Когда обезвоживание на пользу

Порой может показаться, что разговоры об экологизации добывающей отрасли — это просто слова. Проекты, тенденции, «эффект Греты» и так далее. Но если углубиться в специфику технологических процессов, то проявятся заметные технологические изменения.

Это касается и обогатительных фабрик и комбинатов: сегодня отрасль переживает некоторый бум обогащения, и такие объекты активно строят и модернизируют.

Здесь можно говорить о двух поддерживающих друг друга тенденциях – экологизации и оптимизации. В прошлом остаются жидкие шламоотстойники, затратная транспортировка пустой породы, расточительное отношение к воде. Как следствие растёт популярность профильного оборудования – фильтр-прессов в частности.

Кузбасс обогащает

Хорошая иллюстрация – ситуация в угольной столице России – Кузбассе. В последние годы здесь появилось с десяток новых обогатительных фабрик, а те, что были построены ещё при Советах, осовремениваются.

И всё равно в отрасли заметен дефицит обогащения: это подтверждают и участники рынка угледобычи, и профильные лаборатории, специалистам которых отлично известно о проектах новых фабрик. И на большинстве из них фильтр-прессы работают — ну или запланированы.

Работа «Кузбассразрезугля» в данном случае весьма показательна. Сегодня в структуре компании 6 ОФ, из них 4 построены уже после 2000 года. С 2011 года объем переработки угля увеличился с 71 до 90% от общей добычи. И почти на всех фабриках компании сегодня установлены фильтр-прессы.

«В настоящее время на 5 из 6 обогатительных фабрик и на одной обогатительной установке с КНС АО «УК «Кузбассразрезуголь» применяются фильтр-прессы для обезвоживания угольных шламов и хвостов флотации. Данный вид оборудования представлен в двух типах.

Ленточные фильтр-прессы работают в непрерывном режиме (обезвоживание хвостов флотации на ОФ «Бачатская-Коксовая» и ОФ «Краснобродская-Коксовая» и обезвоживание угольных шламов на ОФ «Бачатская- Энергетическая» и ОФ «Кедровская»).

Камерные же фильтр-прессы работают в цикличном режиме (ОФ «Энергетическая» филиала «Калтанский угольный разрез», ОУ с КНС филиала «Бачатский угольный разрез»)», — рассказал начальник управления по переработке угля и обогащению АО «УК «Кузбассразрезуголь» Евгений Долгов.

В составе «Распадской угольной компании» сегодня три ОФ – это также очень современные объекты. И, по словам директора ОФ «Распадская» Сергея Соломенникова, «на всех фабриках «Распадской угольной компании» есть камерные фильтр-прессы. Эффективность использования этого оборудования уже подтверждена временем».

В прошлом году во время нашего визита на ОФ «Распадскую» здесь как раз устанавливали новые камерные фильтр-прессы.

«Оборудование смонтировано и запущено в работу во втором полугодии 2019 года. Поставленные задачи решены не до конца, так как оборудование не вышло на указанные в договоре параметры по влажности и производительности. Мы доработали технологию и снизили влияние этих показателей до минимума», — рассказал о промежуточных результатах Сергей Соломенников.

Специалисты «ТопПром» тоже говорят о высокой эффективности такого оборудования. На ЦОФ «Щедрухинская» в Новокузнецке камерные фильтр-прессы работают давно, теперь такое же решение установили и на фабрике «Тайбинская» в Киселёвске.

ПИ – отдельно, вода – отдельно

Говоря об особенностях работы оборудования, все наши эксперты единогласно отмечают сочетание экологических и экономических аспектов.

«Экологизация производства и рациональное использование воды и обращение с отходами стало одной из причин роста популярности фильтр-прессов.

С ужесточением экологических требований многие предприятия стали переходить на полусухое складирование отходов вместо классической схемы с наливными хвостохранилищами, а также на замкнутый водооборотный цикл производства», – обозначил общую тенденцию директор ООО «ПрогрессУралИнжиниринг» Дмитрий Злобин.

