鄭庶瞻
長(zhǎng)沙冶金設(shè)計(jì)研究院?長(zhǎng)沙　410007

　　摘要：對(duì)選礦廠給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)中水量的平衡、生產(chǎn)廢水的處理方法、蓄水池的設(shè)置原則及環(huán)水泵站的改進(jìn)等問題進(jìn)行了探討，為合理設(shè)計(jì)提供了依據(jù)。
　　關(guān)鍵詞：選礦廠；給排水；水量平衡；泵站
　　中圖分類號(hào)： TD928.6
　　文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
　　文章編號(hào)：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(yè)，以水為介質(zhì)分離礦物和脈石，水的消耗量大，每噸入選原礦的耗水指標(biāo)達(dá)5～15 m³，因此，給排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)不但直接影響選別效果和經(jīng)濟(jì)效益，也與環(huán)保密切相關(guān)。本文擬就給排水設(shè)計(jì)的有關(guān)問題進(jìn)行探討。

1　關(guān)于水量平衡

　　隨著資源的開發(fā)和工業(yè)的發(fā)展，水資源的保護(hù)和控制成為世界性的突出問題，我國(guó)已頒布的法規(guī)，對(duì)水污染的控制和水源的保護(hù)采取了更加嚴(yán)厲的措施，對(duì)選礦廠的給排水設(shè)計(jì)和管理提出了更高的要求，水的循環(huán)率不能低于90％，排放水的懸浮物含量應(yīng)小于200～300 mg/l，且將對(duì)污水排放量及污染物總量進(jìn)行限制。為此，在擬定給排水系統(tǒng)和水量平衡時(shí)，就應(yīng)以充分利用環(huán)水(回水)和減少排放為主導(dǎo)設(shè)計(jì)思想。
　　應(yīng)當(dāng)指出：磁選廠和重選廠采取廠內(nèi)濃縮的小循環(huán)方式取得環(huán)水回用于選別作業(yè)，一般都可以滿足環(huán)水率和排放水質(zhì)要求；浮選廠采取廠外尾礦庫(kù)大循環(huán)方式亦可以取得合格回水，也可以實(shí)現(xiàn)較高的環(huán)水率和污水合格排放的目標(biāo)。個(gè)別廠礦尾礦水澄清性能很差，采取添加適當(dāng)助凝劑以促使澄清，也能滿足回水和排放要求。目前，國(guó)內(nèi)相當(dāng)數(shù)量管理良好的選礦廠已達(dá)到上述要求，大多數(shù)選礦廠也具備了完善的條件。當(dāng)尾礦庫(kù)澄清條件良好且有地面徑流補(bǔ)給時(shí)，利用回水補(bǔ)充環(huán)水不足并替代生產(chǎn)新水，可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)新水的零補(bǔ)給和生產(chǎn)廢水的零排放。
　　一般而言，選礦廠的生產(chǎn)水量平衡如按圖1實(shí)施，可確保較高環(huán)水率和最低的排污量。

　　在具體實(shí)施過程并非都盡人意，存在著實(shí)際困難，也有一些疑慮。選礦工藝為確保選別指標(biāo)或避免堵塞設(shè)備，有時(shí)要求在選別作業(yè)尤其是精選段采用新水，從而使水量平衡的編制產(chǎn)生困難，環(huán)水不能充分利用，新水消耗增加，環(huán)水率無法達(dá)到指標(biāo)，溢流水大量排放。實(shí)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(huán)水存在著溢流排放的可能，故環(huán)水懸浮物的控制不僅要滿足選別作業(yè)使用標(biāo)準(zhǔn)，還要按排放水體的要求如以200 mg/l，甚至300～500 mg/l(原有標(biāo)準(zhǔn))為處理標(biāo)準(zhǔn)，水中懸浮物的數(shù)量級(jí)為萬分之幾，而選別指標(biāo)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(huán)水是極少的，故對(duì)選別指標(biāo)產(chǎn)生的影響可以忽略。例如某礦曾經(jīng)采用懸浮物為2000 mg/l的環(huán)水進(jìn)行生產(chǎn)性試驗(yàn)考核，選別指標(biāo)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(yīng)當(dāng)清除，避免造成弱磁選機(jī)的多孔卸料給水管和強(qiáng)磁機(jī)的篩板的堵塞。當(dāng)采用未經(jīng)過濾的水或環(huán)水作為給水水源時(shí)，應(yīng)當(dāng)在給水主管上增設(shè)過濾器以清除大粒徑物質(zhì)。
　　在選別礦漿流程和水量平衡的編制過程，由于未仔細(xì)考查選別設(shè)備的實(shí)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(yù)定指標(biāo)實(shí)現(xiàn)，尤其在試生產(chǎn)階段容易發(fā)生該類問題。例如某選礦廠投產(chǎn)期間，由于水量平衡發(fā)生紊亂，臨時(shí)增設(shè)一個(gè)環(huán)水泵站，經(jīng)過一段調(diào)試運(yùn)行后，又使新增環(huán)水泵站擱置報(bào)廢，不能不引以為戒。在另外一些工程實(shí)例中，出現(xiàn)過選別設(shè)備給水能力不足，達(dá)不到預(yù)定的作業(yè)濃度或卸料水量不足等情況，原因就在于選別設(shè)備是按某種定型工況生產(chǎn)的系列產(chǎn)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(jīng)調(diào)節(jié)或不經(jīng)改造，給排水流量與礦漿流程指標(biāo)不能吻合，以致出現(xiàn)選別作業(yè)要求的給水量大大高于實(shí)際給入量的矛盾。反之，如控制不當(dāng)，給水量過大，作業(yè)濃度降低，以至影響選別指標(biāo)和水量的平衡。為此，應(yīng)校驗(yàn)工藝設(shè)備的給排水能力，同時(shí)在生產(chǎn)操作時(shí)，應(yīng)按預(yù)定的作業(yè)濃度調(diào)節(jié)給水閥門，并在設(shè)備給水管上增設(shè)流量計(jì)，以監(jiān)控給水量。

