选矿厂给排水设计中几个问题的探讨

郑庶瞻
长沙冶金设计研究院?长沙　410007

　　摘要：对选矿厂给排水系统设计中水量的平衡、生产废水的处理方法、蓄水池的设置原则及环水泵站的改进等问题进行了探讨，为合理设计提供了依据。
　　关键词：选矿厂；给排水；水量平衡；泵站
　　中图分类号： TD928.6
　　文献标识码：A
　　文章编号：1009－2455(2000)?02－0004－03

Discussion on Some Questions in Water Supply and Sewerage Designing for Ore Dressing plants
ZHENG Shu-zhan

　　Abstract:Approaches are made to several issues existing in the designing of water supply and sewerage system for ore Dressing plants such as balance of water quantity?method for the treatment of production Waste Water principle for the setting up of cisterns improvement of circulating water pumping station?etc.Which provide basis for rational Designing.
　　Key Words: ore Dressing plant balance of water quantity production waste water cistern pumping station

　　选矿厂一般为湿式作业，以水为介质分离矿物和脉石，水的消耗量大，每吨入选原矿的耗水指标达5～15 m³，因此，给排水系统的设计不但直接影响选别效果和经济效益，也与环保密切相关。本文拟就给排水设计的有关问题进行探讨。

1　关于水量平衡

　　随着资源的开发和工业的发展，水资源的保护和控制成为世界性的突出问题，我国已颁布的法规，对水污染的控制和水源的保护采取了更加严厉的措施，对选矿厂的给排水设计和管理提出了更高的要求，水的循环率不能低于90％，排放水的悬浮物含量应小于200～300 mg/l，且将对污水排放量及污染物总量进行限制。为此，在拟定给排水系统和水量平衡时，就应以充分利用环水(回水)和减少排放为主导设计思想。
　　应当指出：磁选厂和重选厂采取厂内浓缩的小循环方式取得环水回用于选别作业，一般都可以满足环水率和排放水质要求；浮选厂采取厂外尾矿库大循环方式亦可以取得合格回水，也可以实现较高的环水率和污水合格排放的目标。个别厂矿尾矿水澄清性能很差，采取添加适当助凝剂以促使澄清，也能满足回水和排放要求。目前，国内相当数量管理良好的选矿厂已达到上述要求，大多数选矿厂也具备了完善的条件。当尾矿库澄清条件良好且有地面径流补给时，利用回水补充环水不足并替代生产新水，可以实现生产新水的零补给和生产废水的零排放。
　　一般而言，选矿厂的生产水量平衡如按图1实施，可确保较高环水率和最低的排污量。

　　在具体实施过程并非都尽人意，存在着实际困难，也有一些疑虑。选矿工艺为确保选别指标或避免堵塞设备，有时要求在选别作业尤其是精选段采用新水，从而使水量平衡的编制产生困难，环水不能充分利用，新水消耗增加，环水率无法达到指标，溢流水大量排放。实际上，这种误解是可以消除的，某些故障采取措施后是可以排除的。
　　选矿厂环水存在着溢流排放的可能，故环水悬浮物的控制不仅要满足选别作业使用标准，还要按排放水体的要求如以200 mg/l，甚至300～500 mg/l(原有标准)为处理标准，水中悬浮物的数量级为万分之几，而选别指标品位的精度为百分之几或千分之几，加之残留于精矿粉的环水是极少的，故对选别指标产生的影响可以忽略。例如某矿曾经采用悬浮物为2000 mg/l的环水进行生产性试验考核，选别指标与使用新水无明显改变，足见影响甚微。但是，水中的大颗粒悬浮物和漂浮物应当清除，避免造成弱磁选机的多孔卸料给水管和强磁机的筛板的堵塞。当采用未经过滤的水或环水作为给水水源时，应当在给水主管上增设过滤器以清除大粒径物质。
　　在选别矿浆流程和水量平衡的编制过程，由于未仔细考查选别设备的实际受水能力和排水能力，或者操作上的失误，使水量平衡不能按预定指标实现，尤其在试生产阶段容易发生该类问题。例如某选矿厂投产期间，由于水量平衡发生紊乱，临时增设一个环水泵站，经过一段调试运行后，又使新增环水泵站搁置报废，不能不引以为戒。在另外一些工程实例中，出现过选别设备给水能力不足，达不到预定的作业浓度或卸料水量不足等情况，原因就在于选别设备是按某种定型工况生产的系列产品，在一般给水压力下，给水的水量和排出的浆量可变范围较小，不经调节或不经改造，给排水流量与矿浆流程指标不能吻合，以致出现选别作业要求的给水量大大高于实际给入量的矛盾。反之，如控制不当，给水量过大，作业浓度降低，以至影响选别指标和水量的平衡。为此，应校验工艺设备的给排水能力，同时在生产操作时，应按预定的作业浓度调节给水阀门，并在设备给水管上增设流量计，以监控给水量。

