尾礦庫(kù)回水利用提質(zhì)

余大明

(攀鋼集團(tuán)礦業(yè)有限公司選礦廠，四川 攀枝花 617063)

0 引言

攀鋼集團(tuán)礦業(yè)有限公司選礦廠馬家田尾礦庫(kù)(以下簡(jiǎn)稱馬家田尾礦庫(kù))1964年12月由長(zhǎng)沙冶金設(shè)計(jì)研究院(現(xiàn)中冶長(zhǎng)天國(guó)際工程有限責(zé)任公司)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)等級(jí)為二等庫(kù)(新規(guī)范為一等庫(kù))，采用上游式筑壩方式筑壩；1966年12月開始施工，1970年竣工投產(chǎn)。設(shè)計(jì)總庫(kù)容1.86×108m3，有效庫(kù)容1.6×108m3。目前已安全穩(wěn)定運(yùn)行50年，共堆積尾礦約1.23×108m3，約2.1×108t。礦山生產(chǎn)的鐵礦石經(jīng)選礦廠三段破碎、兩段磨礦選別出合格鐵精礦，再排入下游工藝進(jìn)行兩次選鈦、選次鐵后，最終形成重量濃度為45%的尾礦漿排入馬家田尾礦庫(kù)進(jìn)行堆存。尾礦自然沉降堆存過程中產(chǎn)生的水流入庫(kù)尾澄清水域，經(jīng)澄清后，通過庫(kù)區(qū)溢洪塔排入排洪隧洞中的沉砂池，經(jīng)φ800mm自流管道全部返回選礦廠進(jìn)行生產(chǎn)再利用，回水利用流程見圖1。但選礦廠在尾礦庫(kù)回水再利用的過程，也面臨著回水水質(zhì)差，不符合生產(chǎn)水質(zhì)要求，需再次處理等諸多問題。

圖1 馬家田尾礦庫(kù)回水利用示意圖

1 影響尾礦庫(kù)回水水質(zhì)及循環(huán)利用因素

尾礦在經(jīng)選鈦廠和江南選廠兩次選鈦后，由于添加浮選藥劑的影響產(chǎn)生大量的泡沫漂浮在尾礦庫(kù)澄清水域，泡沫多時(shí)厚度可達(dá)15cm。這些泡沫受近水面低空風(fēng)力及回水虹吸力的作用進(jìn)入回水生產(chǎn)系統(tǒng)，降低回水質(zhì)量，達(dá)不到生產(chǎn)循環(huán)利用要求；同時(shí)也給選礦廠的安全環(huán)保生產(chǎn)帶來了極大的壓力。尾礦泡沫見圖2。

圖2 澄清水域泡沫

馬家田尾礦運(yùn)行50年來，庫(kù)區(qū)澄清水域面積達(dá)130多萬平方米，已形成區(qū)域內(nèi)生態(tài)環(huán)境，庫(kù)區(qū)澄清水域10～20cm大小的羅非魚和鰱魚很多。目前發(fā)現(xiàn)最大的鰱魚近1m長(zhǎng)。這些魚群受氣候或其他因素的影響，游至排水井回水區(qū)域時(shí)會(huì)帶動(dòng)澄清區(qū)懸浮性礦泥上浮，影響回水質(zhì)量。

部分魚類會(huì)越過排水井回水口進(jìn)入回水生產(chǎn)系統(tǒng)，隨尾礦庫(kù)回水系統(tǒng)進(jìn)入選礦廠生產(chǎn)水系統(tǒng)，大大小小每天上百條，近百斤。有時(shí)造成回水泵卡槽等問題，影響選礦廠生產(chǎn)，增加職工勞動(dòng)強(qiáng)度，見圖3。

圖3 魚群進(jìn)入回水系統(tǒng)情況

目前，庫(kù)區(qū)匯水面積達(dá)15.04km2，雨期期間上游大量的枯枝樹葉等雜物會(huì)隨雨水匯流進(jìn)入尾礦庫(kù)回水區(qū)域，影響尾礦庫(kù)回水質(zhì)量，同時(shí)引發(fā)尾礦庫(kù)泄洪堵塞等安全隱患。