2　選礦廠生產(chǎn)廢水的處理

　　選礦廠生產(chǎn)廢水水質(zhì)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(jī)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(jié)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(jī)是合理可行的。對(duì)于某些超細(xì)粒級(jí)紅礦選礦廠和浮選廠，卻需要采取高效濃縮機(jī)、加藥濃縮或送尾礦庫(kù)澄清方法處理，必須慎重決策。應(yīng)當(dāng)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(duì)較高，且波動(dòng)較大，固相物的比表面積大，藥劑消耗量多，且不易掌握隨機(jī)變化的用藥量，過多或過少的藥劑對(duì)懸浮物的凝聚和絮凝都不利；還需增設(shè)設(shè)備、混合反應(yīng)設(shè)施，人力物力消耗增加，運(yùn)行成本和基建投資均大幅提高；故條件允許時(shí)往往以擴(kuò)大濃縮池澄清面積采取自然澄清濃縮為宜。只有當(dāng)用地緊張或顆粒集合沉降速度低于0.2～0.3 m/h時(shí)，才考慮加藥沉淀。
　　目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的高效濃縮機(jī)有多種型式，應(yīng)有針對(duì)性的選用。
　　普通濃縮機(jī)機(jī)型為基礎(chǔ)改進(jìn)的高效濃縮機(jī)，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(wěn)定，并改善溢流水質(zhì)，應(yīng)用時(shí)不需投加藥劑，是一種運(yùn)行可靠應(yīng)予優(yōu)先考慮選用的機(jī)型。
　　另一類高效型濃縮機(jī)是以加掛斜板來提高沉淀效率，使?jié)饪s池占地面積縮小1/2至1/3，產(chǎn)品有帶耙泥機(jī)構(gòu)和深錐重力排礦兩種型式，可以應(yīng)用于投藥或不投藥的工況。該類濃縮機(jī)與處理能力相近的普通濃縮機(jī)比較，造價(jià)明顯提高，深錐式濃縮機(jī)運(yùn)行費(fèi)用低，但進(jìn)出口高差大，要因地制宜選用，建議用于場(chǎng)地狹小或濃縮比較大的情況。
　　采取多點(diǎn)配礦、投藥并增設(shè)了反應(yīng)筒的高效濃縮機(jī)，一般依賴投藥以改善澄清和濃縮性能，占地較少，投資和運(yùn)行成本一般較高，宜用于水質(zhì)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(chǎn)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(huán)水率和廢水排放要求的提高，建議將破碎、篩分系統(tǒng)的除塵廢水，沖洗廢水以及廠區(qū)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(shè)備冷卻的凈回水收集后送入環(huán)水池或回水池加以復(fù)用。