Социалисты «ТопПром», комментируя установку фильтр-прессов на второй своей фабрике, сделали акцент именно на экологическом моменте. Компания поставила перед собой задачу максимально очищать используемую в цикле обогащения угля воду и тем самым снимать нагрузку на окружающую среду.

«Это следующий шаг в экологичности производства. В камерный фильтр-пресс, размером с, например, комнату в десятки квадратных метров, поступает «сгущённая масса», которая ранее сбрасывалась в отстойники. Вода из этой массы максимально очищается и снова поступает в производственный цикл.

В перспективе – фабрика не использует отстойники и тем самым снимает сильнейшую нагрузку на экологию», — сказал генеральный директор холдинга «ТопПром» Владимир Честнейшин.

Говоря о фильтр-прессах на фабрике «Распадской», её директор выделил сразу несколько задач.

Во-первых, использование такого оборудование поможет снизить влажность продукта и, соответственно, общую влажность концентрата, выпускаемого на третьей секции ОФ.

Во-вторых, фильтр-прессы делают возможным повышение производительности передела флотации, что также сказывается на производительности на третьей секции ОФ «Распадская».

«С развитием технологии производства высокотемпературных полимеров/полипропиленов стало актуальным применение фильтр-прессов на высоких температурах (до 110 градусов Цельсия, пиково — до 130) там, где раньше применялись тяжёлые металлические плиты из различных сталей, включая титан. Такое решение позволило уменьшить стоимость плит для горячих процессов, что расширило их спектр технологического применения.

При этом существует зависимость предельной температуры суспензии для нормальной эксплуатации от создаваемого давления внутри камерного пространства плит, что требует строгой точности в формировании технического задания до изготовления фильтр-пресса и соблюдения этих параметров после его установки».

«Есть и экологический аспект. Камерные фильтр-прессы позволяют замкнуть водношламовую схему обогатительной фабрики за счет эффективного обезвоживания шламов и отказаться от хвостохранилищ и внешних отстойников, соответственно свести к минимуму влияние на окружающую среду.

Но также внедрение фильтр-прессов позволяет получить дополнительный выход концентрата за счёт добавления высококачественного концентрата после флотации», – объяснил Сергей Соломенников.

«Современные обогатительные фабрики — «Бачатская-Энергетическая», «Бачатская-Коксовая», «Краснобородская-Коксовая», «Энергетическая» филиала «Калтанский угольный разрез» — спроектированы и построены с замкнутой водно-шламовой схемой   — без использования хвостохранилищ.

Применение фильтр-прессов позволяет с большой эффективностью выводить из водно-шламовых схем фабрик накопившиеся в процессе обогащения шламы. Установка фильтр-пресса на ОФ «Кедровская» (фабрика введена в эксплуатацию в 1982 году) позволила значительно снизить количество шламов, сбрасываемых в наружные отстойники.

Особо стоит отметить, что применение камерных фильтр-прессов, входящих в комплекс строительства фильтр-прессового отделения ОУ с КНС филиала «Бачатский угольный разрез», позволило исключить из технологической цепочки наружный гидроотвал, что благоприятно сказывается на экологической обстановке»,  — рассказал о опыте «Кузбассразрезугля» Евгений Долгов.

Это при том, что в Кузбассе природные условия в принципе позволяют работать с наружными шламовыми отстойниками – от них отказываются именно из экологических соображений. А вот в якутском Нерюнгри, где работает ОФ «Инаглинская-1» «Колмара», в условиях суровых зим такие конструкции в принципе нежелательны.

Кроме того, фабрике постоянно необходима техническая вода, поэтому система оборотного водоснабжения является в данном случае самым рациональным решением. Для этого на фабрике работает комплекс оборудования, в состав которого входит и ленточный фильтр-пресс.

За пределами угольной отрасли на предприятиях возникают схожие задачи, и фильтр-прессы тут также популярны. Так, на уральской шахте «Северная» «Святогора» и шахте «Печорская» «Воркутауголь» фильтр-прессы работают для очистки шахтных вод.

