Технологии принудительного испарения с использованием промышленных вентиляторов

В этой статье рассмотрим одну из ключевых проблем горнорудных предприятий и объектов накопленного вреда - работу с загрязнённым стоком, формирующимся за счёт подземных и поверхностных вод, и инновационные подходы к её решению с помощью принудительного испарения.

1. Общее описание проблематики

Загрязнённые поверхностные и подземные воды, образующиеся в результате деятельности горнорудных предприятий, часто аккумулируются в шламонакопителях. Площадь таких объектов может достигать нескольких квадратных километров. При этом стандартные технологии очистки - обратный осмос, реагентная очистка - требуют значительных капиталовложений и высоких операционных расходов.

Проектные решения с классическими очистными сооружениями для крупных горнорудных объектов нередко отклоняются собственниками и экспертизой именно из-за стоимости эксплуатации. Методы испарения с использованием промышленных вентиляторов в ряде случаев оказываются более экономически эффективной альтернативой: они снижают объём загрязнённой воды и концентрируют загрязнители, упрощая их последующую обработку и утилизацию.

2. История развития технологии

Активное использование механических систем для управления водой на горнорудных объектах началось с середины XX века. Сегодня ведущие производители испарительных установок:

• Minetek (Австралия)
• GEA Group (Германия)
• Veolia Water Technologies (Франция)
• IDE Technologies (Израиль)
• Metso Outotec (Финляндия)

Технология апробирована на крупных объектах: Super Pit Gold Mine (Австралия), Donlin Gold Mine (США), Lefroy Gold Project (Канада), Maricunga Gold Mine (Чили), La Colosa Gold Mine (Колумбия).

3. Общее описание технологии

Традиционные пруды-испарители - водоёмы большой площади - обеспечивают скорость испарения 200–500 мм/год в зависимости от климата. Технология с промышленными вентиляторами принципиально иная: вода через эжектор превращается в мелкодисперсный аэрозоль, который вентилятором передаётся в атмосферу на большой высоте. Эффективность зависит от:

• температуры и относительной влажности воздуха;
• скорости и направления ветра относительно оси вентилятора;
• дисперсности аэрозоля (размера капель);
• длины пути аэрозоля до осаждения.

Различают четыре основных метода испарения: плёночное кипение, вакуумный испаритель, солнечный испаритель, испаритель с системой принудительной вентиляции. Для горнорудных применений наиболее распространён последний тип.

Преимущества перед классическими очистными сооружениями: не требует химических реагентов; снижает риск переполнения шламонакопителей; позволяет уменьшить площадь накопителя или продлить срок его эксплуатации без расширения.

4. Конструктивные решения

Для систем принудительного испарения предпочтительны осевые вентиляторы: высокая пропускная способность, хороший КПД, широкий типоряд, простота монтажа и технического обслуживания.

Ключевые конструктивные принципы для максимальной эффективности испарения:

• Равномерное распыление через мелкодисперсные форсунки - чем меньше капля, тем выше удельная поверхность испарения.
• Равномерное распределение форсунок по сечению потока.
• Оптимизация скорости воздуха: слишком высокая скорость уносит крупные капли за пределы объекта, слишком низкая снижает дальность факела.
• Ориентация факела вверх или под углом - для увеличения пути аэрозоля в атмосфере.
• Учёт розы ветров - установки ориентируются так, чтобы факел направлялся в сторону от чувствительных объектов.