Красная грязевая насосная белая бумага

Загрузить PDF-версию здесь.

бело-бумага-красно-грязевые-RPS

Mt Rosser Pond

Проект по восстановлению - Испытания грязевых насосов - Результаты


ЛИСТ КОНТРОЛЯ ДОКУМЕНТА

клиент Rio Tinto Alcan
Название Проекта Rio Tinto Alcan исключает восстановление активов
Заголовок документа Испытание грязевого насоса - результаты
Документ №. MDE0182RP0038WPR
Этот документ включает DCS TOC Текст Список таблиц список рисунков

Количество

Приложения

1 1 16 0

Преподобный Статус Автор (ы) Рассмотрено Утверждено Офис Происхождения Дата эммиссии
D01 Проект W Orsmond C Masson, R Tapp West Pier 22 Oct '11
F01 конец W Orsmond C Массон W Orsmond West Pier 15 Ноябрь '11

1 ВВЕДЕНИЕ

Mt Rosser Pond - это хвостохранилище с бокситовым остатком (красная грязь), расположенное в горах Диабло к северу от города Эвертон на Ямайке.

бело-бумага-красно-грязь-ямайки-карта-фигура-1-1Рисунок 1.1

«Пруд» на самом деле представляет собой плотную плотину, которая покрывает площадь около 40ha и имеет насыпь на насыпь до 53m высоко вдоль южной стороны, которая образует изъятие. Первоначально он был построен в 1959, чтобы выступать в качестве хвостохранилища, чтобы взять остатки бокситов (красная грязь) с завода Ewarton, расположенного примерно в 5km, и 300m ниже. Красную грязь закачивали в виде суспензии, содержащей около 20% твердых веществ в водоем в течение примерно 32 лет до 1991, когда пруд был заменен на установку для укладки и сушки с помощью бурового раствора Charlemount. В течение этого периода набережные пруда (называемые плотинами) были подняты до 7 раз, обеспечивая окончательное поднятие вершины 472m. Однако пруд не был доведен до окончательной проектной мощности, а уровень грязевого пляжа оставался примерно в 469m, а центральная область около 458m оставила вогнутую депрессию, которая удерживала 1.4mil m3 воды с повышенным рН и некоторым количеством каустической соды.

бело-бумага-красно-грязь-photo1-1Фото 1.1: Mt Rosser Pond, смотрящий с юго-восточного угла на северо-запад

План рекультивации пруда включает удаление воды с прудом и последующее восстановление поверхности бурового раствора для свободного слива, чтобы его можно было стабилизировать и растительно. О 500,000 m3 грязи необходимо будет перемещать на расстояние до 1km, чтобы создать необходимый профиль. Из-за очень мягкого характера поверхностных буровых растворов (прочность на сдвиг меньше 3kPa) его несущая способность меньше 20kPa, следовательно, она недоступна с использованием даже модифицированного оборудования для земляных работ. Кроме того, грязи тиреотропны и под любой вибрацией или сдвиговой нагрузкой, быстро разжижаются, что приводит к значительному снижению прочности на сдвиг и снижению несущей способности. Поэтому использование обычного землеройного оборудования потребует обширных «плавающих» дорог с высоким риском застревания машин или полной потери оборудования и риска для персонала. Поэтому было решено изучить возможность перекачивания красной грязи in-situ.

Было проведено пробное испытание на буровом растворе для оценки возможности использования этого метода для перемещения объемного раствора. Накачивание красной грязи не является чем-то необычным, и грязи изначально закачивали в гору Россер-Понд. Тем не менее, буровые растворы обычно закачиваются при содержании твердых веществ 30% или менее. После сдачи на хранение они могут занять годы, чтобы повторно консолидировать и укрепить достаточно, чтобы обеспечить доступ к светлым земляным работам и сельскохозяйственным предприятиям.

В дополнение к перекачке бурового раствора в испытание включалось заполнение трех небольших геотетусов для оценки их эффективности, поскольку они могут потребоваться в рамках редизайна.

