余大明

(攀鋼集團礦業(yè)有限公司選礦廠，四川 攀枝花 617063)

0 引言

攀鋼集團礦業(yè)有限公司選礦廠馬家田尾礦庫(以下簡稱馬家田尾礦庫)1964年12月由長沙冶金設計研究院(現(xiàn)中冶長天國際工程有限責任公司)設計，設計等級為二等庫(新規(guī)范為一等庫)，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)。設計總庫容1.86×108m3，有效庫容1.6×108m3。目前已安全穩(wěn)定運行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進行堆存。尾礦自然沉降堆存過程中產(chǎn)生的水流入庫尾澄清水域，經(jīng)澄清后，通過庫區(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行生產(chǎn)再利用，回水利用流程見圖1。但選礦廠在尾礦庫回水再利用的過程，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 馬家田尾礦庫回水利用示意圖

1 影響尾礦庫回水水質(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澄清水域，泡沫多時厚度可達15cm。這些泡沫受近水面低空風力及回水虹吸力的作用進入回水生產(chǎn)系統(tǒng)，降低回水質(zhì)量，達不到生產(chǎn)循環(huán)利用要求；同時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

馬家田尾礦運行50年來，庫區(qū)澄清水域面積達130多萬平方米，已形成區(qū)域內(nèi)生態(tài)環(huán)境，庫區(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。這些魚群受氣候或其他因素的影響，游至排水井回水區(qū)域時會帶動澄清區(qū)懸浮性礦泥上浮，影響回水質(zhì)量。

部分魚類會越過排水井回水口進入回水生產(chǎn)系統(tǒng)，隨尾礦庫回水系統(tǒng)進入選礦廠生產(chǎn)水系統(tǒng)，大大小小每天上百條，近百斤。有時造成回水泵卡槽等問題，影響選礦廠生產(chǎn)，增加職工勞動強度，見圖3。

圖3 魚群進入回水系統(tǒng)情況

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

2 解決對策

2.1 解決思路

根據(jù)對馬家田尾礦庫回水水質(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，截斷雨季期間隨上游匯流進入庫區(qū)的枯枝樹葉等雜物，避免進入回水系統(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)。

馬家田尾礦庫分為阿署達庫區(qū)和龍?zhí)稖蠋靺^(qū)。根據(jù)庫區(qū)地形條件、匯水面積及調(diào)洪要求，阿署達庫區(qū)和龍?zhí)稖蠋靺^(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，精準施策。

2.2 提高措施

2.2.1 阿署達庫區(qū)處理措施

阿署達庫區(qū)匯水面積達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，因此阿署達庫區(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。由多個浮球、PVC短管、尼龍繩、防風抑塵網(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)的作用下會逐漸堆積增厚，受本身自重和大氣降水的作用會自動沉降；沉降過程中隔離網(wǎng)再次起到一個孔板過濾的作用，降低回水流動速度，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離回水口區(qū)域，避免魚群進入水質(zhì)較好的深水區(qū)活動和大量繁殖，影響澄清效果，通過回水系統(tǒng)進入回水提升泵站，造成堵塞，影響生產(chǎn)。由于阿署達庫區(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，在遠離回水口約50m和100m處各安裝了一道攔擋尾礦庫泡沫和魚群的阻攔網(wǎng)。

2.2.2 龍?zhí)稖蠋靺^(qū)處理措施

龍?zhí)稖蠋靺^(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)稖蠋靺^(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)稖蠋靺^(qū)上游修建一座攔洪壩，提前將雨水通過排水斜槽排出庫外，不參與庫內(nèi)調(diào)洪，有利壩體安全；攔洪壩及斜槽進水口安裝的隔渣篦子，將枯枝樹葉等雜樹隔離；在遠離排水斜槽進水口約100m處設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庫區(qū)相同。

2.2.3 實施方案

攔渣壩和攔洪壩已通過工程項目的方式建設完畢見圖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；利用雙層防風抑塵網(wǎng)將浮球、間隔套管、攔阻繩一并包裹，并預留1.5m左右的下垂余量，中間用塑料綁扎帶進行固定綁扎牢固，形成一道隔離網(wǎng)；采用在隔離網(wǎng)下方每米加一個20mm的鋼質(zhì)螺帽作為墜子，防止隔離網(wǎng)大幅度擺動影響攔擋效果；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置一套攔渣裝置，進一步改善水質(zhì)，提高安全環(huán)保保障能力。整體實施后效果見圖5-6。

圖4 攔渣壩和攔洪壩修建情況

圖5 阿署達庫區(qū)水質(zhì)提高措施實施及效果

圖6 龍?zhí)稖蠋靺^(qū)水質(zhì)提高措施實施及效果

3 實施效果

——通過兩年考察研究，考察期內(nèi)從庫區(qū)澄清水域回水口區(qū)域再無魚群活動跡象，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，對回水提質(zhì)措施實施前后的回水水質(zhì)進行取樣分析，馬家田尾礦庫回水提質(zhì)組合措施實施后第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、總鋅甚至達到了未檢出的標準；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；化學需氧量有小幅度升高，總砷含量變化較大，但化學需氧量和總砷含量均遠小于排放標準，符合相關(guān)管理要求，大大提高了回水水質(zhì)，第三方檢測結(jié)果對比見圖7。

——由于回水水質(zhì)的提高，選礦廠將原用于尾礦庫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)濟效益。

圖7 尾礦庫回水提質(zhì)措施實施前后水質(zhì)對比

4 結(jié)語

馬家田尾礦庫回水提質(zhì)措施的實施，從有利尾礦庫行洪安全，低成本，零添加，高效率的角度，充分分析了影響尾礦庫回水水質(zhì)的原因，因地制宜、精準施策，全程未添加任何化學藥劑，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)濟效益和社會效益。對同行業(yè)尾礦庫，特別是含有浮選工藝的尾礦庫，具有十分重要的借鑒作用。