黎良濤

摘要：緬甸蒙育瓦萊比塘銅礦項(xiàng)目是目前亞洲最大的濕法煉銅項(xiàng)目，項(xiàng)目地處亞熱帶濕熱地區(qū)，在每年的5-9月份雨水豐沛，地下水汽量暴增，大量的地下水及溢出的氣體極易使得溶液池的HDPE防滲膜被頂起并出現(xiàn)膜鼓包的現(xiàn)象，對(duì)防滲膜的損傷極大。每當(dāng)出現(xiàn)這種情況，建設(shè)單位都是將溶液池里多達(dá)百萬(wàn)立方米的溶液排完后進(jìn)行處理，投入了大量的物力財(cái)力。在這樣的背景下，我們結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)條件并總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)了溶液池膜下水與氣體的抽排處理方案來(lái)解決防滲膜被地下水或氣體頂起問(wèn)題，極大地減少了工程量并縮短了處理時(shí)間，同時(shí)投入較少，不失為綠色環(huán)保的解決方案。

關(guān)鍵詞：溶液池;膜鼓包;地下水汽;抽排處理

溶液池防滲膜鼓包問(wèn)題，如果長(zhǎng)期得不到解決，將會(huì)導(dǎo)致膜在高壓下拉升，膜將會(huì)越來(lái)越薄，最后直接破裂。因此，膜鼓包問(wèn)題應(yīng)盡早處理，避免膜被破壞，一旦膜破裂就會(huì)導(dǎo)致溶液泄漏造成環(huán)境污染，處理起來(lái)更加麻煩，需要抽干整個(gè)溶液池的溶液才能修補(bǔ)。本文對(duì)溶液池防滲膜出現(xiàn)鼓包原因及解決方案進(jìn)行分析，以供參考。

1? ? 溶液池防滲膜出現(xiàn)鼓包現(xiàn)象的原因及危害

緬甸蒙育瓦萊比塘銅礦項(xiàng)目溶液池防滲膜出現(xiàn)鼓包現(xiàn)象的主要原因是不同季節(jié)的環(huán)境變化導(dǎo)致地下累積的氣體逸出及雨季地下水量暴增溢出地面，當(dāng)溶液池防滲膜下的氣體及地下水累積達(dá)到一定的數(shù)量時(shí)，防滲膜就會(huì)逐漸被頂起甚至冒出溶液池液面形成防滲膜鼓包，隨著水與氣體的增加鼓包會(huì)逐漸增大。有時(shí)是雨季水量過(guò)大將膜沖壞局部進(jìn)水，這樣也會(huì)導(dǎo)致膜下積水鼓包。

2? ? 溶液池防滲膜出現(xiàn)鼓包現(xiàn)象傳統(tǒng)的處理方案及處理的難點(diǎn)

2.1 溶液池防滲膜出現(xiàn)鼓包現(xiàn)象傳統(tǒng)的處理方案

針對(duì)溶液池防滲膜出現(xiàn)鼓包現(xiàn)象，建設(shè)單位采取的方法是通過(guò)大型不銹鋼化工離心泵將溶液池的溶液排盡，然后在防滲膜上剖開一道口子將里面的氣體排出，同時(shí)將小型的不銹鋼潛水泵放到防滲膜下抽排膜下的液體，當(dāng)防滲膜下的液體及空氣排盡后，再將HDPE防滲膜焊接修復(fù)。

2.2 傳統(tǒng)處理方案的實(shí)施難點(diǎn)