2 解決對(duì)策

2.1 解決思路

根據(jù)對(duì)馬家田尾礦庫(kù)回水水質(zhì)影響因素的分析，影響回水水質(zhì)和正常使用的因素主要為匯流而下的枯枝樹葉等雜物、選鈦浮選產(chǎn)生的尾礦泡沫、澄清水域生活的魚群?？傮w解決思路為一截，二攔。一截為通過攔渣壩、攔洪壩、周邊式攔渣浮筒、回水口隔渣篦子，截?cái)嘤昙酒陂g隨上游匯流進(jìn)入庫(kù)區(qū)的枯枝樹葉等雜物，避免進(jìn)入回水系統(tǒng)，堵塞管道，影響回水水質(zhì)；二攔為通過漂浮式下垂攔擋裝置，攔擋漂浮在澄清水域的尾礦泡沫和通過魚群，提高回水水質(zhì)。

馬家田尾礦庫(kù)分為阿署達(dá)庫(kù)區(qū)和龍?zhí)稖蠋?kù)區(qū)。根據(jù)庫(kù)區(qū)地形條件、匯水面積及調(diào)洪要求，阿署達(dá)庫(kù)區(qū)和龍?zhí)稖蠋?kù)區(qū)分別采取不同的組合式回水水質(zhì)提高措施，做到因地制宜，精準(zhǔn)施策。

2.2 提高措施

2.2.1 阿署達(dá)庫(kù)區(qū)處理措施

阿署達(dá)庫(kù)區(qū)匯水面積達(dá)14.11km2，匯水面積大，調(diào)洪空間大，雨季枯枝樹葉等雜物也比較多，因此阿署達(dá)庫(kù)區(qū)采取攔渣壩+回水口周邊式攔渣浮筒+攔擋魚群和泡沫裝置組合式提高回水水質(zhì)處理措施：上游攔渣壩，提前隔去大塊枯枝樹葉等雜物，提高庫(kù)區(qū)防洪安全保障能力；回水口周邊市攔渣浮筒和隔渣篦子，隔去較小的雜物，避免隨排水井進(jìn)入回水管道，造成堵塞；漂浮式下垂攔擋魚群和尾礦泡沫裝置。由多個(gè)浮球、PVC短管、尼龍繩、防風(fēng)抑塵網(wǎng)、鋼質(zhì)吊墜和岸坡固定樁組成，液面以上將尾礦泡沫隔離至遠(yuǎn)離回水口區(qū)域；液面上漂浮的泡沫在隔離網(wǎng)的作用下會(huì)逐漸堆積增厚，受本身自重和大氣降水的作用會(huì)自動(dòng)沉降；沉降過程中隔離網(wǎng)再次起到一個(gè)孔板過濾的作用，降低回水流動(dòng)速度，提高沉降澄清效果；深入液面以下1.5m深的隔離網(wǎng)，液面以下將魚群隔離到遠(yuǎn)離回水口區(qū)域，避免魚群進(jìn)入水質(zhì)較好的深水區(qū)活動(dòng)和大量繁殖，影響澄清效果，通過回水系統(tǒng)進(jìn)入回水提升泵站，造成堵塞，影響生產(chǎn)。由于阿署達(dá)庫(kù)區(qū)較大，日處理尾礦量占總量的80%以上，尾礦泡沫較多，且回水澄清面積大，魚群也最多，為提高水質(zhì)處理效果，在遠(yuǎn)離回水口約50m和100m處各安裝了一道攔擋尾礦庫(kù)泡沫和魚群的阻攔網(wǎng)。

2.2.2 龍?zhí)稖蠋?kù)區(qū)處理措施

龍?zhí)稖蠋?kù)區(qū)匯水面積小，僅為0.93km2，但調(diào)洪空間和回水澄清距離短，因此龍?zhí)稖蠋?kù)區(qū)采取攔洪壩+攔擋魚群和泡沫裝置組合式提高回水水質(zhì)處理措施。龍?zhí)稖蠋?kù)區(qū)上游修建一座攔洪壩，提前將雨水通過排水斜槽排出庫(kù)外，不參與庫(kù)內(nèi)調(diào)洪，有利壩體安全；攔洪壩及斜槽進(jìn)水口安裝的隔渣篦子，將枯枝樹葉等雜樹隔離；在遠(yuǎn)離排水斜槽進(jìn)水口約100m處設(shè)置一道漂浮式下垂攔擋魚群和尾礦泡沫裝置。隔渣篦子和漂浮式下垂攔擋魚群和尾礦泡沫裝置的作用與阿署達(dá)庫(kù)區(qū)相同。

