Recupero dell'acqua dell'impianto di lavaggio: riduzione dell'acqua di reintegro e dei costi di smaltimento
Il recupero dell'acqua è spesso il fattore decisivo nei costi di un impianto di lavaggio
In un'operazione di lavaggio per attività minerarie o aggregati, l'acqua raramente rappresenta solo un costo di utenza. Influisce sulla preparazione dell'alimentazione, sull'efficienza di vagliatura, sul trasporto della polpa, sulla gestione dei tailings, sulla disposizione del sito, sull'esposizione alle autorizzazioni e sul numero di ore di lavoro perse quando i bacini sono sovraccarichi. Un impianto di lavaggio può sembrare disporre di una fornitura d'acqua adeguata sulla carta, ma consumare comunque quantità eccessive di acqua di reintegro perché il circuito di recupero è sottodimensionato, non adeguatamente adattato al contenuto di fini o difficile da controllare per gli operatori.
Per i responsabili delle decisioni, la domanda utile non è semplicemente «Quanta acqua utilizza l'impianto?» È: «Quanta di quest'acqua rimane in un circuito utilizzabile dopo il lavaggio del materiale?» La differenza determina la frequenza con cui deve essere aggiunta acqua fresca, la quantità di polpa inviata allo stoccaggio e se l'operazione può continuare durante i periodi secchi o in presenza di condizioni di scarico più restrittive.
Questo aspetto è importante sia nell'estrazione alluvionale, nella preparazione di minerali da roccia dura, nel lavaggio della sabbia e nei progetti marini o costieri. Il materiale cambia, ma lo schema operativo è noto: acqua pulita entra nel processo, i fini contaminano il circuito, l'acqua chiarificata viene recuperata ove possibile e la frazione non recuperata esce con i tailings, con l'umidità nel prodotto, per evaporazione, perdite o tracimazioni non controllate. Migliorare questo bilancio è solitamente più vantaggioso che installare semplicemente una pompa per acqua grezza più grande.
Iniziare dal reale bilancio idrico, non dalla portata di targa
Un fornitore può indicare il fabbisogno di acqua di processo di un impianto, ma questa cifra non deve essere confusa con la domanda di acqua di reintegro. Un circuito da 200 t/h, ad esempio, può ricircolare internamente un volume considerevole di acqua richiedendo solo un'aggiunta minore di acqua fresca una volta stabilizzato il circuito di recupero. Al contrario, un impianto con un fabbisogno idrico nominale modesto può diventare costoso se l'argilla fine impedisce la sedimentazione o se il bacino di recupero è troppo piccolo per un funzionamento continuo.
Prima di confrontare i preventivi delle apparecchiature, elaborate un pratico bilancio idrico del sito basato sull'alimentazione effettiva. Dovrebbe identificare l'acqua che entra con il materiale run-of-mine, l'acqua aggiunta allo scrubber e ai vagli, l'acqua che esce con gli scarti grossolani e il concentrato, le perdite per evaporazione, le infiltrazioni e l'acqua intrappolata nei tailings fini. In molti siti, l'ultimo elemento è quello che determina silenziosamente il costo di smaltimento. I tailings fini si comportano diversamente dalla sabbia pulita: trattengono acqua, sedimentano lentamente e possono trasformare un sistema di bacini nominalmente semplice in un vincolo permanente alla produzione.
Il campionamento merita più attenzione di quella che talvolta riceve. Un'alimentazione contenente piccole quantità di argilla dispersiva può richiedere un approccio alla chiarificazione completamente diverso rispetto a un deposito ghiaioso costituito prevalentemente da sabbia a libero drenaggio. Anche la variazione stagionale è importante. Un materiale che si lava bene in una parte del deposito può diventare appiccicoso quando il fronte minerario si sposta su terreno lateritico o minerale alterato. Un sistema di recupero progettato solo sulle condizioni medie dell'alimentazione può risultare inadeguato quando arriva il materiale difficile.
Il limite di qualità dell'acqua è importante quanto la quantità d'acqua
L'acqua recuperata non deve essere limpida come acqua potabile. Deve però essere sufficientemente pulita per il compito a cui è destinata. Un elevato contenuto di solidi sospesi può ridurre le prestazioni di vagliatura, accelerare l'usura di pompe e valvole, intasare le reti vaglianti e interferire con la separazione gravimetrica a valle. Nel recupero dei diamanti, un eccesso di argilla fine può essere particolarmente problematico perché può rivestire le particelle e ridurre l'efficacia delle fasi di liberazione e classificazione.
L'obiettivo corretto dipende quindi dal punto in cui l'acqua riciclata verrà reimmessa. Il lavaggio per sfregamento può tollerare più solidi sospesi rispetto al risciacquo finale, mentre alcuni circuiti di concentrazione richiedono un controllo più rigoroso. Separare gli utilizzi dell'acqua può essere un compromesso sensato: utilizzare il flusso recuperato più limpido per i punti sensibili e acqua riciclata di qualità inferiore dove il processo la può tollerare. Questo approccio può ridurre il carico di trattamento senza compromettere il circuito di recupero.