這種處理膜鼓包的方法需要消耗大量的時(shí)間，同時(shí)要投入大量機(jī)械設(shè)備和電氣設(shè)備，這種大型的濕法煉銅項(xiàng)目，溶液池?cái)?shù)量多且單個(gè)溶液池的容積大，其有效容積從幾十萬(wàn)立方米至幾百萬(wàn)立方米不等，因溶液中主要溶質(zhì)為高濃度的硫酸銅及稀硫酸，腐蝕性強(qiáng)，抽排溶液的主要設(shè)備只能采用大型不銹鋼化工離心泵，泵額定流量一般為500 m?/h左右，需要多臺(tái)泵同時(shí)工作以加快抽排溶液的速度，當(dāng)溶液池的液位下降到0.5 m以下時(shí)，由于液位太低，泵的吸液管進(jìn)水口處容易造成漩渦，漩渦將空氣帶入管道破壞了吸液管的真空度，溶液無(wú)法吸入泵的轉(zhuǎn)輪腔室，此時(shí)大型的化工離心泵已經(jīng)不能抽排溶液。因此當(dāng)溶液池的液位下降到0.5 m以下后，必須采用不銹鋼潛水泵繼續(xù)抽排溶液，不銹鋼潛水泵的額定流量遠(yuǎn)小于化工離心泵，為了加快抽排溶液的進(jìn)度，采用多臺(tái)不銹鋼潛水泵同時(shí)工作，同時(shí)因?yàn)槿芤焊g性強(qiáng)，不銹鋼潛水泵長(zhǎng)期浸泡在溶液中，溶液會(huì)腐蝕某些部件后滲入到電機(jī)中使得潛水泵報(bào)廢。整個(gè)溶液抽排過(guò)程一般長(zhǎng)達(dá)一個(gè)多月，在這期間該溶液池一直處于停產(chǎn)狀態(tài)，對(duì)業(yè)主的整個(gè)生產(chǎn)鏈造成了較大影響，同時(shí)在整個(gè)溶液抽排過(guò)程中，需要投入大量的安裝工作，包含變壓器、相關(guān)的控制柜、配電柜等電氣設(shè)備安裝，大量的高壓電纜、動(dòng)力電纜及其他電線電纜敷設(shè)，工程量大且成本高，因此，找到一種既能夠不影響工藝生產(chǎn)，又能夠縮短處理時(shí)間的方案，對(duì)溶液池防滲膜出現(xiàn)鼓包現(xiàn)象的處理具有重要意義。

3? ? 建設(shè)單位設(shè)計(jì)溶液池防滲膜出現(xiàn)鼓包現(xiàn)象的處理方案

建設(shè)單位針對(duì)溶液池防滲膜出現(xiàn)鼓包現(xiàn)象的處理方法是先將池內(nèi)溶液排干，然后將鼓包部位剖開一個(gè)缺口進(jìn)行抽排膜下水與氣體，這種方案消耗大量資源，處理周期長(zhǎng)且對(duì)生產(chǎn)造成一定影響。如果能采取一種簡(jiǎn)潔有效的方案，在不抽排池內(nèi)溶液的前提下也能將膜下的氣體與水排出，使防滲膜的鼓包部位能夠快速消除，將對(duì)緬甸蒙育瓦萊比塘銅礦項(xiàng)目預(yù)防與處理防滲膜鼓包問(wèn)題具有十分重要的意義。最后，通過(guò)查閱相關(guān)資料并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際條件，設(shè)計(jì)了兩種溶液池防滲膜出現(xiàn)鼓包現(xiàn)象的處理方案。

3.1 小型真空泵、離心泵組合處理方法

方案一：當(dāng)溶液池底的HDPE防滲膜形成鼓包被頂出液面時(shí)，可采用小型真空泵、離心泵組合抽排的方法[1]。選擇溶液池圍堤上距離鼓包最近的位置，將柔韌性較好的DN50 HDPE管沿著溶液池邊坡從膜下深入到鼓包的下方，DN50 HDPE管的另一端連接到離心泵，離心泵出口用DN50 HDPE管接到溶液池，用橡膠軟管將真空泵連接到離心泵出口的三通上實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)泵的組合[2]，具體見圖1所示結(jié)構(gòu)原理圖。