2.2.3 實(shí)施方案

攔渣壩和攔洪壩已通過工程項(xiàng)目的方式建設(shè)完畢見圖4，攔擋魚群和泡沫裝置和周邊式浮筒攔渣裝置安裝操作步驟：將φ100mm的聚氯乙烯空心浮球按100～200mm的間距串接在尼龍繩上，間隔部分串接DN15mmPVC套管，使其形成一道能漂浮在澄清水域的攔阻繩；利用雙層防風(fēng)抑塵網(wǎng)將浮球、間隔套管、攔阻繩一并包裹，并預(yù)留1.5m左右的下垂余量，中間用塑料綁扎帶進(jìn)行固定綁扎牢固，形成一道隔離網(wǎng)；采用在隔離網(wǎng)下方每米加一個(gè)20mm的鋼質(zhì)螺帽作為墜子，防止隔離網(wǎng)大幅度擺動(dòng)影響攔擋效果；選擇澄清水域兩岸邊距離最短的位置，在兩側(cè)穩(wěn)定山體上打入提前用三角鋼制作好的錨固釘，并將攔擋網(wǎng)盡量拉直，兩端系在錨固釘上；在回水口增加篦子，避免因水質(zhì)提高后魚群大量聚集于該區(qū)域，回水中魚增多的現(xiàn)象；利用浮筒在排水井周圍再次設(shè)置一套攔渣裝置，進(jìn)一步改善水質(zhì)，提高安全環(huán)保保障能力。整體實(shí)施后效果見圖5-6。

圖4 攔渣壩和攔洪壩修建情況

圖5 阿署達(dá)庫(kù)區(qū)水質(zhì)提高措施實(shí)施及效果

圖6 龍?zhí)稖蠋?kù)區(qū)水質(zhì)提高措施實(shí)施及效果

3 實(shí)施效果

——通過兩年考察研究，考察期內(nèi)從庫(kù)區(qū)澄清水域回水口區(qū)域再無魚群活動(dòng)跡象，排洪隧洞內(nèi)也未發(fā)現(xiàn)魚，再無以往排洪系統(tǒng)巡檢時(shí)到處有魚的景象，再無魚卡死回水泵流道的情況，徹底消除魚群對(duì)生產(chǎn)回水使用的影響，提高了生產(chǎn)組織效率。

——通過委托第三方資質(zhì)單位，對(duì)回水提質(zhì)措施實(shí)施前后的回水水質(zhì)進(jìn)行取樣分析，馬家田尾礦庫(kù)回水提質(zhì)組合措施實(shí)施后第1年、第2年總鐵、

總鉻、總銅、總鎘、總汞、總鋅含量平均降低了90%以上，其中總鉻、總銅、總鎘、總汞、總鋅甚至達(dá)到了未檢出的標(biāo)準(zhǔn)；氨氮、懸浮物、總鉛也有較大幅度的減低；總錳、PH值、濁度無顯著變化；化學(xué)需氧量有小幅度升高，總砷含量變化較大，但化學(xué)需氧量和總砷含量均遠(yuǎn)小于排放標(biāo)準(zhǔn)，符合相關(guān)管理要求，大大提高了回水水質(zhì)，第三方檢測(cè)結(jié)果對(duì)比見圖7。

——由于回水水質(zhì)的提高，選礦廠將原用于尾礦庫(kù)回水部分替代新水作為磁選選別用水，減少了新水用量，年節(jié)約生產(chǎn)成本約90萬元，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。

圖7 尾礦庫(kù)回水提質(zhì)措施實(shí)施前后水質(zhì)對(duì)比

4 結(jié)語(yǔ)

馬家田尾礦庫(kù)回水提質(zhì)措施的實(shí)施，從有利尾礦庫(kù)行洪安全，低成本，零添加，高效率的角度，充分分析了影響尾礦庫(kù)回水水質(zhì)的原因，因地制宜、精準(zhǔn)施策，全程未添加任何化學(xué)藥劑，大大提高了回水水質(zhì)，降低了企業(yè)生產(chǎn)成本，提高了安全環(huán)保生產(chǎn)保障能力，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。對(duì)同行業(yè)尾礦庫(kù)，特別是含有浮選工藝的尾礦庫(kù)，具有十分重要的借鑒作用。