Dove le apparecchiature per il recupero dell'acqua giustificano il loro costo
Un sistema di recupero funzionale è solitamente una sequenza piuttosto che una singola macchina. Il drenaggio grossolano e la disidratazione dovrebbero avvenire il prima possibile. Vagli, unità di disidratazione e drenaggio controllato dei cumuli possono restituire rapidamente acqua relativamente pulita, riducendo il volume che deve passare attraverso un ispessitore o un bacino di sedimentazione. Inviare direttamente ogni litro di acqua di processo a un bacino è facile da predisporre, ma non sempre è economico o affidabile.
La frazione più fine richiede normalmente un trattamento più mirato. A seconda della granulometria, del comportamento dell'argilla, della superficie disponibile e del programma operativo, il circuito può utilizzare bacini di sedimentazione, idrocicloni, ispessimento ad alta velocità, apparecchiature di chiarificazione, dosaggio di flocculanti, filtropresse o una combinazione di questi elementi. Non esiste una soluzione «migliore» universale. Un grande sito remoto con terreno economico può trovare pratici i bacini ingegnerizzati. Un sito con spazi limitati, un'operazione marina o un luogo in cui lo stoccaggio dei tailings è costoso può giustificare un pacchetto meccanico di disidratazione più compatto.
La chiave è evitare di trattare il sistema di chiarificazione come un'aggiunta successiva. Se il circuito di lavaggio viene selezionato per primo e il recupero dell'acqua viene aggiunto in seguito, le apparecchiature di recupero potrebbero essere costrette a gestire picchi instabili, una diluizione eccessiva della polpa o una distribuzione granulometrica per cui non sono state progettate. Solitamente è preferibile dimensionare l'impianto di lavaggio, le pompe, le vasche di raccolta, le fasi di disidratazione e il percorso dei tailings come un unico sistema di processo.
Come le caratteristiche dell'alimentazione modificano l'economia operativa
L'argilla appiccicosa è una delle variabili più costose in qualsiasi operazione di lavaggio. Aumenta la necessità di lavaggio per sfregamento, crea solidi sospesi persistenti e può rendere imprevedibile il recupero dell'acqua. Aggiungere più acqua può migliorare temporaneamente la produttività, ma può anche sovraccaricare i bacini a valle e aumentare la domanda di reintegro. Una risposta migliore può essere un lavaggio a coppia più elevata, un tempo di ritenzione maggiore, un lavaggio a stadi o una configurazione rivista di preparazione dell'alimentazione che rompa l'argilla prima che entri nelle apparecchiature di separazione sensibili.
La ghiaia abrasiva presenta un problema diverso. In questo caso, il recupero dell'acqua è strettamente legato alla gestione dell'usura. Corpi pompa, componenti dei cicloni, reti vaglianti e scivoli di trasferimento richiedono una scelta dei materiali adatta alla polpa. Poliuretano, rivestimenti in gomma, acciaio al manganese e acciaio strutturale hanno ciascuno il proprio impiego, ma dovrebbero essere scelti in base al servizio anziché considerati aggiornamenti universali. Un circuito di recupero che risparmia acqua ma subisce frequenti arresti dovuti all'usura non fornirà il previsto vantaggio sui costi operativi.
Il recupero di minerali di alto valore aggiunge un ulteriore livello di cautela. Nella lavorazione dei diamanti, il circuito di lavaggio deve liberare e classificare il materiale senza danneggiare i cristalli preziosi o consentire che finiscano nei flussi di scarto. Per questo motivo, il rivestimento protettivo di tramogge, scivoli e punti di scarico non è solo una caratteristica di manutenzione. Nelle applicazioni che coinvolgono pietre grossolane o di valore, il rivestimento in gomma o poliuretano ad assorbimento d'urto può essere una decisione di processo tanto quanto una decisione relativa alle apparecchiature.
Una visione pratica della selezione di un impianto di lavaggio per diamanti
Per l'estrazione alluvionale di diamanti, il minerale dei camini kimberlitici, i depositi lateritici appiccicosi e le attività di esplorazione remote, un sistema di lavaggio deve bilanciare un energico lavaggio per sfregamento con una movimentazione controllata del materiale. Un impianto progettato per sabbia pulita potrebbe non essere adatto a minerale coesivo, in particolare quando la liberazione dei diamanti dipende dalla disgregazione dell'alimentazione legata all'argilla prima della classificazione e della preconcentrazione.
La gammaDiamond Washing Plant di Qingzhou Yongli Mining And Dredging Machinery comprende le configurazioni YLDWH-100, YLDWH-150, YLDWH-200 e YLDWH-250. Le capacità dichiarate vanno da 100 t/h a 250 t/h, con consumi d'acqua indicati da 200 m³/h a 500 m³/h e dimensioni di alimentazione fino a 300 mm. Si tratta di valori relativi all'acqua di processo, non di una garanzia sul consumo di acqua fresca; il fabbisogno finale di reintegro dipenderà in larga misura dalla progettazione del recupero dell'acqua, dall'umidità dell'alimentazione, dal contenuto di fini e dalla disciplina operativa.
