磷復(fù)肥企業(yè)生產(chǎn)水的梯級(jí)利用實(shí)踐

周 維，徐志強(qiáng)，瞿 立，劉 亭，李曉華

（湖北大峪口化工有限責(zé)任公司，湖北荊門(mén) 431910）

1 各種生產(chǎn)水情況

湖北某磷復(fù)肥公司（以下簡(jiǎn)稱“公司”）有磷石膏渣場(chǎng)和尾礦庫(kù)兩個(gè)較大緩沖場(chǎng)所，另外選礦裝置有生產(chǎn)水池，化工裝置有3 個(gè)環(huán)保池。公司的生產(chǎn)水種類較多，其中工藝水（新鮮水，即一次水）來(lái)自供水公司，水質(zhì)最好、與居民生活水相同；而經(jīng)過(guò)各生產(chǎn)裝置后的水則偏酸或偏堿性、含固體顆粒、顏色變化、并有其他雜質(zhì)。

供水公司凈化站就在公司的化工廠區(qū)內(nèi)，從距10 km 外的漢江取水，經(jīng)過(guò)沉降、過(guò)濾、加氯等工序后制成自來(lái)水，供本鎮(zhèn)居民生活及附近廠礦工業(yè)生產(chǎn)。工藝水符合自來(lái)水供水標(biāo)準(zhǔn)，硬度為350 mg/L 左右、廣泛用于各生產(chǎn)裝置、辦公場(chǎng)所等。

（1）原水是供水公司未經(jīng)處理的漢江水，由于公司選礦裝置磨礦水要求不高，可以直接使用原水。原水較工藝水便宜0.19 元/t。2017 年之前，公司每月工藝水、原水總用量在60 萬(wàn)噸以上。

（2）渣場(chǎng)水用于磷酸裝置，生產(chǎn)中將磷石膏調(diào)成渣漿送到渣場(chǎng)，經(jīng)沉降后的清水回供磷酸裝置循環(huán)使用，不足部分補(bǔ)充工藝水。渣場(chǎng)回水呈酸性（pH 值為1.8～2.2），硬度1500～3600 mg/L。

（3）尾礦水是選礦裝置內(nèi)浮選尾礦漿在尾礦庫(kù)內(nèi)沉降后得到的清水，經(jīng)過(guò)“雙堿法”處理[1]，降低硬度后送回選礦裝置循環(huán)使用。由于使用了選礦藥劑等原因，尾礦水顏色偏褐，庫(kù)內(nèi)水硬度1200～1800 mg/L，經(jīng)過(guò)處理后回水硬度≤360 mg/L、pH值7.0～9.0。

（4）選礦濃密機(jī)溢流水是浮選精礦濃縮后的上層清液，含固量低、略酸性（pH 值為5.0～6.0），硬度達(dá)5000～6000 mg/L，是全廠硬度最高的生產(chǎn)水。在本裝置經(jīng)過(guò)“雙堿法”處理，將其硬度降低到400 mg/L 之后供磨礦使用。

（5）酸性循環(huán)水為磷酸裝置專用[2]，蒸發(fā)部分可補(bǔ)充渣場(chǎng)回水或工藝水。硫酸及電站循環(huán)水呈中性，蒸發(fā)部分用工藝水補(bǔ)充，控制濃縮倍率。

（6）環(huán)保池水來(lái)自廠區(qū)下水道，包括各裝置排出的中性水、“跑冒滴漏”的中性水、匯集的雨水等。

2 存在的問(wèn)題

2.1 水量不平衡

（1）尾礦庫(kù)除了接收選礦裝置尾礦漿，分水嶺以內(nèi)山坡的雨水、上游礦井生產(chǎn)時(shí)抽出的地下水等全部流入庫(kù)內(nèi)[3]。按照氣象條件，本地年蒸發(fā)量略大于降雨量。但是，在雨量豐富的時(shí)間段庫(kù)內(nèi)水位迅速上升，干灘持續(xù)縮短，影響到尾礦庫(kù)運(yùn)行安全。

（2）渣場(chǎng)自然蒸發(fā)量較大，回水在磷酸裝置內(nèi)部補(bǔ)充磷酸循環(huán)水、生產(chǎn)工藝水等，庫(kù)內(nèi)水量較少，經(jīng)常從磷酸裝置補(bǔ)充大量工藝水，冬季生產(chǎn)尤為突出。

2.2 渣場(chǎng)回水管線結(jié)垢

基于尾礦庫(kù)水量過(guò)剩和渣場(chǎng)的水量不足[4]，2016 年曾經(jīng)進(jìn)行“兩庫(kù)平衡”，將未經(jīng)處理的尾礦回水接到磷酸裝置，部分替代工藝補(bǔ)水。隨著渣場(chǎng)水中Na+、K+、F-等雜質(zhì)富集越來(lái)越多，進(jìn)入冬季后環(huán)境溫度下降，回水中K2SiF6、Na2SiF6飽和結(jié)晶析出并附著在回水管道內(nèi)壁，嚴(yán)重時(shí)流通截面不到正常的30%，造成回水量嚴(yán)重不足。為了維持生產(chǎn)，磷酸裝置不得不補(bǔ)充其他生產(chǎn)水。

