小麥地磷尾礦庫水平衡分析及零排放實踐

馬江典

摘 要：長江經(jīng)濟(jì)帶總磷污染分布與磷礦企業(yè)分布具有一定相關(guān)性，根據(jù)磷礦浮選工藝、尾礦成份、滲濾液水質(zhì)分析及尾礦庫壩體防滲情況，對小麥地磷尾礦庫的水量平衡進(jìn)行核算、分析，掌握尾礦庫進(jìn)水、出水變化情況，為廢水零排放提供依據(jù)，并提出設(shè)置地下監(jiān)控井進(jìn)行定期監(jiān)控措施，預(yù)防環(huán)境風(fēng)險的發(fā)生，保障下游水質(zhì)安全。

關(guān)鍵詞：磷礦;尾礦庫;水平衡;氣象資料

1磷礦資源及選礦現(xiàn)狀概況

1.1磷礦資源概況

磷礦石是磷肥、磷化工以及其他相關(guān)工業(yè)的主要礦物原料，我國是磷資源大國，據(jù)國土資源部儲量通報，截止2017年底共有磷礦礦產(chǎn)598處，查明資源儲量252.84億噸（礦石量，下同），集中分布于南方的長江經(jīng)濟(jì)帶區(qū)域，湖北、云南、貴州、四川和湖南五省磷礦儲量達(dá)到217.09億噸，占全國總儲量的85.86%。其中云南49.47億噸占總儲量的19.7%，磷資源分布呈現(xiàn)“南多北少”的局面。

1.2白蠟山浮選廠基本情況

白臘山200萬t/a浮選廠，位于昆明市西山區(qū)?？阪?zhèn)桃樹村白臘山，礦石均來自海口磷礦露天開采礦山，出礦品位22.5%～24.8%，選出的精礦品位為30.5%，小麥地磷尾礦庫為白臘山浮選廠配套工程，用于儲存浮選廠產(chǎn)出的尾礦。

浮選廠浮選工藝流程，破碎流程采用三段一閉路破碎流程;磨礦流程采用一開、一閉的兩段閉路流程;選礦流程采用正反浮選流程，即正浮選采用一次粗選作業(yè)，反浮選采用一粗一掃的流程。

2小麥地磷尾礦庫概況

2.1小麥地磷尾礦庫基本情況

小麥地磷尾礦庫位于西山區(qū)?？阪?zhèn)小場村西側(cè)約600m，尾礦庫場地為一大致南西～北東走勢的狹長溝谷，地勢南東高，北西低，溝谷呈“V”型谷地，地貌上屬中山侵蝕剝蝕地貌形態(tài)。該尾礦庫按總體規(guī)劃需分三期完成建設(shè)，目前正在實施三期加壩工程，壩頂標(biāo)高由二期2142m增加15m至2157m標(biāo)高，總壩高達(dá)85m，總庫容達(dá)1112萬m3，尾礦庫放礦方式采用上游法中的壩頂分散放礦，尾礦通過管道輸送到尾礦庫，采用濕排法堆渣，屬于三等尾礦庫。

2.2尾礦防滲情況

2.2.1壩體防滲與反濾

尾礦壩壩體上游坡面鋪設(shè)HDPE土工膜防滲，該土工膜可等效為厚1.5m，滲透系數(shù)1×10-7cm/s的粘土斜墻。壩體與基巖接觸面以及壩體與排滲棱體接觸面設(shè)置反濾層，反濾材料采用無紡?fù)凉げ迹凉げ间佋O(shè)兩層。土工布上、下均鋪設(shè)300mm厚的砂礫保護(hù)層。壩體下游坡面采用干砌塊石護(hù)坡。

2.2.2庫區(qū)防滲

尾礦庫一期工程對庫區(qū)2105m水平以下的岸坡、庫底、尾礦壩內(nèi)坡面均鋪設(shè)了防滲墊層。庫內(nèi)尾粉土之上鋪設(shè)300mm厚的碎石土層，碎石土層之上鋪設(shè)200mm的碎石，碎石之上鋪設(shè)100mm的粗砂墊層，粗砂墊層之上鋪設(shè)2mm厚的HDPE土工膜，總鋪設(shè)面積80922m2。二期工程對岸坡采用掛網(wǎng)噴射混凝土進(jìn)行庫區(qū)防滲。

