Помпи за минната индустрия

• Корозивните и износващи свойства на минералите, наличието на запрашени и взривоопасни атмосфери и тежките работни графици изискват помпено оборудване, което е проектирано с мисъл за висока надеждност, издръжливост и безопасност
  
  
• Докато в една част на мината може да е нужно обезводняване, в друга част водата може да е дефицитен ресурс
  
  
• Независимо дали става дума за открит или подземен добив, от дълбочината на мината зависи дали трябва да се използва едно- или многостъпална изпомпваща система

Постоянно разрастващата се минна индустрия играе жизненоважна роля в разработката на нови технологии и производството на основни продукти от ежедневието ни. Съвременният минен сектор е изправен пред тежки предизвикателства – от нестабилен стоков пазар до по-високи разходи за енергия. В допълнение, натискът върху минните компании да бъдат ефективни, високопроизводителни и печеливши, като същевременно се придържат и към все по-строгите екологични разпоредби, никога не е бил по-голям.

От проучвателна дейност до рафиниране, всеки производствен етап в минната индустрия се характеризира с изключително тежки работни условия и критично важни процеси. Сред предизвикателствата са подземен добив на голяма дълбочина (мините за платина в Южна Африка достигат дълбочина от 3500 m), взривоопасна атмосфера във въглищните мини, експозиция на силно корозивни и токсични съединения (например сероводород) при добива на нефт и някои минерали и транспортиране на минерали и руда на големи разстояния с цел преработка. Корозивните и износващи свойства на минералите, наличието на запрашени и взривоопасни атмосфери и тежките работни графици изискват помпено оборудване, което е проектирано с мисъл за висока надеждност, издръжливост и безопасност.

Какви помпи се използват

Центробежните помпи са широко използвани в минния сектор заради способността им ефективно да работят с огромни обеми течности и абразивни шламове. Те са особено подходящи за обезводняване на мини и пренос на шлам. Проектирани с издръжлива конструкция и материали, центробежните шламови помпи могат да се справят с вискозни шламове, съдържащи абразивни твърди частици, като камъни и едър пясък. Най-добрите центробежни шламови помпи са енергийноефективни и предоставят надеждна експлоатация и лекота на обслужване, в резултат на което престоите се свеждат до минимум.

Потопяемите помпи не се нуждаят от заливане преди пускане в действие, защото техният входен отвор се “наводнява” по естествен начин, поради което те са готови за употреба, веднага щом възникне необходимост от тях. Това ги прави идеални за ситуации, в които помпата може да се наложи да се пуска и спира често. Тези електрически задвижвани помпи са със затворен корпус, непозволяващ навлизането на вода, което обуславя тяхната надеждност при обезводняване на мини и тунели. Потопяеми помпи могат да бъдат използвани и за захранване на по-големи високонапорни центробежни помпи.

В минната дейност често е необходима вода под високо налягане за преработка на рудата или за изпомпване до по-големи височини. Многостъпалните помпи са предназначени специално за тези взискателни приложения. Посредством няколко работни колела в последователна конфигурация тези помпи генерират нужното налягане. Те намират приложение в разнообразие от минни процеси, включително оръдия за обезпрашаване с водна мъгла, филтър преси, хидравлични машини и водоструйно рязане. За обезводняване на мини могат да се използват и едностъпални помпи чрез разширяване на системата с допълнителна помпа и събирателен резервоар, което предлага гъвкавост и доставка на технологична вода в мината на различни интервали от време.

Макар да не са толкова ефективни, колкото другите видове помпи, буталните помпи все пак се използват в определени минно-добивни приложения с високо налягане. Те могат да се справят с тежки задачи, включително изпомпване на гъсти утайки, вискозни течности и изпомпване при висок напор. Тези помпи имат дългогодишна традиция и в обезводняването на мини и продължават да се използват за специфични цели в сектора.

Когато става въпрос за стабилен пренос на гъсти утайки и шламове с високо съдържание на твърди частици, перисталтичните помпи са отлично решение. Самозаливането им ги прави идеален избор за ситуации, при които доставката на течности може да спира от време на време. Перисталтичните помпи са надеждни и лесни за обслужване благодарение на конструкцията си без уплътнения и лесния за подмяна маркуч.