Ссылка на проект: AuM 0894 Ямайка. Рабочий пакет HSEQ ref: JWP # 11001

1.1 ЦЕЛЬ ИСТОРИИ

Основная задача испытания на насосе состояла в том, чтобы определить, можно ли закачивать буровые растворы в их состоянии insitu, а если нет, то какое количество воды требуется и как изменения содержания воды влияют на скорость насоса.

Связанный с этим был:

  • получить оценку трудностей в накачке в этих условиях
  • получить представление о поведении грязей, окружающих зону насоса.
  • оценить, как грязь ведет себя после депонирования и как они реагируют при осаждении в воду.

Для геотекумов основная цель заключалась в том, чтобы оценить, как трубы содержали перекачиваемые грязи и как они реагировали со временем.

2 ИСПОЛЬЗУЕМОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

Испытание на закачку шлама проводилось с использованием насоса 4 «EDDY». Этот насос рекомендуется из-за его способности обрабатывать переменные твердые частицы и надежный механизм работы. Насосный агрегат включал гидравлический привод и режущую головку. Блок был установлен на стреле экскаватора JCB 220, который также подавал гидравлическую подачу для питания насоса для требуемого диапазона 30-40 GPM на 3,500 до 4,000 psi (2428MPa). Режущая головка была оснащена автономным гидравлическим блоком питания, обеспечивающим требуемый 30gpm на 200psi (1.9 л / с при 13.8MPa). Если он установлен на экскаваторе 30-ton с гидравлической системой System 14 и двумя вспомогательными подачами на стрелу, вся необходимая гидравлическая мощность для насоса и режущей головки может поставляться с помощью экскаватора. Однако это оборудование не было доступно в то время на Ямайке.

бело-бумага-красно-грязевые экскаватор-attchment-photo3-1 PHOTO 3.1: Насос EDDY в приложении экскаватора

В дополнение к насосу, установленному на экскаваторе, экскаватор Long Reach (CAT 325) использовался для перемещения буровых растворов к головке резака, а также для ослабления грязи и смешивания в дополнительной воде для облегчения прокачки. Добавляли воду, закачивая ее непосредственно из пруда с помощью дизельного водяного насоса 3.

Перед перекачкой бурового раствора буровой насос работал в режиме рециркуляции, чтобы заправить насос. Когда в режиме рециркуляции (рециркуляции) перекачиваемый материал будет перенаправлен в короткую разгрузочную трубу, установленную на насосе, направленную назад параллельно режущей головке. Это действие поможет агитировать и разжечь грязь.

бело-бумага-красно-грязевые экскаватор-attchment-photo3-2Фото 3.2: CAT 325 Длинный охват (стрела 60ft) и JCB220 с насосом Eddy mud.

Геотекумы для испытаний были 6m long и 1m high (заполнены) и были поставлены Tencate. Трубки были изготовлены из тканого полиэфира - GT1000M и имели центральную верхнюю точку наполнения. Также был предоставлен набор небольших мешков с набором для испытаний на полимер, но это не было проверено по этому поводу.

бело-бумага-красно-грязевые geotube расфасовки-photo3-3Фото 3.2: Geotube перед наполнением

3 СВОЙСТВА МАТЕРИАЛА

Исследование геотехнических почв было проведено на грязи в пруду Mt Rosser в 2004. Он показал, что материал представляет собой преимущественно глинистый ил с приблизительно 13% песком, 29% глиной и 58% ила с использованием обычного ситового анализа и ареометра. Аттербергские пределы указывают, что материал представляет собой глину с промежуточной или высокой пластичностью. Однако грязи различаются по озеру, а также по вертикали. Это происходит главным образом вследствие процесса осаждения и места выгрузки. Вблизи места выгрузки сначала будут располагаться материалы для курсовых работ, а более тонкие материалы будут рассеиваться дальше и на противоположном конце пруда. Результаты представлены на рисунке 4.1.

бело-бумага-красно-грязь-figure4-1Рисунок 4.1: Градиентный анализ (обычный метод почвенной механики, 2004 SI)

Ранее в этом году были испытаны дополнительные образцы грязи, так как было очевидно, что стандартные испытания механики почвы не дают точной оценки этого тонкого материала. Это было особенно заметно в тестах, проведенных с сухим просеиванием, которое показывает материал как хорошо отсортированный песок (см. Результаты для образцов 5300, 5301, 5302 на рисунке 4.2). При диспергировании в воде, даже при использовании агента, «выход-псевдопластичная» реология грязи, по-видимому, влияла на результат ареометра с большими вариациями между испытаниями (см. Результаты образцов PFT4 & 5, взятых во время испытаний на закачку бурового раствора на рисунке 4.2).

