День шахтёра 2020
отмечаем здесь

Геотуба: экспресс-решение проблемы, накопленной годами

шламохранилище

Большинство отечественных металлургических комбинатов были введены в строй ещё в середине XX века. С того времени они накопили огромное количество шлама. Чаще всего проблему хранения обводнённых отходов решали путём наращивания высоты дамб обваливания, чтобы увеличить объём накопителей. Сегодня подобные ресурсы исчерпаны и возникла острая необходимость в расчистке шламохранилищ. Сухоройная техника с обводнённым шламом не справится: есть риск, что значительные нагрузки при работе техники и автомобилей повредят дамбы. Оказывается, сегодня можно обойтись и без них, используя геотубы.

шламохранилище

Где копятся отходы?

«Россия с промышленными отходами обращается очень неэффективно. У нас в год в стране официально производится около 5 миллиардов тонн отходов. И данные за предыдущие годы показывают, что их количество растёт. Причём если ВВП падает, то объём сохраняется примерно на том же уровне, но не уменьшается. А если ВВП растёт, то и отходы растут быстрее ВВП», — констатирует директор по программам Гринпис России Иван Блоков.

шламонакопитель

Промышленные предприятия, оперирующие большими объёмами так называемых ожиженных отходов, — это горнодобывающие, металлургические заводы, гиганты тяжёлого, энергетического и химического машиностроения, крупные ТЭЦ. Большинство из них попросту годами копят отходы в шламонакопителях, которые занимают огромные территории. Но бесконечно это делать невозможно: накопитель снова и снова должен принимать вновь образующиеся отходы. Очевидно, это создаёт проблемы не только для предприятия, но и для экологии: появляется риск загрязнения прилегающей территории из-за фильтрационных потерь перегруженных отстойников.

Поэтому эксплуатация накопителей подразумевает их своевременную очистку, что крайне важно. Эта задача может быть решена по-разному, но для всех способов суть сводится к удалению обводнённого отхода при помощи насосного оборудования или экскаватора с последующей транспортировкой к месту утилизации. Однако размещать жидкие отходы на санкционированном полигоне означает грубо нарушать закон. А их утилизация — дело затратное ещё и потому, что к общему объёму прибавляется объём свободной воды, входящей в его состав.

Тот случай, когда обезвоживание — на пользу

Чтобы поддерживать качество оборотных и сбросных вод, предприятия должны своевременно очищать шламохранилища, отстойники и подобные сооружения от шлама. Сильно обводнённый отход перед утилизацией требует обезвоживания.

Этот процесс возможно осуществлять экстенсивными и интенсивными методами. К первым относятся процессы естественного уплотнения и сушки, ко вторым — аппаратурные: на центрифугах, камерных и ленточных фильтр-прессах.

Самый простой и дешёвый способ — заполнить шламонакопитель жидким отходом. Так можно сократить первоначальный объём и тем самым снизить затраты на последующую утилизацию, но не сэкономить время — на это понадобится несколько лет. К тому же климатические особенности на большей части территории России не способствуют эффективному подсушиванию осадка, возможно использование только экстенсивных методов. Для более глубокого обезвоживания осадков применяют механические аппараты обезвоживания. Однако цеховая инфраструктура не только сложна в проектировании и обслуживании, но и достаточно дорогостоящая.

шламонакопитель

Как показывает практика, в большинстве случаев предприятия не следуют поговорке «Не плюй в колодец, из которого пьёшь».

«Достаточно часто проблема либо остаётся без внимания вообще, либо решается дедушкиным способом. Грубо говоря, отход при помощи экскаватора или драглайна изымается из чаши шламонакопителя, складывается рядом на естественную подсушку — обычно без какой-либо гидроизоляции и защиты подстилающих грунтов. После этого он вывозится либо на полигон, либо вообще в неизвестном направлении. Но необходимо отметить, что уровень экологического сознания повышается, а привычные ранее методы выходят из моды, и специалисты начинают искать альтернативные технологии и способы решения проблем», — считает коммерческий директор ООО «Адмир Евразия» Александра Ярыгина.

Чтобы получить транспортабельный отход, в шлам добавляют вспомогательные вещества: диатомит, перлит, уголь, золу и древесную муку. Их свойства, такие как химическая инертность по отношению к воде, высокая пористость, малая площадь активной удельной поверхности и отсутствие растворимых в воде составляющих, позволяют довести шлам до приемлемого состояния гидроксидного осадка с влажностью 70%. Минус такой технологии в том, что увеличивается объём вещества, а значит, растёт и стоимость транспортировки и утилизации.

Геотекстильный контейнер — что это?

По словам специалистов, сегодня решить эту и вышеперечисленные проблемы можно, причём быстро и без капитальных затрат — с помощью технологии обезвоживания в фильтровальных контейнерах из геотекстиля, которые называются геотуба. Это технологический процесс гравитационного обезвоживания разнообразных по происхождению суспензий в контейнерах.