На «Запорожсталь» фильтр-прессы применяют для извлечения железосодержащего продукта из воды оборотного цикла водоснабжения газоочисток мартеновских печей цеха водоснабжения.

«На АО «ЧЭМК» (ООО «Метагломерат» и АО «Саранская шахта «Рудная») фильтр-прессы использовали, чтобы уйти от сброса в заполненные хвостохранилища. Таким образом предприятие снизило риск негативных экологических последствий.

В данном случае фильтр-прессы помогли продлить срок эксплуатации предприятия без значительных капитальных затрат, ведь возведения новых гидротехнических сооружений не потребовалось.

Кроме того, компания получила возможность повторной переработки хвостов – в перспективе. При развитии технологии они превратятся в так называемое «техногенное месторождение» и можно будет доизвлекать оксиды хрома из сырья без применения земснарядов и вовлечь в производство сырьё, не требующее уплаты НДПИ», — привёл пример применения фильтр-прессов Дмитрий Злобин.

«TEFSA старается использовать все новинки в конструкции своих фильтр-прессов. В первую очередь это касается новых фильтровальных плит, которые предлагают немецкие производители — это основа любого фильтр-пресса и плитам всегда уделяется основное внимание.

Конечно, специалисты компании обращают внимание на шламовые насосы, элементы гидросистемы, новые приборы КИПиА, компоненты системы автоматического управления фильтром, новые фильтровальные ткани. Однако в основе любого фильтр-пресса TEFSA конструкция, направленная на простое и максимально надёжное функционирование каждой системы фильтр-пресса».

Самый универсальный

Но ведь фильтр-прессы – это не единственное оборудование для обезвоживания концентратов: есть ещё, например, вакуум-фильтры, различные ёмкостные фильтры. Так что фильтр-прессы– это далеко не панацея. Дмитрий Злобин, чья компания работает с разными видами фильтровального оборудования, говорит, что применение именно этого решения оправдано не всегда. Однако всё же называет фильтр-пресс самым универсальным вариантом, ведь его можно применять для решения широкого спектра задач.

Сравнивая вакуумные фильтры и сушильные агрегаты с фильтр-прессами, коммерческий директор ООО «Астериас» Виктор Рожников отмечает низкие энергозатраты последних при получении готового концентрата. И этот факт – существенный аргумент в пользу фильтр-прессов.

«Обогатительные фабрики стремятся повысить степень извлечения продукта и одним из решений является усиление тонкости измельчения руды. В результате размер твёрдых частиц существенно уменьшается, а в этом случае фильтрация и обезвоживание концентрата на фильтр-прессах обычно происходит гораздо лучше, чем на вакуумных фильтрах.

Например, при работе на камерных фильтр-прессах может быть существенно снижено потребление коагулянтов, которые зачастую необходимы для нормальной фильтрации того же продукта на вакуумных фильтрах и на ленточных фильтр-прессах», — продолжает перечень преимуществ фильтр-прессов специалист «Астериас».

Также он отмечает, что имеет значение и скорость фильтрации продукта: теоретически при давлениях фильтрации на фильтр-прессах порядка 6-16 атм (а для некоторых продуктов, как например каолин, и до 40 атм) скорость отделения жидкой фазы выше, чем на классических вакуумных фильтрах, где перепад давления редко превышает 0,5-0,8 бар.

Но вакуумный фильтр имеет непрерывный режим работы, а фильтр-пресс — циклический режим с прерыванием фильтрации потока пульпы для технологических операций (просушка кека сжатым воздухом, выгрузка осадка и так далее), поэтому нужно оценивать итоговую производительность фильтра.

Дмитрий Злобин добавляет, что с некоторыми технологическими задачами только фильтр-прессы и могут справиться.