Дополнительное тестирование состояло в проведении градаций с использованием анализатора частиц лазера. Результаты показали, что буровые растворы являются преимущественно илом, хотя ил% варьируется от 30% до 80%, при этом материал является более песчаным или более глинистым (до 15% глины). См. Результаты образцов, заканчивающихся на «L», на рисунке 4.2 ниже.

бело-бумага-красно-грязевых частиц по размерам распределения-figure4-2Рисунок 4.2: Анализ градиента сухих буровых растворов с использованием сухого просеивания (5300-2), мокрой грязи с использованием просеивания и ареометра (PFT) и лазерного анализа (L suffex).

Испытания на содержание влаги на буровых растворах, взятых из пруда грязи, но ниже подпочвенной воды, варьировались от 100% до 150% (50% до 40% твердых веществ). Буровыми растворами на месте испытания насоса были 137% (42% твердых веществ).

Прочность на сдвиг обычно была очень низкой, от 1kPa до 6kPa, увеличиваясь с глубиной. Ранее проведенные динамические зонды показали, что грязь «очень мягкая», чтобы 5m слегка увеличилась до «мягкой» на глубине 9m, после чего они увеличились до жесткости.

PH буровых растворов варьировался от 10.3 до 11.7 (ave 11.2). Предыдущие испытания показали, что поверхностные грязи имеют более низкий рН, хотя один раз через кору рН имеет тенденцию быть выше. При проведении испытаний грязь до глубины около 2.5m смешивалась, поэтому нельзя было определить какую-либо стратификацию в pH.

4 ВЫВОДЫ

4.1 MUD PUMPING

Первоначально перекачка была проблематичной, главным образом, из-за нехватки экскаватора. Это было диагностировано как проблема гидравлического насоса, и экскаватор был заменен. Режущая головка (которая также защищает впуск), как правило, слепала с грязью (Фото 5.1), а также не обеспечивала достаточного возбуждения для сжижения грязи. Это было частично устранено добавлением «мешалок» (стальных петель 2 с обеих сторон) к вращающейся головке резака, а также «гребенкой» (Фото 5.2), чтобы держать зазоры в режущей головке открытой.

бело-бумага-красно-грязевые фрезы-голова-гребенчатой ​​фото-5-1-5-2Фото 5.1: режущая головка, ослепленная грязью Фото 5.2: режущая головка с расческой

Скорости перекачки бурового раствора варьировались от 21 л / с до 52 л / с (332 - 824gpm), и было ясно видно, что чем больше жидкости, тем буровые растворы были выше, чем скорость насоса. Образцы были взяты с разной скоростью разряда, содержанием влаги и процентом твердых веществ, определяемыми лабораторными испытаниями. Результаты показаны на рисунке 5.1 и, хотя они разбросаны, дают указание на влияние содержания твердых веществ на скорость потока. Естественное содержание влаги в буровых растворах (insitu) в месте испытаний составляло 137% или 42% твердых веществ. Это показано на рисунке 5.1 как вертикальная линия. Насосные буровые растворы, расположенные вблизи от твердых частиц, были достигнуты, хотя расход был низким.

Как упоминалось ранее, экскаватор с длинной вытяжкой использовался для ослабления грязи. Вода была выкачана из пруда с помощью насоса 3 в раскопках, и длинная досягаемость затем будет работать с грязью для смешивания воды. Затем буровой насос будет использоваться в режиме рециркуляции для дальнейшего смешивания буровых растворов в более согласованное состояние. Даже при этом перемешивании и перемешивании вода, как правило, концентрируется на поверхности. Это помогло начальному процессу заправки насоса, и как только грунтованные более толстые буровые растворы на 1m до 2m ниже поверхности, можно было закачивать. Однако было обнаружено, что более глубокие грязи имеют тенденцию быть кусковыми, и это значительно уменьшит или остановит поток, требующий, чтобы насос был поднят в более тонкие буровые растворы или ему пришлось вернуться в режим повторного обжатия или полностью переделать. Таким образом, выпуск насоса был очень непоследовательным, так как впускное положение всасывания постоянно нуждалось в регулировке, пытаясь получить достаточный разряд, а также прокачать самые толстые грязи.

