В.Е.Аджиенко, главный инженер ООО "Адмир Евразия", 2010 г. 

Отстаивание шахтных вод угледобывающей промышленности дает удовлетворительное качество очистки от взвешенных веществ (ВВ) при наличии достаточного гидравлического объема емкостных сооружений. При шахтах такими сооружениями являются отстойники-шламонакопители: резервуары, выполняющие функции осветления воды, уплотнения и временного хранения осевшего шлама. Совмещение функций упрощает эксплуатацию очистных сооружений, но ведет к потере гидравлического объема, необходимого для осветления воды. При отсутствии свободного объема никакие технологические мероприятия, включая использование реагентов, не дают эффекта: переполненный отстойник отвергает все, что неспособен вместить. В результате зашламления происходит вынос не только тонкодисперсной фракции, но и хорошо оседающей угольной мелочи.

Даже при хорошей работе очистных сооружений предприятие несет существенные издержки: в 2010 г. плата в пределах допустимого норматива сброса ВВ составляет 760 руб./тонн, а потеря угольной продукции – не менее 500 руб./тонн. При неблагоприятном стечении обстоятельств плата за сброс ВВ в пределах и сверх установленных лимитов составляет 3,8 и 19 тыс. рублей за тонну, соответственно.

Избежать зашламления сооружений позволяет комбинирование технологий механической очистки шахтной воды и обезвоживания шламовой пульпы: к примеру, использование полочного отстойника с выводом концентрированной пульпы на обезвоживающий аппарат. К сожалению, фракционный состав угольного шлама таков, что аппаратурные технологии требуют применение флокулянта. К тому же,  производительность цеха ограничена количеством установленных аппаратов, которых никогда не бывает столько, сколько надо. Эти факторы определяют необходимость ежеминутного и всесезонного постоянства объемного расхода и концентрации шлама. Очевидно, что вывод шлама на дренажные площадки намного проще и привлекательнее, но доступной территории при шахте для их размещения, как правило, нет.

Есть ли альтернатива и беспроигрышный вариант проектирования системы обезвоживания при угольных шахтах? В абсолюте - нет. В очень близком приближении к нему - технология обезвоживания в геотекстильных контейнерах ГЕОТУБ - Geotube^®, объединяющая все достоинства методов интенсивного и пассивного обезвоживания, привнося новые ранее недоступные возможности.

Суть технологии Geotube^® в приложении к объектам угольной промышленности: подать в крупноразмерный «мешок» из тканого геотекстиля - контейнер Geotube^® - шламовую пульпу для разделения ее на воду и твердую фазу. Вода отходит через фильтрующие стенки контейнера, а твердая фаза удерживается внутри. По мере заполнения контейнера Geotube^®, в нем формируется плотное шламовое тело объемом, к примеру, 1,6 тыс. м³, длиной 60 м, шириной до 13 м и высотой до 2,4 м. Выдержка шламового тела, «упакованного» в геотекстиль, обеспечивает сход влаги и снижение влагосодержания до 15%. В летнее время имеет место подсушка шлама, как в одноярусном, так и в многоярусном складе из контейнеров Geotube^®.

В общем случае технология Geotube^® предусматривает использование флокулянта. В отношении угольного шлама имеет место благоприятное стечение технологических свойств обезвоживаемого и обезвоживающего материалов. Отказ от использования реагентов позволяет подавать в контейнер Geotube® угольный шлам с практически любым расходом и любой концентрации – лимитирующим фактором является транспортабельность шлама по напорным коммуникациям.

В октябре 2009 г.  ООО «Адмир Евразия» и ОАО «Южкузбассуголь» провели промышленные испытания процесса безреагентного обезвоживания угольного шлама в контейнерах Geotube^® на шахте «Юбилейная». В ходе испытаний подтверждена техническая простота реализации процесса и надежность в полевых условиях эксплуатации. По результатам 20 часов подачи шлама в малогабаритный контейнер Geotube^® GT 500 D (5 х 15 х 2 м) с расходом 30- 40 м³/ч в течение 3 суток получено плотное шламовое тело весом 95 тонн с массовой долей влаги 21% - 22%. Несмотря на дожди и вхождение в зиму, через 2 месяца вылеживания содержание влаги ниже уровня промерзания снизилось до 17% при средней зольности шлама А^d =14%. Анализ гранулометрического состава обезвоженного шлама показал хорошую удерживающую способность контейнеров GT 500 D по отношению к тонкодисперсной фракции - 18% массы шлама представлено фракцией в 4 раза меньше номинально диаметра пор геотекстиля (0,375 мм): +1,0 мм – 24%; 0,5-1 мм – 24%; 0,2-0,5 мм – 23%; 0,1-0,2 мм – 11%; - 0,1 мм – 18%.

Апробация процесса фильтрации шахтной воды в контейнере Geotube^® GT 500 D подтвердила возможность первичной очистки воды перед подачей в отстойники с целью предотвращения их зашламления угольной мелочью. В контейнере Geotube^® также происходило удержание тонкодисперсных частиц благодаря осаждению и образованию наносного фильтра.

Заключение

Угольные шламы являются благоприятным материалом для обезвоживания. В то же время полидисперсный состав шлама не позволяет сделать это быстро и качественно без применения кондиционирующих регентов, что осложняет процесс и ухудшает экономику аппаратурных технологий.

Полидисперсность угольных шламов приводит к тому, что обезвоженный шлам, незащищенный от воздействия факторов окружающей среды, легко подсыхает и выветривается, насыщается водой и размывается, сводя на нет эффективность затрат на обезвоживание. Необходимость защиты обезвоженного угольного шлама от ветровой и водной эрозии не позволяет формировать крупные партии продукции для последующей реализации.

Технология Geotube^® позволяет получить плотную, упакованную в прочный геотекстиль и складированную в многоярусную залежь угольную продукцию, соответствующую по массовой доле влаги ГОСТ Р 51586-2000.

Технология Geotube^® ориентирована на полевые условия эксплуатации - легко и быстро разворачивается на промплощадке и не имеет ограничений по производительности: в течение одного сезона сверхкрупный шламонакопитель может быть трансформирован в сверхкрупный склад готовой продукции.