2　选矿厂生产废水的处理

　　选矿厂生产废水水质以挟带悬浮物为主要特征，其中悬浮物主要为矿粉和脉石等无机固体物，采取重力分离处理方法一般可以满足回用和排放要求，故在一般选矿厂多利用尾矿浓缩池处理废水，既解决了尾矿浓缩和节能输送的目的，又解决了废水(含尾矿水)的回收利用的需要。通常选用普通浓缩机是合理可行的。对于某些超细粒级红矿选矿厂和浮选厂，却需要采取高效浓缩机、加药浓缩或送尾矿库澄清方法处理，必须慎重决策。应当指出，采取加药处理尾矿和废水决非良策，因选矿厂的尾矿和废水混合液的浓度相对较高，且波动较大，固相物的比表面积大，药剂消耗量多，且不易掌握随机变化的用药量，过多或过少的药剂对悬浮物的凝聚和絮凝都不利；还需增设设备、混合反应设施，人力物力消耗增加，运行成本和基建投资均大幅提高；故条件允许时往往以扩大浓缩池澄清面积采取自然澄清浓缩为宜。只有当用地紧张或颗粒集合沉降速度低于0.2～0.3 m/h时，才考虑加药沉淀。
　　目前国内生产的高效浓缩机有多种型式，应有针对性的选用。
　　普通浓缩机机型为基础改进的高效浓缩机，着眼于改善给矿、溢流和排矿条件，浓缩效率提高，排矿浓度稳定，并改善溢流水质，应用时不需投加药剂，是一种运行可靠应予优先考虑选用的机型。
　　另一类高效型浓缩机是以加挂斜板来提高沉淀效率，使浓缩池占地面积缩小1/2至1/3，产品有带耙泥机构和深锥重力排矿两种型式，可以应用于投药或不投药的工况。该类浓缩机与处理能力相近的普通浓缩机比较，造价明显提高，深锥式浓缩机运行费用低，但进出口高差大，要因地制宜选用，建议用于场地狭小或浓缩比较大的情况。
　　采取多点配矿、投药并增设了反应筒的高效浓缩机，一般依赖投药以改善澄清和浓缩性能，占地较少，投资和运行成本一般较高，宜用于水质特别不易处理的中小型厂矿。
　　采用尾矿浓缩池处理尾矿和生产废水的作法虽已沿用了多年，但废水的收集一般限于选矿主厂房，随着环水率和废水排放要求的提高，建议将破碎、筛分系统的除尘废水，冲洗废水以及厂区溢流跑漏的收集废水一并纳入尾矿浓缩池中处理回用；并将设备冷却的净回水收集后送入环水池或回水池加以复用。