La gamma è rilevante per la pianificazione della gestione dell'acqua perché combina lavaggio rotativo, vagli di classificazione in poliuretano e opzioni di preconcentrazione destinate a rimuovere nelle prime fasi del processo una grande quota di materiale sterile leggero. Lo scarto precoce del materiale sterile può ridurre la quantità di polpa che procede alle fasi successive, ma il beneficio dovrebbe essere verificato rispetto ai dati mineralogici e di distribuzione granulometrica effettivi. Un circuito di preconcentrazione è utile solo se scarta il materiale sterile in modo pulito senza creare un rischio inaccettabile di perdita di minerale.
Qingzhou Yongli Mining And Dredging Machinery opera dal 1997 nel settore delle navi da dragaggio, dei sistemi terrestri di lavaggio dei minerali, delle piattaforme di produzione galleggianti e delle linee minerarie integrate. Questa più ampia esperienza nelle apparecchiature può essere importante quando un progetto combina dragaggio, movimentazione su chiatta, lavorazione a terra o un piano minerario in evoluzione. In tali progetti, il circuito idrico deve tenere conto di più del solo modulo di lavaggio: le condizioni di aspirazione, le configurazioni delle pompe galleggianti, la distanza di trasferimento, le variazioni di quota e la posizione pratica della gestione dei tailings influiscono tutti sulle prestazioni.
Non sottovalutare pompe, bacini e strumentazione
Molti problemi di recupero iniziano negli spazi tra le apparecchiature principali. Una vasca di raccolta sottodimensionata può consentire l'aspirazione di aria e un'alimentazione instabile della pompa. Linee di ritorno mal disposte possono creare cortocircuiti in un bacino, inviando i fini non sedimentati direttamente all'impianto. Una pompa selezionata solo per l'acqua, anziché per una polpa abrasiva, può perdere rapidamente prestazioni. Questi problemi sono meno visibili in un preventivo rispetto a uno scrubber o a un vaglio, ma spesso determinano se il circuito funziona regolarmente dopo la messa in servizio.
Il monitoraggio di base è utile. Gli operatori dovrebbero poter visualizzare la portata dell'acqua di processo, i livelli dei serbatoi, la pressione delle pompe, la densità della polpa ove rilevante e le tendenze di limpidezza del troppo pieno. Ciò non richiede una sala di controllo inutilmente complessa. Richiede invece informazioni sufficienti per distinguere una reale variazione dell'alimentazione da una linea ostruita, una pompa usurata, un problema di dosaggio o un problema di livello del bacino. Senza questa visibilità, i siti tendono a compensare aprendo più valvole dell'acqua fresca, mascherando la causa reale e aumentando i costi.
Anche i sistemi di bacini meritano attenzione ingegneristica. Il loro volume di stoccaggio dovrebbe poter accogliere il normale tempo di sedimentazione e le prevedibili interruzioni della produzione, non semplicemente l'impronta di scavo meno costosa. L'integrità degli argini, il percorso delle tracimazioni, l'accesso per la rimozione dei fanghi e le precipitazioni stagionali dovrebbero essere considerati durante la progettazione del layout. Gli obblighi ambientali locali e i requisiti di scarico variano in base alla giurisdizione, pertanto una configurazione proposta di bacino o ispessitore dovrebbe sempre essere verificata rispetto alle autorizzazioni specifiche del progetto e alle condizioni del sito.
Una migliore discussione per l'approvvigionamento
Quando valutate un impianto di lavaggio, chiedete ai fornitori di descrivere il circuito idrico completo, non solo le apparecchiature di lavaggio. Richiedete un diagramma di flusso del processo che mostri ogni punto di ingresso dell'acqua, flusso di polpa, servizio della pompa, fase di disidratazione, punto di recupero e percorso finale dei tailings. Se il progetto presuppone l'uso di acqua riciclata, chiedete quale qualità dell'acqua le apparecchiature prevedono in ciascuna fase. Se si basa su bacini, chiedete quali condizioni dell'alimentazione potrebbero ridurre le prestazioni di sedimentazione.
È inoltre opportuno chiarire il perimetro della fornitura. Un pacchetto impiantistico può includere vagli e scrubber ma escludere ispessitori, dosaggio chimico, pompe, tubazioni, controlli elettrici, opere civili o disidratazione dei tailings. Nessuna di queste esclusioni costituisce necessariamente un problema. Diventano un problema quando il proprietario presume che il prezzo dell'impianto quotato rappresenti il costo installato di un'operazione a circuito chiuso o a basso scarico.
Il progetto più conveniente raramente è quello con il prezzo iniziale più basso per le apparecchiature di recupero dell'acqua. È il progetto che rimane controllabile quando l'alimentazione diventa più fine, quando la disponibilità d'acqua è limitata e quando lo stoccaggio dei tailings non è più un luogo economico dove inviare i problemi operativi. Prima di effettuare un ordine, verificate il circuito proposto rispetto alla peggiore condizione di alimentazione credibile e ai reali vincoli idrici del sito. È qui che vengono decisi i costi dell'acqua di reintegro e dello smaltimento.