Работата с корозивни и опасни течности е често срещано предизвикателство в минната дейност. Диафрагмените помпи обаче предоставят ефективно решение. Тези помпи използват гъвкава мембрана, изработена от устойчив на абразивно износване и химикали материал, за да изместват течността. Това, което ги прави особено подходящи за минната индустрия, е тяхната способност да бъдат захранвани със сгъстен въздух. По този начин те осигуряват безопасна работа в потенциално взривоопасни среди, в които може да има наличие на метан например.

Управление на води

Мините се нуждаят от вода. Същевременно, тъй като много от минните площадки се намират под водния хоризонт, основно предизвикателство за тях е обезводняването. Според дефиницията минната вода съдържа

Важно е отделът по планиране към една мина да разполага с точна оценка на постъпващия поток подземни води, за да може да се разработи възможно най-подходящият метод за обезводняване на мината. Докато в една част на мината може да е нужно обезводняване, в друга част водата може да е дефицитен ресурс. Затова общите критерии за проектиране на управлението на водите може да включват изграждане на пречиствателна станция, която да осигури възможност за рециклиране и повторна употреба на водата.

За да се избере най-подходящият метод на обезводняване за конкретен тип мина, трябва да бъдат отчетени няколко предизвикателства и условия. Видът на мината обикновено определя най-добрия метод на обезводняване за една мина, но в някои случаи предпочитанията на потребителя могат да надделеят над този фактор. Друго важно съображение е разположението на мината, тъй като съоръженията в отдалечени райони могат да имат ограничен достъп до електроенергия, което налага необходимостта да се обмислят алтернативни технологии.

От критично значение е да е налице и точна оценка за дебита на водата от всички възможни източници. Независимо дали става дума за открит или подземен добив, от дълбочината на мината зависи дали трябва да се използва едно- или многостъпална изпомпваща система.

Характеристиките на водата пък определят вида на обезводнителната система, помпената технология и конструкционните материали. Видът на използваните помпи зависи от различни фактори, включително качество на водата, химичен състав и съдържание на твърди частици.
От значение е и експлоатационният срок на мината – ако той е дълъг, е нужно да се обмисли по-постоянно решение. Ако за мината е предвиден по-кратък срок на експлоатация, могат да се използват и преносими или по-евтини обезводнителни системи. Неизбежно е да се отчете и предвиденият за обезводнителната система бюджет.

Видове обезводняване

Обезводняването бива два вида – активно и пасивно. Активното обезводняване е процес, прилаган основно в открити рудници с цел понижаване на водния хоризонт. Благодарение на него се ограничава проникването на вода в минно-добивните зони, което дава възможност за безопасна и непрекъсната работа. Тук използваните технологии включват многостъпално дълбоко изпомпване и изпомпване с помощта на плитки кладенци, разположени на предварително определена дълбочина и на подходящо разстояние от зоната на добив (well pointing).

Пасивното обезводняване се прилага за отстраняване на вода от работни зони и може да се използва както за открити, така и за подземни мини. За целта може да се използва разнообразие от технологии – потопяеми, вертикални, осово засмукващи, многостъпални или обемни помпи. Видът на помпата и конструкционните материали зависят от различни фактори, като характеристики на водата, наличие на абразивни твърди частици, концентрация на твърдите частици и местоположение на инсталацията.

Процесното обезводняване се отнася до отделяне на водата от твърдите частици в по-късните етапи на преработка на минералите. Обикновено за изпомпването на технологичната вода до различни филтри или до уплътнителни или утаителни резервоари се използват шламови помпи.

За преработката на руда може да са необходими големи количества вода. Качеството на водата е много важно, поради което преди постъпването й в процеса е нужно тя да бъде подложена на някаква степен на пречистване. В процеса на третиране може да се използва комбинация от вертикални, хоризонтални и потопяеми помпи. Конструкционните материали на помпите зависят от водоизточника – морска вода, рециклирана вода и т.н. Впоследствие третираната вода се добавя в различни етапи на съответния процес.

Тъй като станциите за водохващане могат да транспортират вода до мината от различни видове източници, изискванията по отношение на използваната технология варират. Вертикални турбини и хоризонтални осово засмукващи помпи са сред най-разпространените решения в зависимост от конструкцията и конфигурацията на помпената станция.

Недостигът и цената на водата обуславят нуждата от нейното засилено рециклиране и повторна употреба. Водата се възстановява от хвостохранилища, лагуни и последваща преработка на рудата с помощта на вертикални, хоризонтални и потопяеми помпи, като преди употреба се третира.