перемещения рудной массы по существующему магистральному конвейеру на поверхности к новому наклонному конвейеру длиной 100 м. Потребуются дополнительные насосы для подачи растворов на верхние ярусы новой подушки выщелачивания. Эти затраты оцениваются в ~1 млн.$. Электроэнергия 6.6 кВ для конвейеров и насосов будет подаваться кабелем от главной подстанции завода.

При размещении подушки выщелачивания по варианту Север требуется строительство следующих объектов:

• Подушка выщелачивания с 15 панелями и внешними каналами (гидронепроницаемое основание с глиняным слоем и геосинтетической пленкой, защитный и дренажный слой с трубопроводами).

• Канализационный лоток, отстойники для оборотных растворов.

• Внешний канал под существующий штабель,

• Внешний канализационный лоток под существующий штабель.

• Отстойник для насыщенных растворов.

• Переносной магистральный канал.

• Горизонтальный конвейер от существующего магистрального конвейера на поверхности.

• Трубопроводная обвязка от юго-западного угла существующего штабеля к новому участку подушки выщелачивания.

• Трубопровод от дождеприемника к внешним каналам.

• Насос для подачи растворов на поверхность штабеля.

• Насос для подачи растворов во внешний канал.

• Насос для водосборника.

• Линия энергоснабжения 6 кВ от основной подстанции.

• Концевая секция для нового горизонтального конвейера.

• Система энергоснабжения насосного оборудования.

• Перемещение воздушной линии электропитания 35 кВ

Вариант Юг. Участок расширяемой подушки выщелачивания по варианту Юг выполняется как единое целое с подушкой выщелачивания действующего штабеля. Рассмотрены два подварианта ее строительства: в первом случае уклон подушки и панели ориентируются с севера на юг, а во втором - с запада на восток. При этом второй вариант требует значительно меньше земляных работ, поэтому он выбран для дальнейшего изучения.

Предложенное расположение участка по варианту Юг состоит из восьми 85-метровых панелей, которые на 50 м длиннее, чем панели на существующей подушке выщелачивания или в других вариантах расположения нового участка. Раствор собирается в юго-восточном углу подушки, а оттуда перекачивается насосами в соответствующий водосборник.

Вариант требует применения на поверхности дополнительного магистрального конвейера длиной 1700 м. Подушку предполагается дополнить 760-метровым трубопроводом, соединяющимся с трубопроводом существующего штабеля. Электроэнергия для нового конвейера обеспечивается воздушной линией ЛЭП-6кВ. Требуется также модернизация трубопровода рабочего раствора с заменой существующих труб на трубы повышенного давления.

При реализации варианта Юг требуется сооружение таких объектов, как:

• Подушка выщелачивания с 8 панелями и внешними каналами (гидронепроницаемое основание с глиняным слоем и геосинтетической пленкой, защитный и дренажный слой с трубопроводами, обсадная труба между существующей и новой подушкой выщелачивания, канализационный лоток для сбора растворов, /отстойники для рабочих растворов, внешний канал, внешний канализационный лоток).

• Отстойник для насыщенных растворов.

• Переносной магистральный канал.

• Новый магистральный конвейер на поверхности.

• Перемещение разгрузочного конвейера.

• Сеть трубопроводов.

• Бетонный отстойник.

• Насос для подачи растворов на поверхность штабеля.

• Насос для подачи растворов во внешний канал.

• Насос для водосборника и насосы для очистки.

• Линия энергоснабжения 6 кВ от основной подстанции.

• Концевая секция для нового горизонтального конвейера.

• Система энергоснабжения насосного оборудования.

• Перемещение воздушной линии электропитания 35 кВ.

Вариант Восток. Участок подушки выщелачивания по варианту Восток расположен на восточном фланге существующей подушки выщелачивания. Подушка выщелачивания состоит из четырех панелей шириной 85 м, и занимает территорию в -35 га. Размер подушки ограничен бассейном, который расположен на востоке от ее границы. Она имеет уклон от северо-восточного угла к юго-западному углу, соединяясь с подушкой Фазы 1 и существующим трубопроводом Фазы 1 в единую дренажную систему.

Оценка размещения подушки выполнена в предположении, что существующий разгрузочный конвейер в комплексе с переносным конвейером сможет загружать рудой три новых дополнительных панели.

Подушка выщелачивания по варианту Восток имеет вместимость 36.2 млн. т, что обеспечивается при формировании штабеля из 7 ярусов, совпадающих с ярусами на существующем штабеле. Как и участок подушки выщелачивания по варианту Запад, подушка выщелачивания по варианту Восток не может функционировать автономно, поскольку она должна загружаться одновременно с другой подушкой, что требует большого количества переносных конвейеров.

При размещении подушки выщелачивания по варианту Восток требуется сооружение таких объектов, как;

• Подушка выщелачивания с 4 панелями и внешними каналами (гидронепроницаемое основание с глиняным слоем и геосинтетической пленкой, защитный и дренажный слой с трубопроводами, обсадная труба между существующим штабелем и новым участком, канализационный лоток, /отстойники для рабочих растворов, внешний канал и внешний канализационный лоток для сбора рабочих растворов).

• Переносной магистральный канал.

• Новый магистральный конвейер на поверхности.

• Перемещение разгрузочного конвейера.

• Сеть трубопроводов.

• Бетонный отстойник.

• Насос для канала.

• Энергоснабжение насосов.