3小麥地磷尾礦庫水平衡分析

3.1尾礦庫水量平衡計算

庫內(nèi)尾礦廢水及大氣降水部分經(jīng)大氣蒸發(fā)耗損、部分由庫內(nèi)滲漏至下伏地層、部分由尾礦渣截留，部分通過滲濾液回水系統(tǒng)返回浮選廠作為生產(chǎn)用水使用。尾礦庫的水量盈余情況按下式進(jìn)行計算：

式中：△Ww——尾礦庫盈余水量;WW——尾礦帶入水量;Wr——尾礦庫區(qū)降雨量;Wz——尾礦庫區(qū)蒸發(fā)量;Ws——尾礦庫區(qū)滲漏量;Wk——尾礦渣內(nèi)殘留水量;Wh——尾礦庫滲漏液回水量;

3.1.1尾礦帶入水量（Ww）

浮選廠的浮選規(guī)模為200萬t/a，精礦產(chǎn)出率69.11%，精礦產(chǎn)量138.2萬t/a，尾礦量61.8萬t/a，尾礦漿首先進(jìn)入尾礦濃密機(jī)，溢流水經(jīng)處理后返回高位水池，供選礦使用。尾礦漿濃度濃密前25%，濃密后40%，進(jìn)入尾礦庫水量92.7000萬t/a。

3.1.2尾礦庫區(qū)降雨量（Wr）

根據(jù)小麥地磷尾礦庫設(shè)計資料，尾礦庫壩址以上最大匯水面積（包括庫區(qū)的匯水面積和現(xiàn)狀截排水溝以下的匯水面積）為1.05km2，其中庫區(qū)淹沒線范圍以內(nèi)匯水面積0.30km2，淹沒線以外截洪溝以內(nèi)匯水面積0.75km2，對應(yīng)的調(diào)洪庫容為13.56萬m3。

由于庫區(qū)設(shè)置防滲措施，因此，庫區(qū)內(nèi)徑流系數(shù)計算取1.0，淹沒線范圍外為林地及灌木草叢，徑流系數(shù)取0.5，尾礦庫降雨量51.7614萬m3。

3.1.3蒸發(fā)量（Wz）

尾礦庫蒸發(fā)包括干灘蒸發(fā)及水面蒸發(fā)。尾礦庫蒸發(fā)量=水面面積×多年平均蒸發(fā)量×ε1+干灘面積×0.59×ε2×多年平均蒸發(fā)量。蒸發(fā)量統(tǒng)計32.99018萬m3。

3.1.4尾礦庫區(qū)滲漏量（Ws）

尾礦庫壩體為不透水壩體，庫內(nèi)及壩體上游坡面整體鋪設(shè)防滲層，在不發(fā)生破裂及事故情況下，尾礦庫廢水不發(fā)生泄漏。因此，本次水平衡計算不考慮尾礦庫區(qū)廢水滲漏。

3.1.5尾礦渣內(nèi)殘留水量（Wk）

根據(jù)尾礦庫設(shè)計資料，尾礦庫尾礦堆積濕容重γd為2.526t/ m3;真比重γg為2.88t/m3。尾礦庫沉積渣截留水量統(tǒng)計3.006萬m3。

3.1.6尾礦庫滲漏液回水量（Wh）

根據(jù)現(xiàn)有浮選廠水平衡分析，尾礦庫回水155.9904萬t/a。

4水量平衡結(jié)果分析

按照計算多年平均降雨量情況下庫內(nèi)水平衡表分析，全年入庫水量小于出庫水量，全年虧水量為47.5252萬m3，其中9月-次年5月均為虧水狀態(tài)，6月-8月為盈余水狀態(tài)，盈余月份共計3個月，共計盈余水5.2464萬m3，尾礦庫在壩下游已設(shè)置了6000m3的沉淀池、回水池各一個，尾礦庫調(diào)洪庫容為13.56萬m3，6月-8月盈余水可儲存在庫內(nèi)及壩下沉淀池和回水池內(nèi)，待旱季虧水時段作為浮選廠回水補(bǔ)充使用，可減少新鮮水用量。

5結(jié)論及建議

通過小麥地磷尾礦庫庫內(nèi)水量平衡核算，在現(xiàn)有措施保障情況下，全年入庫水量小于出庫水量，通過尾礦庫調(diào)洪庫容及下游設(shè)置的3個單個容積6000m3的收集池進(jìn)行調(diào)節(jié)，因此正常工況下該尾礦庫全年無廢水外排，能夠?qū)崿F(xiàn)零排放目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)：

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