Спосіб моделювання стану якості води у водогосподарських системах гірничо-збагачувальних комбінатів при впровадженні дозбагачення залізних руд

Реферат: Спосіб моделювання стану якості води у водогосподарських системах гірничо-збагачувальних комбінатів при впровадженні дозбагачення залізних руд включає визначення основних факторів, взяття проб води, проведення аналізів, визначення аналітичної залежності впливу встановлених факторів на речовину, видачу прогнозу про стан води у водогосподарській системі. UA 76744 U (12) UA 76744 U UA 76744 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до способів екологічного контролю техногенних поверхневих водних об'єктів, при впровадженні флотаційних технологій на гірничо-збагачувальному комбінаті (ГЗК) і може бути використана на передпроектній стадії впровадження флотаційної доводки для прогнозування екологічної безпеки впливу флотореагенту на природний поверхневий водний об'єкт (ППВО) при скиданні до нього зворотних вод. Адекватною відповіддю на зростаючий дефіцит сировинних ресурсів в українському гірничометалургійному комплексі (коксу та металобрухту) є впровадження нових технологій прямого відновлення заліза. Останнє потребує використання залізорудного концентрату з вмістом заліза від 67 %. Найбільш ефективним процесом, як технологічно так і економічно є зворотна катіонна флотація з використанням певного флотореагенту. В основі водогосподарських систем (ВГС) гірничо-збагачувального комбінату (ГЗК) використовується оборотна система на базі хвостосховища. Більшість сучасних оборотних систем водопостачання працює у режимі з періодичною або безперервною заміною водних мас (скидом зворотних вод з хвостосховища до ПЛОВ) для покращення якості води. У процесі флотаційного дозбагачення флотореагент може поступово накопичуватися у воді хвостосховища до небезпечних концентрацій. Скидання зворотних вод ВГС ГЗК у ППВО може здійснювати негативний вплив на їх водну екосистему та, як наслідок, погіршення показників якості води понад нормативні вимоги. Одним з важливих елементів, спрямованих на запобігання цього, на передпроектній стадії впровадження флотаційних технологій є виконання прогнозних розрахунків динаміки концентрації флотореагенту у воді хвостосховища. Відомий спосіб моделювання якості води у водогосподарських системах, що включає визначення основних факторів, що впливають на водогосподарську систему, взяття проб води, проведення аналізів, визначення аналітичної залежності впливу встановлених факторів на речовину, що досліджується i видачу прогнозу про стан води у водогосподарській системі [Коваленко М.С. Расчеты химического состава воды водохозяйственных систем// Водные ресурсы, 1993. - Том 20. - № 3. - С. 331-339]. Але у такий спосіб не можна спрогнозувати динаміку концентрації флотореагенту у воді хвостосховища ГЗК при впровадженні флотаційної доводки збагачення залізних руд, де до основних факторів, що впливають необхідно врахувати сорбцію (поглинання флотореагенту на твердій фазі) і десорбцію у теплу пору року. В основу корисної моделі поставлено задачу в способі моделювання якості води у водогосподарських системах шляхом додаткових заходів забезпечити отримання ефективної оцінки динаміки концентрації флотореагенту у воді хвостосховища при впровадженні флотаційної доводки збагачення залізних руд. Поставлена задача вирішується тим, що в способі моделювання стану якості води у водогосподарських системах гірничо-збагачувальних комбінатів при впровадженні дозбагачення залізних руд, що включає визначення основних факторів, що впливають на водогосподарську систему, взяття проб води, проведення аналізів, визначення аналітичної залежності впливу встановлених факторів на речовину, що досліджується і видачу прогнозу про стан води у водогосподарській системі, згідно з корисною моделлю, здійснюють моделювання динаміки концентрації флотореагенту у воді хвостосховища, в якому визначають динаміку надходження флотореагенту у хвостосховище, його сорбцію та десорбцію, при визначенні аналітичної залежності впливу встановлених факторів на флотореагент складають схему матеріального балансу технічної води ВГС ГЗК з урахуванням флотаційної доводки, розробляють принципову схему обігу флотореагенту у системі дозбагачення залізної руди ГЗК, та розроблюють прогнозну модель поведінки флотореагенту у хвостосховищі у часі, за розробленою моделлю здійснюють прогноз зміни накопичення флотореагенту у хвостосховищі. Моделювання динаміки концентрації флотореагенту у воді хвостосховища здійснюють з допомогою комп'ютерної програми за наступним рівнянням:  a dt C(t)  e  a dt b * e * dt  C0  ,     з граничними умовами: С(0)=С0, де величини а та b - мають значення: 1 UA 76744 U a b 5 10 15 20 25 Qоб   k * Vхв  Qоб   QБВ.