По опыту ООО «ПрогрессУралИнжиниринг», это могут быть, например, обезвоживание минеральных концентратов ультратонких помолов обогатительных переделов: достичь целевой влажности, к примеру, обусловленной требованиями последующего процесса окомкования, удаётся только с помощью фильтр-прессов. В этом же списке задач и достижение минимального содержания влаги в коксующихся углях  — актуальная задача, ведь таким образом удаётся повысить их рыночную стоимость.

«На таких предприятиях в последнее время, как правило, применяются фильтр-прессы с определёнными техническими характеристиками: с камерно-мембранным майнинговым пакетом плит, с быстрораскрывающейся полнопакетной выгрузкой осадка для обеспечения максимальной удельной производительности при достижении целевой влажности.

Они позволяют также минимизировать объём капитальных затрат на оборудование и здания, в которых они размещаются. Такие решения актуальны и для ЗИФ, и для ОФ по переработке цветных металлов (медь, цинк, молибден и т.д.), и для угольных ОФ для снижения стоимости транспортировки», — объяснил г-н Злобин.

Такая задача возникла, например, у украинского «Полтавского» ГОКа   — предприятия по ряду параметров уникального. Здесь необходимо обезвоживать магнетитовые флотационные концентраты ультратонких помолов перед окомкованием: содержание класса -10 мкм в них от 30 до 50%.

Дисковые вакуум-фильтры тут просто не справились. РМК, создавая свои новые ОФ, — на «Михеевском» и «Томинском» ГОКах – тоже заложила в проекты фильтр-прессы. Ну и возвращаясь в Кузбасс: для обезвоживания угольного концентрата, особенно, если это марка Ж, предприятия переходят от дисковых вакуум-фильтров к пресс-фильтрам (или барофильтрам).

Нарасхват?

Означает ли это, что сегодня обогатительные предприятия выстроились в очередь за фильтр-прессами? Как оказалось, всё-таки нет. Оборудование это хоть и самое универсальное, а всё-таки уместно не везде.

Специалисты компании «РИДТЕК» говорят, что при подборе оборудования первое дело — это определить гранулометрический состав твёрдой фазы суспензии. «Если она является сильно мелкодисперсной, применение фильтрования нецелесообразно, и вы зря потратитесь на оборудование».

К тому же, есть прецеденты, когда добывающие компании отказывались от фильтр-прессов в пользу оборудования другого типа. Так, «Северо-Западная фосфорная компании» при реализации проекта ГОК «Олений Ручей» заменила фильтр-прессы, работающие на обезвоживании апатитового концентрата. Оборудование не продемонстрировало заявленные показатели — и ГОК выбрал дисковые вакуум-фильтры.

На ГОК «Олимпиада» «Полюс», правда, не заменил фильтр-прессы, но дополнил их – керамическими дисковыми вакуум-фильтрами. В данном случае сказались стеснённые условия на ЗИФ.

Добавим к этому целый список железорудных ОФ и ОФ с крупным помолом: Высокогорский ГОК, Кимкано-Сутарский ГОК, Лебединский ГОК, Михайловский ГОК, Сибайский ГОК, Лисаковский ГОК и ряд других.

По-скольку речь идёт о «легкофильтруемых» элементах, то здесь продолжают использовать классические дисковые или керамические дисковые вакуум-фильтры, а иногда даже ленточные вакуум-фильтры.

Но даже если мы вычеркнем из перечня потенциальных потребителей фильтр-прессов эти и подобные им предприятия, перечень этот всё равно останется внушительным. Позитивный опыт объектов, где работает такое оборудование, вкупе с экологическим вектором формирует для фильтр-прессов очень радужное будущее.

Виктор Рожников говорит: раз российские компании с такой активностью строят и модернизируют фабрики, значит, найдётся место и фильтр-прессам.

«Учитывая популярность этого вида фильтров во всём мире, наверняка спрос на фильтр-прессы будет существовать ещё долгое время», — говорит специалист.