3　蓄水池的设置

　　选矿厂新水系统设立高位蓄水池是必要的，因使用新水的设备如破碎、筛分设备、油冷却设备、机修设备等作业率较低，其它辅助车间的用水多为间隙式的，故用水很不均匀，需要提供足够的调节容积一般可采用日用水量的1/5至1/10确定调节池的容积；当生产与消防共用一个给水系统时，蓄水池应蓄存一次消防用水量，且不得被非消防用水动用；当矿浆管道(含尾矿和精矿输送管)需要冲洗时，还应蓄存必备的冲洗水量。蓄水池的设置高度以满足主要用水户水压和消防水压为原则。在选矿厂车间配置高差较大时，最不利位置的用水户水压可以通过局部回压给予满足。
　　尾矿库回水系统是否设置蓄水池，视具体情况而定，当尾矿库较近且能自流回水时，可不设回水池。当尾矿库较远回水池宜设于选矿厂附近而不宜设于尾矿库附近，因回水配水管及其加压站的供水能力必须按最大配水流量设计，延长配水管长度会使投资增加，管理费上升，故采取长回水输水管而缩短回水配水管长度是合理的选择。
　　是否设环水高位水池的必要性，应当通过对环水系统用水户情况及环水加压设施配置情况的具体分析确定。环水系统供给对象一般为选别作业用水给水量比较稳定，当环水泵的工作台数与选矿系列一致时或选别系列多于环水泵工作台数、环水泵采取按流量调速运行操作时，可以不设立高位环水池。环水池的设置不但增加投资，且因环水在池中产生沉积，增加清理工作量，因此应尽可能省去这个环节。当选矿系列较多，而环水泵无调速装置，设立环水池有利于节省电耗。但环水池容积宜小不宜大。在某些重力选矿厂，选别作业中某些设备对水压水量要求比较严格，设立专用高位蓄水池稳压也是必要的，但池的深度宜浅不宜深。此外，某些厂矿环水系统担负冲洗水任务，设立环水高位池蓄存一次冲洗水量也是一种选择，更合理的方式是在环水泵站设置专用冲洗加压泵，冲洗用水蓄存于环水泵站吸水池而不是存于高位水池中。

4　改善环水泵站工况的建议

4.1　安装调速装置
　　环水系统担负着选矿厂主要用水户的供水，送水流量较大，意味着电耗较高，如何减少环水系统不必消耗的电力，是应引起重视的课题。特别当选别系列较多，而环水泵工作台数较少时，一旦系列变化环水泵往往是在低效率区间工作。为此，建议环水泵配置调速装置，根据生产系列的变化，调节环水泵的转速，使送出流量满足环水量要求，并使水泵在高效区间工作，避免采用调节闸阀消耗能量，同时不致因选别系列的变化，而引起工作系列水量水压的波动。调速设备可采用变频调速、液力偶合器的调速和可控硅串级调速等，调速控制依环水泵压出管上的流量计读数为控制参数。
4.2　环水吸水池的设计
　　选矿厂环水吸水池的设计常被轻视，如何确定吸水池的容积有关规范和手册均未作出明确规定和给出计算方法。如参照一般给排水泵站吸水井确定的方法，其有效容积仅为单台水泵5 min流量或泵站能力1～3 min流量，按该方法确定的吸水池容积往往偏小，在投产时或停泵再启动后出现环水及水池抽空断水情况，依靠新水来补水远不能满足要求，生产运行无法维持。选矿厂环水系统的特点是流量大，流程远，在一般无高位贮水池时，系统调节能力全依赖于环水吸水池。确定吸水池容积，应掌握环水加压进入选别作业再返回环水池所经历的流程和设施，测算流程系统的总容量，依此确定吸水池容积。环水送入系统后水池接近低水位时回水已进入吸水池补水，不致造成抽空断水，且当选别系列减少时，系统中多余环水可蓄存于吸水池中，而不致造成过多溢流排放。此外，考虑到环水挟带悬浮物的特征，环水池应定期清理，为了使清理期不导致环水系统全部停产，环水池至少分为两格，底部加联通阀门，正常生产时联通阀门打开，清理期间关闭联通阀门，分格进行清理并维持环水系统部分正常运行。

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作者简介：
　　郑庶瞻(1940－)，男，教授级高级工程师。