бело-бумага-красно-грязевые насосно-с высоким содержанием нелетучих-фото-5-3-5-4Фото 5.3: Грязевой насос в режиме рециркуляции / грунтовки Фото 5.4: Разгрузка буровых растворов (± 30l / s, ± 37% твердых веществ)

бело-бумага-красно-грязевой поток-против-твердых-фигура-5-1Рисунок 5.1: график расхода при различном содержании твердых веществ

Сброс перекачиваемых буровых растворов осуществлялся через 30m гибкого шланга, а затем 60m трубы 4 «HDPE» с внутренним диаметром около 87mm (3.5). Буровые растворы были сброшены на первоначальный грязевой пляж, который находится на градиенте около 9%. При осаждении грязь медленно текла вниз по градиенту. Время от времени поток останавливался, и грязи накапливались, а затем текла снова в волновом движении. Естественный угол покоя, следовательно, будет на несколько градусов ниже этого - вероятно, 5% до 6%.

бело-бумага-красно-грязевой разряд фото-5-5-5-6Фото 5.5: Точка сброса грязи Фото 5.6: Грязь выгружается

Несмотря на то, что грязи имеют очень низкую прочность на сдвиг, а при перемешивании разжижаются, стороны раскопок имеют достаточную прочность, чтобы выдерживать 2m вблизи вертикали. Даже в одночасье было ограниченное падение, и банк мог быть подорван примерно на 0.5m с помощью головки / мешалки резака перед свертыванием.

При прекращении откачки, чтобы смыть трубопровод, тонкие водянистые грязи накачивались до тех пор, пока линия не была чистой. Затем была использована система клапанов «T» для подключения линии водяного насоса 3, которая затем использовалась для промывки трубы водой.

4.2 GEOTUBES

Три геотекста (1m x 6m) были заполнены красными буровыми растворами, прокачиваемыми с помощью «Вихревого насоса» 4. Заполнения составляли около 30 до 40l / s, хотя было трудно оценить, так как консистенция потока и грязи не была видна.

Труба 1 была заполнена изначально более жидкой грязью, а затем более толстыми грязями, так как оператор насоса лучше чувствовал условия. Трубка была заполнена до упора. Вторая трубка была заполнена более толстыми грязями, и заполнение продолжалось до тех пор, пока трубка не была натянута. Эти две трубки были расположены на наклонном пляже, чтобы сформировать небольшую зону захоронения «U», которая позже была бы заполнена перекачиваемой грязью. Хотя область была подготовлена, наклонная земля заставила первую трубу вращаться примерно на 20 градусов. Труба была поставлена, а задняя сторона была засыпана. Для второй трубки была создана более определенная кровать, и одна и та же проблема вращения была ограничена. Две заполненные трубки с грязью из грязи показаны в фотографиях 5.7 и 5.8. Помимо небольшой утечки при контакте между двумя геотермиками, пруд грязи был успешным.

бело-бумага-красно-грязевого гео-трубка, образующий-фото-5-7-5-8Фото 5.7: Две гео-трубки, образующие бункер пробного пруда Фото 5.8: Гряды после прокачки являются жидкими

Третья трубка была расположена на ровной поверхности. Его заполняли средние жидкие (но последовательные толщины) грязи и заполняли до тех пор, пока трубка не была натянута.

бело-бумага-красно-грязевые geotubes-фото-5-10-5-11Фото 5.10: Geotube перед наполнением Фото 5.11: заполненная геотемой туманная - просачивание / кровотечение примечания

Во всех трех случаях из трубок было очень мало потерь грязи или просачивания. Когда он остановился, какая-то красная вода выжимала вокруг области давления. После того, как он заполнен, весь мешок будет иметь маленькие красные водяные капли, образующиеся снаружи (видимые на фото 5.11), но просачивание было обычно номинальным.