3　蓄水池的設(shè)置

　　選礦廠新水系統(tǒng)設(shè)立高位蓄水池是必要的，因使用新水的設(shè)備如破碎、篩分設(shè)備、油冷卻設(shè)備、機(jī)修設(shè)備等作業(yè)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(diào)節(jié)容積一般可采用日用水量的1/5至1/10確定調(diào)節(jié)池的容積；當(dāng)生產(chǎn)與消防共用一個(gè)給水系統(tǒng)時(shí)，蓄水池應(yīng)蓄存一次消防用水量，且不得被非消防用水動(dòng)用；當(dāng)?shù)V漿管道(含尾礦和精礦輸送管)需要沖洗時(shí)，還應(yīng)蓄存必備的沖洗水量。蓄水池的設(shè)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(shí)，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(kù)回水系統(tǒng)是否設(shè)置蓄水池，視具體情況而定，當(dāng)尾礦庫(kù)較近且能自流回水時(shí)，可不設(shè)回水池。當(dāng)尾礦庫(kù)較遠(yuǎn)回水池宜設(shè)于選礦廠附近而不宜設(shè)于尾礦庫(kù)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(shè)計(jì)，延長(zhǎng)配水管長(zhǎng)度會(huì)使投資增加，管理費(fèi)上升，故采取長(zhǎng)回水輸水管而縮短回水配水管長(zhǎng)度是合理的選擇。
　　是否設(shè)環(huán)水高位水池的必要性，應(yīng)當(dāng)通過對(duì)環(huán)水系統(tǒng)用水戶情況及環(huán)水加壓設(shè)施配置情況的具體分析確定。環(huán)水系統(tǒng)供給對(duì)象一般為選別作業(yè)用水給水量比較穩(wěn)定，當(dāng)環(huán)水泵的工作臺(tái)數(shù)與選礦系列一致時(shí)或選別系列多于環(huán)水泵工作臺(tái)數(shù)、環(huán)水泵采取按流量調(diào)速運(yùn)行操作時(shí)，可以不設(shè)立高位環(huán)水池。環(huán)水池的設(shè)置不但增加投資，且因環(huán)水在池中產(chǎn)生沉積，增加清理工作量，因此應(yīng)盡可能省去這個(gè)環(huán)節(jié)。當(dāng)選礦系列較多，而環(huán)水泵無調(diào)速裝置，設(shè)立環(huán)水池有利于節(jié)省電耗。但環(huán)水池容積宜小不宜大。在某些重力選礦廠，選別作業(yè)中某些設(shè)備對(duì)水壓水量要求比較嚴(yán)格，設(shè)立專用高位蓄水池穩(wěn)壓也是必要的，但池的深度宜淺不宜深。此外，某些廠礦環(huán)水系統(tǒng)擔(dān)負(fù)沖洗水任務(wù)，設(shè)立環(huán)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(huán)水泵站設(shè)置專用沖洗加壓泵，沖洗用水蓄存于環(huán)水泵站吸水池而不是存于高位水池中。

4　改善環(huán)水泵站工況的建議

4.1　安裝調(diào)速裝置
　　環(huán)水系統(tǒng)擔(dān)負(fù)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(huán)水系統(tǒng)不必消耗的電力，是應(yīng)引起重視的課題。特別當(dāng)選別系列較多，而環(huán)水泵工作臺(tái)數(shù)較少時(shí)，一旦系列變化環(huán)水泵往往是在低效率區(qū)間工作。為此，建議環(huán)水泵配置調(diào)速裝置，根據(jù)生產(chǎn)系列的變化，調(diào)節(jié)環(huán)水泵的轉(zhuǎn)速，使送出流量滿足環(huán)水量要求，并使水泵在高效區(qū)間工作，避免采用調(diào)節(jié)閘閥消耗能量，同時(shí)不致因選別系列的變化，而引起工作系列水量水壓的波動(dòng)。調(diào)速設(shè)備可采用變頻調(diào)速、液力偶合器的調(diào)速和可控硅串級(jí)調(diào)速等，調(diào)速控制依環(huán)水泵壓出管上的流量計(jì)讀數(shù)為控制參數(shù)。
4.2　環(huán)水吸水池的設(shè)計(jì)
　　選礦廠環(huán)水吸水池的設(shè)計(jì)常被輕視，如何確定吸水池的容積有關(guān)規(guī)范和手冊(cè)均未作出明確規(guī)定和給出計(jì)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(tái)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(chǎn)時(shí)或停泵再啟動(dòng)后出現(xiàn)環(huán)水及水池抽空斷水情況，依靠新水來補(bǔ)水遠(yuǎn)不能滿足要求，生產(chǎn)運(yùn)行無法維持。選礦廠環(huán)水系統(tǒng)的特點(diǎn)是流量大，流程遠(yuǎn)，在一般無高位貯水池時(shí)，系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力全依賴于環(huán)水吸水池。確定吸水池容積，應(yīng)掌握環(huán)水加壓進(jìn)入選別作業(yè)再返回環(huán)水池所經(jīng)歷的流程和設(shè)施，測(cè)算流程系統(tǒng)的總?cè)萘?，依此確定吸水池容積。環(huán)水送入系統(tǒng)后水池接近低水位時(shí)回水已進(jìn)入吸水池補(bǔ)水，不致造成抽空斷水，且當(dāng)選別系列減少時(shí)，系統(tǒng)中多余環(huán)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(huán)水挾帶懸浮物的特征，環(huán)水池應(yīng)定期清理，為了使清理期不導(dǎo)致環(huán)水系統(tǒng)全部停產(chǎn)，環(huán)水池至少分為兩格，底部加聯(lián)通閥門，正常生產(chǎn)時(shí)聯(lián)通閥門打開，清理期間關(guān)閉聯(lián)通閥門，分格進(jìn)行清理并維持環(huán)水系統(tǒng)部分正常運(yùn)行。

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作者簡(jiǎn)介：
　　鄭庶瞻(1940－)，男，教授級(jí)高級(jí)工程師。