«С годами спрос на фильтр-пресса возрастает. Активное их использование на Западе началось с середины XX века. В России и странах СНГ – не более 20-ти лет назад. Это было связано с ужесточением конкурентных требований на рынке металлов, концентратов и окатышей, что вынудило предприятия повышать извлечения ценных компонентов из исходной руды, снижать привычные ранее «классы раскрытия сростков» для более глубокого обогащения.

Второй, но не менее важный фактор, влияющий на переход на фильтр-прессы, связан с ужесточением экологических норм (это касается полусухого складирования хвостов), с потребностью уменьшения потребления чистой оборотной воды, а также с необходимостью переработки «техногенных» месторождений», — рассказал Дмитрий Злобин.

Дополнить фильтр-прессом

В числе драйверов роста спроса на фильтр-прессы мы упомянули не только строительство новых мощностей, но и модернизацию старых. Да, технически возможно установить фильтр-прессы на уже работающем предприятии. Хотя в данном случае очень актуален вопрос свободных площадей – тем более, что, по словам Виктора Рожникова, в последние годы в мире наметилась тенденция к росту размеров фильтр-прессов в некоторых отраслях промышленности.

«Увеличивается максимальный размер фильтровальных плит и их количество на одном фильтре. Если раньше размер плиты 2х2м считался большим, то сейчас есть предложения на фильтры с размером плит до 3 и даже до 4 метров», – говорит специалист компании «Астериас».

К тому же, фильтр-пресс ведь является оборудованием периодического действия – то есть дополнительные площади однозначно потребуются.

Правда, говорит Дмитрий Злобин, благодаря последним техническим разработкам за последние 7 лет, за счёт усовершенствования систем выгрузки отфильтрованного осадка, удельная производительность фильтр-прессов почти сравнилась с фильтрами непрерывного действия – на некоторых типах фильтруемых продуктов.

Но всё равно: нужна доукомлектация буферными емкостями, компрессорами, подающими насосами, каплеуловителями и другим вспомогательным оборудованием. Впрочем, специалист отмечает, что такой опыт у компании имеется.

Можно вписать фильтр-пресс и в ограниченное пространство – согласен Виктор Рожников. Тем более, что оборудование это не поточное, проектируют его индивидуально под каждый заказ. И когда Челябинскому цинковому заводу потребовалось вписать фильтр-пресс с увеличенной площадью фильтрации в габариты старого фильтр-пресса с меньшей площадью, в линейке TEFSA нашлось подходящее решение.

Фильтры из заграницы

Обидно только, что российские предприятия оснащаются не российской продукцией. Самый популярный вариант – китайские фильтры, которые заказчики, надо сказать, хвалят. Также в списке стран-поставщиков Украина, Италия, Финляндия, Германия, Испания. Правда, участники рынка говорят, что с европейскими поставщиками сейчас сложно – по всем понятным причинам, поэтому опять же возвращаемся к Китаю.

«Если лет 20 назад было понятно, что фильтр европейского производства был изготовлен в Европе, а американского – в Америке, то сейчас многие поставщики фильтр-прессов размещают производство в странах с дешёвой рабочей силой», — отмечает Виктор Рожников.

С «российскими фильтрами» получается интересно. Тот же Китай ориентирован больше на выпуск серийной продукции, а выше мы уже говорили о том, что в этом деле нередко нужен индивидуальный подход. И вот здесь уже подключаются российские компании-представители. Они хорошо знают реалии рынков, могут осуществить адаптацию и инжиниринг, то есть доукомплектовать нужными техническими решениями и вспомогательным оборудованием.

И де-факто есть на рынке и российские производители фильтр-прессов, правда Дмитрий Злобин говорит, что это не столько производство, сколько сборка.

«Но при этом отечественная продукция, то есть производимая в странах СНГ, очень востребована на рынке. Оно и понятно: так как нет таможенного и языкового барьеров, и, самое главное, что производители отечественной продукции давно адаптировались к индивидуальным требованиям, которые предъявляют местные заказчики, а их решения обладают оптимальным соотношением цены и качества», – резюмировал г-н Злобин.

---

Текст: Анна Кучумова