• Перемещение воздушной линии электропитания 35 кВ.

Анализ альтернативных участков для расширения подушки выщелачивания позволяет сделать следующие выводы:

- при выборе участка в качестве критерия оценки принималась возможность автономного и непрерывного выполнения работ по укладке рудной массы и ведению процесса выщелачивания;

- отобранные участки для расширения подушки выщелачивания предусматривают объединение ее дренажных трубопроводов с трубопроводами существующей подушки в единую систему;

- участки различаются между собой объемами земляных подготовительных работ, вместимостью подушки выщелачивания, количеством дополнительного оборудования, протяженностью трубопроводов и необходимостью проведения реконструкции и расширения существующих инженерных сетей;

- на выбор участка для расширения подушки выщелачивания определяющее влияние оказывают ее вместимость и объем земляных работ;

- участок для размещения подушки выщелачивания на севере от существующего штабеля может иметь любую реальную вместимость рудной массы;

- во всех вариантах расширения подушки выщелачивания предполагается формирование рудного штабеля из 8 ярусов, а фактически их количество ограничено 6-ю ярусами;

- ни один вариант не предусматривает повышения интенсивности выщелачивания по мере увеличения высоты штабеля;

- любой вариант расширения подушки выщелачивания представляет собой по сути самостоятельную 3 подушку выщелачивания.

Изменение сырьевой базы кучного выщелачивания в сторону уменьшения в сочетании с проведенным анализом расположения участка для расширения подушки выщелачивания позволяют несколько изменить принятую концепцию и предложить для детального изучения следующий подход к формированию рудного штабеля откорректированной вместимости.

Подушка выщелачивания для размещения требуемого количества рудной массы создается при максимальном использовании существующих транспортных, орошающих и дренажных систем. В соответствии с последними решениями по освоению складских запасов сырьевая база для технологии кучного выщелачивания может быть уменьшена на -30-35 %, поэтому разместить на 3-й подушке выщелачивания требуется значительно меньше рудной массы, чем планировалось ранее.

1. Возможны 4 варианта размещения дополнительного количества рудной массы:

1.1. На дополнительно сооружаемой подушке выщелачивания при совместной работе нового и существующего штабеля.

1.2. На дополнительно сооружаемой подушке выщелачивания при совместной работе нового и существующего штабеля с наращиванием существующего штабеля до 8 ярусов.

1.3. На дополнительно сооружаемой подушке выщелачивания при автономной работе нового штабеля.

1.4. На дополнительно сооружаемой подушке выщелачивания при автономной работе нового штабеля с наращиванием существующего штабеля до 8 ярусов.

Возможность доведения количества ярусов в штабеле до проектного значения базируется на реализованном повышении прочности дренажной системы после ее выхода из строя под действием веса вышележащих слоев рудной массы. Увеличение с 6 до 8 количества отсыпаемых ярусов позволит разместить на существующей подушке выщелачивания -30 млн.т рудной массы.

1-й и 2-й варианты размещения дополнительного количества рудной массы на 3-й подушке выщелачивания при совместной работе нового и существующего штабеля, как без наращивания, так и с наращиванием существующего штабеля до 8 ярусов не обеспечивают укладку дополнительного количества рудной массы в первоначальном количестве. В частности, подушка выщелачивания по варианту Запад может быть относительно легко построена, она не требует перемещения главных транспортных средств и может загружаться одновременно с существующим штабелем. Однако ее вместимость составляет всего около 28 млн.т, поэтому требуется место для размещения оставшегося количества рудной массы. Таким местом могла быть подушка выщелачивания по варианту Восток. Однако при этом имеются существенные проблемы с координированием процессов укладки и выщелачивания рудной массы между подушкой выщелачивания по вариантам Запад и Восток. Поэтому эти варианты труднореализуемы, к дальнейшей реализации не рекомендуются, но остаются для проведения экономического анализа.

Расширение подушки выщелачивания по варианту Запад может быть принято для дальнейшего рассмотрения в сочетании с наращиванием существующего штабеля на 2 яруса, но только при уменьшении сырьевой базы кучного выщелачивания на -35 %.

3-й и 4-й варианты размещения дополнительного количества рудной массы на новой подушке выщелачивания при совместной работе нового и существующего штабеля, как без наращивания, так и с наращиванием существующего штабеля до 8 ярусов обеспечивают укладку дополнительного количества рудной массы в требуемом количестве. Этим вариантам соответствуют варианты Север и Юг размещения подушки выщелачивания. Однако вариант Юг требует дополнительного 1700-метрового магистрального конвейера и 760-метрового трубопровода, соединяющегося с трубопроводом действующего штабеля. Поскольку подушка выщелачивания по варианту Юг соединяется с южным периметром существующего штабеля, то обработка растворами этих трех частей штабеля не может начаться до тех пор, пока штабель по варианту Юг полностью не загрузится. Все это делает реализацию варианта Юг малопривлекательным.

Таким образом, из рассмотренных вариантов с технике - технологической точки зрения вариант Север остается наиболее вероятным вариантом расширения подушки выщелачивания при условии, что сырьевые ресурсы остаются неизменными. Вариант Запад может быть рассмотрен, если сырьевые ресурсы для кучного выщелачивания будут существенно уменьшены. В этом случае с технологической точки зрения вариант Запад наиболее предпочтителен, поскольку по существу представляет собой развитие существующего штабеля.