2.3 尾礦水硬度高

選礦藥劑含復(fù)雜有機(jī)物，正、反浮選分別為堿性、酸性環(huán)境，反浮選生產(chǎn)加入的強(qiáng)酸溶解固相中的鈣鎂成為離子狀態(tài)，導(dǎo)致精礦濃密溢流水硬度超高。而高硬度水無(wú)法在其他裝置使用，如果直接用于磨礦則選礦藥劑用量明顯增加，硬度進(jìn)一步升高，造成惡性循環(huán)，不得不使用“雙堿法”來(lái)降低硬度。

2.4 一次水用量較大

公司一次水使用量一直居高不下，單位產(chǎn)品的水消耗也超過(guò)設(shè)計(jì)值，因此需要采取必要的節(jié)水措施。表1 為公司歷年的一次水消耗情況。

表1 公司一次水消耗情況

3 梯級(jí)利用措施

3.1 修建環(huán)保池

2007 年，公司建成兩臺(tái)1000 m3環(huán)保池，將廠區(qū)所有裝置出水、包括下雨的地表水全部收集到此。由于磷酸裝置調(diào)渣漿對(duì)水質(zhì)要求不高，以此直接作為調(diào)渣漿水可以減少工藝水用量。此外，廠內(nèi)肥料轉(zhuǎn)運(yùn)不可避免有少量損失，會(huì)隨著雨水流到環(huán)保池，還可以間接回收養(yǎng)分。如果遇到暴雨，初期雨水仍然可以回收。2012 年，二期投運(yùn)時(shí)又建成一臺(tái)2000 m3環(huán)保池，可以實(shí)現(xiàn)化工廠區(qū)水“零排放”。

3.2 修建簡(jiǎn)易截洪溝

尾礦庫(kù)建于20 世紀(jì)90 年代，當(dāng)時(shí)原礦以直磨為主，浮選尾礦較少，尾礦水也較少，庫(kù)區(qū)雨水大量存于庫(kù)中。之后上游修建了3 個(gè)礦井，地下水全部抽到庫(kù)中，每天排出量6000 m3左右。近幾年來(lái)國(guó)家對(duì)環(huán)保的要求越來(lái)越高，落實(shí)尾礦庫(kù)“零排放”的難度越來(lái)越大。2019 年，公司在庫(kù)區(qū)西邊山坡修建簡(jiǎn)易截洪溝，將分水嶺以下截洪溝以上區(qū)域雨水引到庫(kù)外，匯水面積減少8%左右，每年減少入庫(kù)雨水30 萬(wàn)噸。

3.3 化工廠區(qū)清污分流

（1）化工廠區(qū)雨水基本全部回收，暴雨的初期水也必須回收，密切關(guān)注天氣預(yù)報(bào)，提前降低環(huán)保池水位，嚴(yán)格監(jiān)測(cè)環(huán)保池水質(zhì)，久雨的地表水指標(biāo)合格外排。

（2）辦公區(qū)域生活排水進(jìn)行分流，進(jìn)入污水處理站暫存、沉降。脫鹽水站陽(yáng)床、陰床再生水也到污水處理站中和，分批送磷酸裝置作為石膏調(diào)漿水使用。

（3）各裝置的酸性水都匯集到區(qū)域防腐地槽，本裝置回收，多余部分送污水處理站暫存。中性的“跑冒滴漏”經(jīng)下水道匯集到環(huán)保池，也在磷酸裝置回用。

（4）磷酸濃縮、礦漿正浮選、熔硫等是蒸汽使用較大工序，建立和完善蒸汽冷凝水收集系統(tǒng)，送至除氧器作為鍋爐給水，實(shí)現(xiàn)冷凝液全部回收。

3.4 渣場(chǎng)回水沖反浮選泡沫

磷礦反浮選工作在酸性條件下進(jìn)行，生產(chǎn)過(guò)程中上浮的尾礦泡沫需要用水沖到下游設(shè)備。而渣場(chǎng)回水為酸性水，性質(zhì)十分接近，且回水管線從選礦裝置附近經(jīng)過(guò)。從2016 年開(kāi)始試用渣場(chǎng)回水沖反浮選泡沫，節(jié)水效果很好。

3.5 王集礦井下水用于磨礦

（1）王集生產(chǎn)區(qū)與化工生產(chǎn)廠區(qū)相距9 km，但王集礦井口與磨礦裝置相鄰。隨著近年開(kāi)采深度加深，地下水使用量加大，從礦井抽出的地下水正好作為磷礦石的磨礦用水。

（2）在山坡修建小型蓄水池，經(jīng)沉降去除懸浮顆粒，井下水還可以用于機(jī)泵的冷卻密封水，然后再回收用于磨礦。

4 總結(jié)

2014 年公司基本上實(shí)現(xiàn)了“零排放”的目標(biāo)，只有持續(xù)暴雨的后期雨水才排放。經(jīng)過(guò)近幾年采取的一系列技術(shù)和管理措施，最終產(chǎn)品的一次水消耗持續(xù)下降，由2016 年的7.88 t/t下降到2020 年的4.71 t/t，按照最終產(chǎn)品年產(chǎn)量95 萬(wàn)噸計(jì)算，平均每年節(jié)水75.3 萬(wàn)噸。隨著中水重復(fù)利用率逐步提高，兩庫(kù)回水量也逐年加大（表2）。

表2 公司歷年兩庫(kù)回用水量情況 kt

實(shí)踐證明，公司所采取的生產(chǎn)水的梯級(jí)利用辦法，充分體現(xiàn)了水資源的“優(yōu)質(zhì)優(yōu)用，低質(zhì)低用”原則，既取得較好的經(jīng)濟(jì)效益，還提高了環(huán)保抗風(fēng)險(xiǎn)能力。