鄭庶瞻
長沙冶金設計研究院?長沙　410007

　　摘要：對選礦廠給排水系統設計中水量的平衡、生產廢水的處理方法、蓄水池的設置原則及環水泵站的改進等問題進行了探討，為合理設計提供了依據。
　　關鍵詞：選礦廠；給排水；水量平衡；泵站
　　中圖分類號： TD928.6
　　文獻標識碼：A
　　文章編號：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

　　選礦廠一般為濕式作業，以水為介質分離礦物和脈石，水的消耗量大，每噸入選原礦的耗水指標達5～15 m³，因此，給排水系統的設計不但直接影響選別效果和經濟效益，也與環保密切相關。本文擬就給排水設計的有關問題進行探討。

1　關于水量平衡

　　隨著資源的開發和工業的發展，水資源的保護和控制成為世界性的突出問題，我國已頒布的法規，對水污染的控制和水源的保護采取了更加嚴厲的措施，對選礦廠的給排水設計和管理提出了更高的要求，水的循環率不能低于90％，排放水的懸浮物含量應小于200～300 mg/l，且將對污水排放量及污染物總量進行限制。為此，在擬定給排水系統和水量平衡時，就應以充分利用環水(回水)和減少排放為主導設計思想。
　　應當指出：磁選廠和重選廠采取廠內濃縮的小循環方式取得環水回用于選別作業，一般都可以滿足環水率和排放水質要求；浮選廠采取廠外尾礦庫大循環方式亦可以取得合格回水，也可以實現較高的環水率和污水合格排放的目標。個別廠礦尾礦水澄清性能很差，采取添加適當助凝劑以促使澄清，也能滿足回水和排放要求。目前，國內相當數量管理良好的選礦廠已達到上述要求，大多數選礦廠也具備了完善的條件。當尾礦庫澄清條件良好且有地面徑流補給時，利用回水補充環水不足并替代生產新水，可以實現生產新水的零補給和生產廢水的零排放。
　　一般而言，選礦廠的生產水量平衡如按圖1實施，可確保較高環水率和最低的排污量。

　　在具體實施過程并非都盡人意，存在著實際困難，也有一些疑慮。選礦工藝為確保選別指標或避免堵塞設備，有時要求在選別作業尤其是精選段采用新水，從而使水量平衡的編制產生困難，環水不能充分利用，新水消耗增加，環水率無法達到指標，溢流水大量排放。實際上，這種誤解是可以消除的，某些故障采取措施后是可以排除的。
　　選礦廠環水存在著溢流排放的可能，故環水懸浮物的控制不僅要滿足選別作業使用標準，還要按排放水體的要求如以200 mg/l，甚至300～500 mg/l(原有標準)為處理標準，水中懸浮物的數量級為萬分之幾，而選別指標品位的精度為百分之幾或千分之幾，加之殘留于精礦粉的環水是極少的，故對選別指標產生的影響可以忽略。例如某礦曾經采用懸浮物為2000 mg/l的環水進行生產性試驗考核，選別指標與使用新水無明顯改變，足見影響甚微。但是，水中的大顆粒懸浮物和漂浮物應當清除，避免造成弱磁選機的多孔卸料給水管和強磁機的篩板的堵塞。當采用未經過濾的水或環水作為給水水源時，應當在給水主管上增設過濾器以清除大粒徑物質。
　　在選別礦漿流程和水量平衡的編制過程，由于未仔細考查選別設備的實際受水能力和排水能力，或者操作上的失誤，使水量平衡不能按預定指標實現，尤其在試生產階段容易發生該類問題。例如某選礦廠投產期間，由于水量平衡發生紊亂，臨時增設一個環水泵站，經過一段調試運行后，又使新增環水泵站擱置報廢，不能不引以為戒。在另外一些工程實例中，出現過選別設備給水能力不足，達不到預定的作業濃度或卸料水量不足等情況，原因就在于選別設備是按某種定型工況生產的系列產品，在一般給水壓力下，給水的水量和排出的漿量可變范圍較小，不經調節或不經改造，給排水流量與礦漿流程指標不能吻合，以致出現選別作業要求的給水量大大高于實際給入量的矛盾。反之，如控制不當，給水量過大，作業濃度降低，以至影響選別指標和水量的平衡。為此，應校驗工藝設備的給排水能力，同時在生產操作時，應按預定的作業濃度調節給水閥門，并在設備給水管上增設流量計，以監控給水量。