Пробирки были проверены, и последние фотографии, сделанные на 10 October 2011 (6 недель после наполнения), показывают, как трубы уменьшились в объеме из-за обезвоживания содержащихся в нем грязи. Потери объема оцениваются примерно в 30%. Таким образом, ожидаемое содержание влаги будет около 90% и твердых веществ вокруг 53%.

белые бумаги красно-грязевые geotubes-полное фото-5-12-5-13Фото 5.12: Geotube #3 заполнен до мощности Фото 5.13: Geotube #3after 6 недель

белые бумаги красно-грязевые geotubes-до-после-фото-5-14-5-15Фото 5.14: Geotube #4 после 6 недель Фото 5.15: Geotube #1 после 6 недель

Буровые растворы, закачиваемые в пробный пруд позади геотекучей, были толстыми и толстыми, вероятно, в порядке содержания твердых веществ 37 - 40%. После 6 недель грязь не только укреплена, но значительно высохла с широкими и глубокими трещинами на поверхности, что видно из фотографий 5.14 и 5.15.

Мониторинг труб и пробного пруда продолжается.

6 СЛЕДУЮЩИЕ ШАГИ

Испытание продемонстрировало, что:

  1. Буровые растворы могут накачиваться, хотя для достижения «нормальных» объемов разряда необходимо добавить воду.
  2. Буровые растворы могут накачиваться в непосредственной близости от их влажности влагосодержания и, скорее всего, от влажности на месте, если они были взволнованы больше, а трубопроводная система была разработана для уменьшения потерь на трение.
  3. Насос нуждается в грунтовочном методе, поскольку грязь слишком толстая, чтобы он мог заправляться.
  4. Доступ к поверхности бурового раствора является проблематичным и будет очень затруднен при перекачиваемой грязи.

Поэтому, если перекачка должна использоваться в качестве основного метода перемещения буровых растворов для редукции пруда, то для настройки насоса необходимо как минимум следующее:

  1. Уметь получать доступ к поверхности грязи и перемещаться эффективно и безопасно. Предполагается, что насос установлен на понтоне, который позиционируется с использованием высокопрочного троса (dynema) или стального троса. Система насосов должна управляться дистанционно, поскольку это ограничивает регулярное перемещение персонала на грязи.
  2. Имейте систему грунтовки, которая не требует воды, на которой на поверхности.
  3. Уметь взбалтывать грязь вокруг всасывающей головки, чтобы полностью разжижать их.
  4. Имеют достаточную мощность и объемную емкость для откачки буровых растворов на уровне влажности или на месте, а также выгружать их около 1000m через гибкий трубопровод.

Из испытаний также видно, что грязь не падает и не течет легко. Поэтому необходимо будет иметь амфибийный экскаватор, чтобы ослабить грязь в районе вокруг головки насоса. Эта ослабленная и более жидкая грязь также будет способствовать движению понтона насоса. Чтобы также ограничить количество движения, которое должен выполнить понтон, земноводный экскаватор может также перемещать грязи в направлении расположения насоса.

7 ПРОГРАММА

Используя пропускную способность бурового насоса 4, перемещение бурового раствора займет около 1.5 до 2 лет, однако насос будет более подходящим для этой задачи. Целевой период 1 года, однако, представляется разумным. Однако до этого оборудование необходимо будет закупать и импортировать на Ямайку. 6 и 10 inch Насадки для экскаваторов-экскаваторов также рассматриваются как вариант для более высокого GMP и более агрессивный график завершения. Предварительная программа следующая:

Дек 2011 - Март 2012: Экскаватор для добычи и амфибия. Получите понтон, сфабрикованный на Ямайке
Апрель 2012 - май 2012: Импортный завод и создание на месте
Июнь 2012 - Июнь 2013: Грязевые насосные и объемные земляные работы
Июль 2013 - июль 2014: стабилизация поверхности и начало растительности.

Вопросы по работе? Позвоните нам сегодня

Поговорите с нашим инженерным отделом, и мы сможем подобрать подходящее оборудование для вашего проекта по дноуглубительным работам.