«Материал в данном случае — 100%-й полипропилен высокой степени прочности, который обладает уникальными фильтрационными характеристиками, а за счёт специальной пропитки защищён от воздействия ультрафиолетовых лучей. Есть определённое ограничение технологии, связанное с природой шлама, с которым предлагает работать заказчик. Безусловно, для слишком замазученных, кислотных либо щелочных сред существуют более эффективные технологии. Мы в этот сегмент не заходим, потому что понимаем, что для каждой задачи есть оптимальное решение, и геотубы тут, к сожалению, таковым не являются. Мы говорим скорее о шламах, которые имеют 4-й, 5-й класс опасности с влажностью от 60 до 95%, у которых надшламовая вода условно чистая», — отмечает Александра Александровна.

шламонакопитель

К слову

Типоразмер геотуб определяется исходя из размера и конфигурации доступной для их размещения территории. В целях сокращения размеров площадки для обезвоживания их также можно укладывать в несколько слоёв.

Куда уходит вода?

На первый взгляд, технология прямо-таки элементарна: суспензия поступает в контейнер, и спустя некоторое время вода выходит через поры геотекстиля. Диаметр поровых отверстий — 0,35 мм. Если в осадке содержатся частицы ещё мельче, чтобы максимально задержать их внутри, пульпу кондиционируют флокулянтом. Поэтому фильтрат, выходящий из геотуб, не содержит механических взвесей. По системе дренажа он поступает в водосборный приямок и оттуда может снова поступать в шламонакопитель.

К слову

Некоторые виды металлургических шламов, например замасленную окалину, невозможно обезвоживать на фильтр и вакуумных прессах, но возможно в геотубе с использованием флокулянта.

Что происходит с обезвоженными отходами?

Обезвоженный шлам может храниться в геотубе — каждая вмещает до 1500 м3 материала. Также грунт можно перевести в режим пассивного хранения осадка либо использовать по назначению.

«Если коротко, то мы буквально за месяц решаем проблему предприятия, которая копилась долгие годы, и оставляем заказчику освободившийся вмещающий объём шламонакопителя и компактно складированный отход, не подверженный повторному обводнению или разносу ветром. В отдельных случаях возможно из шлама получить субпродукт, которым можно в дальнейшем воспользоваться. В случае с угледобывающими предприятиями — сырьё для последующего обогащения, с ГОКами — грунт, который может быть использован на стройке, а если мы говорим про иловые карты или природные водоёмы — почвогрунт для озеленения», — поясняет коммерческий директор «Адмир Евразия».

После того как работы на шламохранилище завершены, геотекстильные контейнеры могут быть сданы на переработку или использованы при отсыпке временных дорог в качестве разделительного полотна.

К слову

Что касается угольного шлама, в случае если его гранулометрический состав требует применения реагента, то распространённым приёмом является комбинация двух флокулянтов различной природы: анионного и катионного, что позволяет связывать как неорганическую, зольную, так и органическую составляющие шлама. Контейнеры могут быть использованы как для расчистки шламонакопителей, так и для приёма шахтной воды. В последнем случае за счёт удержания внутри контейнера основной части механических примесей, содержащихся в шахтной воде, существенно снижается нагрузка на очистные сооружения. В результате обезвоживания в контейнере может быть получен продукт, пригодный для последующей реализации, что компенсирует расходы на содержание очистных сооружений угледобывающих предприятий.

Насколько это выгодно?

Эксперты считают, что экономическая эффективность любого экологического мероприятия — величина весьма относительная. Но если раньше деньги на подобные проекты выделяли по остаточному принципу либо не финансировали вовсе, то теперь предприятия более трепетно относятся к возможному негативному влиянию на окружающую среду.
«Если сравнивать стоимость проведения работ по каждой из существующих технологий, то обезвоживание на картах намыва считается наименее затратным, а при помощи механических аппаратов — наиболее дорогим. В свою очередь, стоимость обезвоживания в геотубах выше, чем в первом случае, но ниже, чем во втором», — уточняет Александра Ярыгина.

К слову

Работы по закачке контейнеров можно проводить только в сезон положительных температур, в то же время процесс обезвоживания в заполненном контейнере длится в течение всего года. Во время зимнего промораживания происходят глубокие структурные изменения шламового тела в геотекстильном контейнере, что приводит к дополнительной водоотдаче после оттаивания.

Текст:
Надежда Гесс
Фотографии предоставлены ООО «Адмир Евразия»

Понравился материал? Подпишитесь
на отраслевой дайджест и получайте подборку статей каждый месяц
.

Статья опубликована в журнале Добывающая промышленность №4, 2018

Подпишитесь
на ежемесячный дайджест актуальных тем
для специалистов отрасли.

Исключительно отраслевая тематика. Никакого спама 100%.