2　選礦廠生產廢水的處理

　　選礦廠生產廢水水質以挾帶懸浮物為主要特征，其中懸浮物主要為礦粉和脈石等無機固體物，采取重力分離處理方法一般可以滿足回用和排放要求，故在一般選礦廠多利用尾礦濃縮池處理廢水，既解決了尾礦濃縮和節能輸送的目的，又解決了廢水(含尾礦水)的回收利用的需要。通常選用普通濃縮機是合理可行的。對于某些超細粒級紅礦選礦廠和浮選廠，卻需要采取高效濃縮機、加藥濃縮或送尾礦庫澄清方法處理，必須慎重決策。應當指出，采取加藥處理尾礦和廢水決非良策，因選礦廠的尾礦和廢水混合液的濃度相對較高，且波動較大，固相物的比表面積大，藥劑消耗量多，且不易掌握隨機變化的用藥量，過多或過少的藥劑對懸浮物的凝聚和絮凝都不利；還需增設設備、混合反應設施，人力物力消耗增加，運行成本和基建投資均大幅提高；故條件允許時往往以擴大濃縮池澄清面積采取自然澄清濃縮為宜。只有當用地緊張或顆粒集合沉降速度低于0.2～0.3 m/h時，才考慮加藥沉淀。
　　目前國內生產的高效濃縮機有多種型式，應有針對性的選用。
　　普通濃縮機機型為基礎改進的高效濃縮機，著眼于改善給礦、溢流和排礦條件，濃縮效率提高，排礦濃度穩定，并改善溢流水質，應用時不需投加藥劑，是一種運行可靠應予優先考慮選用的機型。
　　另一類高效型濃縮機是以加掛斜板來提高沉淀效率，使濃縮池占地面積縮小1/2至1/3，產品有帶耙泥機構和深錐重力排礦兩種型式，可以應用于投藥或不投藥的工況。該類濃縮機與處理能力相近的普通濃縮機比較，造價明顯提高，深錐式濃縮機運行費用低，但進出口高差大，要因地制宜選用，建議用于場地狹小或濃縮比較大的情況。
　　采取多點配礦、投藥并增設了反應筒的高效濃縮機，一般依賴投藥以改善澄清和濃縮性能，占地較少，投資和運行成本一般較高，宜用于水質特別不易處理的中小型廠礦。
　　采用尾礦濃縮池處理尾礦和生產廢水的作法雖已沿用了多年，但廢水的收集一般限于選礦主廠房，隨著環水率和廢水排放要求的提高，建議將破碎、篩分系統的除塵廢水，沖洗廢水以及廠區溢流跑漏的收集廢水一并納入尾礦濃縮池中處理回用；并將設備冷卻的凈回水收集后送入環水池或回水池加以復用。