хв  Qск ,а0 Vхв (Mкон * F) * (1   ) , Vхв де: VXB - об'єм заповнення ставка хвостосховища; + Ооб - обсяг оборотної води, який надходить у хвостосховище з проммайданчика; Ооб - обсяг оборотної води, який надходить з хвостосховища на проммайданчик; Qск - обсяг зворотних вод, який скидається у ПВО; QБВ.xв - безповоротні втрати води у хвостосховищі внаслідок випаровування, фільтрації та заповнення пор; Мкон - маса концентрату, який подається у флотаційне відділення; F - кількість флотореагенту, який подається на одиницю концентрату у флотаційному відділенні;  та k - значення коефіцієнтів, визначаються шляхом проведення експериментальних досліджень за умови конкретного ГЗК. Для моделювання динаміки концентрації флотореагенту у воді хвостосховища спочатку складають схему матеріального балансу технічної води ВГС ГЗК, а потім на її основі розробляють принципову схему обігу флотореагенту. Спосіб ілюструється схемами, де на фіг. 1 показана схема матеріального балансу технічної води ВГС ГЗК; на фіг. 2 показана схема обігу флотореагенту у ВГС. Для здійснення прогнозу накопичення флотореагенту у хвостосховищі ГЗК насамперед розробляють схему матеріального балансу технічної води ВГС ГЗК. Встановлюють значення наступних параметрів: обсяг оборотної води, який надходить у + хвостосховище з проммайданчика (Qоб ), обсяг оборотної води, який надходить з хвостосховища на проммайданчик (Qоб ), безповоротні втрати води на хвостосховищі в наслідок випарування, фільтрації та заповнення пор (QБВ.xв), обсяг зворотної води, який скидається у ПВО (Qск), загальні безповоротні втрати води на хвостосховищі (Qзбп=QБП.хв+QБП.об), обсяг свіжої води, який потрапляє у хвостосховище (QΔ=Qкap+Qоп.хв), об'єм заповнення ставка хвостосховища (Vхв), та складають модель матеріального балансу технічної води ГЗК за допомогою наступного рівняння: + Qоб +Q=Qоб +Qск+Озбп. (1) 30 35 40 45 50 Права частина рівняння (1) показує надходження води у хвостосховище, ліва - забір води, її експлуатацію, безповоротні втрати та скидання. На передпроектної стадії значення коефіцієнта сорбції () визначається шляхом проведення експериментальних досліджень на дослідно-промисловій флотаційної установці, коефіцієнта неконсервативності (k) в лабораторних умовах. В обох дослідженнях використовують породу, яка розробляється на конкретному ГЗК і технічну воду з його ВГС. Потім здійснюють розробку розрахункової схеми обігу флотореагенту у ВГС, згідно з якою, визначають кількісні значення залишених показників - маса концентрату, який подається у флотаційне відділення (Мкон), кількість флотореагента, який подається на одиницю концентрату у флотаційному відділенні (F). Крім цього, за допомогою отриманої схеми встановлюють аналітичну залежність у часі між концентрацією флотореагента у воді хвостосховища (С) та факторами, які впливають, - надходженням флотореагента у хвостосховище, його біодеструкцією, сорбцією, десорбцією. При експлуатації хвостосховища динаміку вмісту розчиненого у воді флотореагенту і об'єму води можна записати рівнянням: CdVхв+VхвdC=d(CVхв.), де dVхв., dC - зміна об'єму води та концентрації флотореагенту в хвостосховищі за час dt. Зміну маси флотореагенту у хвостосховищі можна також записати як різницю між масою речовини, яка надходить у хвостосховище і забирається із нього: dGП-dGB=CdVхв+VхвdC, де dGn, dGв - маса флотореагенту, яка надходить у хвостосховище і відповідно забирається з нього за час dt. При розробці математичної моделі динаміки флотареагенту у хвостосховищі, згідно з висновками до рівняння (1), вважаємо, що об'єм заповнення ставка хвостосховища 2 UA 76744 U підтримується постійним, крім того, прийнято припущення повного змішування флотореагенту у воді хвостосховища. У цьому випадку: dGП-dGB=VхвdC. 5 10 15 20 25 30 (2) У флотаційне відділення з концентратом надходить флотореагент, витрата якого Mкон*F, де Мкон - маса концентрату, який надходить на флотацію. Більша частина цього флотореагенту сорбується твердою фазою на пінному продукті (хвостах). При коефіцієнті сорбції γ на твердій фазі хвостів сорбується: Mкон*F*Y, (