3　蓄水池的設置

　　選礦廠新水系統設立高位蓄水池是必要的，因使用新水的設備如破碎、篩分設備、油冷卻設備、機修設備等作業率較低，其它輔助車間的用水多為間隙式的，故用水很不均勻，需要提供足夠的調節容積一般可采用日用水量的1/5至1/10確定調節池的容積；當生產與消防共用一個給水系統時，蓄水池應蓄存一次消防用水量，且不得被非消防用水動用；當礦漿管道(含尾礦和精礦輸送管)需要沖洗時，還應蓄存必備的沖洗水量。蓄水池的設置高度以滿足主要用水戶水壓和消防水壓為原則。在選礦廠車間配置高差較大時，最不利位置的用水戶水壓可以通過局部回壓給予滿足。
　　尾礦庫回水系統是否設置蓄水池，視具體情況而定，當尾礦庫較近且能自流回水時，可不設回水池。當尾礦庫較遠回水池宜設于選礦廠附近而不宜設于尾礦庫附近，因回水配水管及其加壓站的供水能力必須按最大配水流量設計，延長配水管長度會使投資增加，管理費上升，故采取長回水輸水管而縮短回水配水管長度是合理的選擇。
　　是否設環水高位水池的必要性，應當通過對環水系統用水戶情況及環水加壓設施配置情況的具體分析確定。環水系統供給對象一般為選別作業用水給水量比較穩定，當環水泵的工作臺數與選礦系列一致時或選別系列多于環水泵工作臺數、環水泵采取按流量調速運行操作時，可以不設立高位環水池。環水池的設置不但增加投資，且因環水在池中產生沉積，增加清理工作量，因此應盡可能省去這個環節。當選礦系列較多，而環水泵無調速裝置，設立環水池有利于節省電耗。但環水池容積宜小不宜大。在某些重力選礦廠，選別作業中某些設備對水壓水量要求比較嚴格，設立專用高位蓄水池穩壓也是必要的，但池的深度宜淺不宜深。此外，某些廠礦環水系統擔負沖洗水任務，設立環水高位池蓄存一次沖洗水量也是一種選擇，更合理的方式是在環水泵站設置專用沖洗加壓泵，沖洗用水蓄存于環水泵站吸水池而不是存于高位水池中。

4　改善環水泵站工況的建議

4.1　安裝調速裝置
　　環水系統擔負著選礦廠主要用水戶的供水，送水流量較大，意味著電耗較高，如何減少環水系統不必消耗的電力，是應引起重視的課題。特別當選別系列較多，而環水泵工作臺數較少時，一旦系列變化環水泵往往是在低效率區間工作。為此，建議環水泵配置調速裝置，根據生產系列的變化，調節環水泵的轉速，使送出流量滿足環水量要求，并使水泵在高效區間工作，避免采用調節閘閥消耗能量，同時不致因選別系列的變化，而引起工作系列水量水壓的波動。調速設備可采用變頻調速、液力偶合器的調速和可控硅串級調速等，調速控制依環水泵壓出管上的流量計讀數為控制參數。
4.2　環水吸水池的設計
　　選礦廠環水吸水池的設計常被輕視，如何確定吸水池的容積有關規范和手冊均未作出明確規定和給出計算方法。如參照一般給排水泵站吸水井確定的方法，其有效容積僅為單臺水泵5 min流量或泵站能力1～3 min流量，按該方法確定的吸水池容積往往偏小，在投產時或停泵再啟動后出現環水及水池抽空斷水情況，依靠新水來補水遠不能滿足要求，生產運行無法維持。選礦廠環水系統的特點是流量大，流程遠，在一般無高位貯水池時，系統調節能力全依賴于環水吸水池。確定吸水池容積，應掌握環水加壓進入選別作業再返回環水池所經歷的流程和設施，測算流程系統的總容量，依此確定吸水池容積。環水送入系統后水池接近低水位時回水已進入吸水池補水，不致造成抽空斷水，且當選別系列減少時，系統中多余環水可蓄存于吸水池中，而不致造成過多溢流排放。此外，考慮到環水挾帶懸浮物的特征，環水池應定期清理，為了使清理期不導致環水系統全部停產，環水池至少分為兩格，底部加聯通閥門，正常生產時聯通閥門打開，清理期間關閉聯通閥門，分格進行清理并維持環水系統部分正常運行。

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作者簡介：
　　鄭庶瞻(1940－)，男，教授級高級工程師。