該方案中，離心泵型號(hào)為50BZ-35、電機(jī)功率為4 kw、額定流量為14 m?/h、額定電壓為380 V、整泵的價(jià)格在4 000元左右;真空泵的型號(hào)為2X-30、吸氣率為30 L/S、電機(jī)功率為3 kw、額定電壓為380 V、整泵的價(jià)格在4 000元左右。在野外無(wú)可用的永久電源情況下，可配置一臺(tái)10 KW三相柴油發(fā)電機(jī)即可滿足使用。組合泵工作時(shí)，先關(guān)閉圖1中B閥門并打開A閥門，開啟真空泵，通過(guò)真空泵將離心泵轉(zhuǎn)輪室及進(jìn)液管里面的空氣抽完，使防滲膜鼓包里面的水在負(fù)壓的情況下進(jìn)入離心泵轉(zhuǎn)輪室，當(dāng)50軟管看到液體抽出時(shí)，立即關(guān)閉A閥門并迅速關(guān)閉真空泵，然后開啟離心泵并打開閥門B實(shí)現(xiàn)膜下水的抽排。當(dāng)膜下水抽排完畢時(shí)，膜下剩下的全部為空氣，離心泵無(wú)法繼續(xù)工作，這時(shí)關(guān)閉離心泵及閥門B，然后打開閥門A并開啟真空泵，利用真空泵將膜下的空氣繼續(xù)排出。當(dāng)空氣排出部分后，可能隨膜下氣壓變小，其他部位的膜下水又排放過(guò)來(lái)，這時(shí)當(dāng)看到連接真空泵的橡膠軟管有水抽出時(shí)，再次關(guān)閉真空泵并開啟離心泵抽水，如此往復(fù)地利用組合泵，將HDPE膜鼓包部位的空氣及水全部排出。

方案一的優(yōu)缺點(diǎn)：該方案的優(yōu)點(diǎn)在于使用的設(shè)備功率小，工作時(shí)最高負(fù)荷只有4 kw，并且所有設(shè)備質(zhì)量較輕和安裝方便，在野外運(yùn)輸車輛無(wú)法到達(dá)的位置也能用人工方便快捷地搬運(yùn)設(shè)備進(jìn)行安裝，抽排作業(yè)易于實(shí)現(xiàn)。另外此方案使用的設(shè)備小，工程造價(jià)低，方案實(shí)施時(shí)不用先將池內(nèi)溶液排完，節(jié)約了大量的工期。該方案的缺點(diǎn)在于，因溶液池及防滲膜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，只能采用小功率的組合泵，抽排膜下水與空氣的排量不會(huì)很大，鼓包位置的消除效果不會(huì)立竿見影，只能慢慢消除，往往一個(gè)100 m2左右的鼓包需要7～10 d才能消除。

3.2 小型自吸罐[3]與離心泵組合處理方法

方案二：由于各個(gè)溶液池均出現(xiàn)過(guò)不同程度的HDPE防滲膜鼓包現(xiàn)象，在新建溶液池時(shí)，需要采取有效的手段進(jìn)行預(yù)防，通過(guò)總結(jié)處理各個(gè)溶液池防滲膜鼓包的經(jīng)驗(yàn)，分析研究制定了小型自吸罐與離心泵組合處理方法。在修建溶液池時(shí)，在池底修建一個(gè)小型的積液坑，池底設(shè)置坡降且積液坑處于最低位置，在池底表面（防滲膜下）分布樹狀的DN110帶鉆孔波紋管，通過(guò)帶鉆孔的波紋管將防滲膜下的水、空氣導(dǎo)入積液坑，積液坑內(nèi)安裝有一根DN400的PE管沿著坡面上升到池頂。在溶液池外安裝一套由自吸罐和離心泵組合的抽水系統(tǒng)。具體見圖2所示結(jié)構(gòu)原理圖。

該方案中，離心泵型號(hào)為50BZ-35、電機(jī)功率為4 kw、額定流量為14 m?/h、額定電壓為380 V、整泵的價(jià)格在4 000元左右;自吸罐的直徑約1.2 m、高度約1.5 m，用現(xiàn)場(chǎng)5 mm厚的鋼板制成，在池底的積液坑內(nèi)設(shè)置有一個(gè)浮球液位計(jì)，自吸罐上安裝兩個(gè)電磁閥A、D和兩個(gè)手動(dòng)閥B、C，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)抽排膜下水。該抽排系統(tǒng)第一次工作時(shí)，先打開閥門B、C，通過(guò)閥門C將自吸罐注滿水，注水完畢后，關(guān)閉閥門B，同時(shí)將抽水系統(tǒng)的電源接上。當(dāng)池底積液坑的液位上升使浮球液位計(jì)浮起時(shí)，浮球液位計(jì)動(dòng)作，使電源配電箱內(nèi)的電磁繼電器吸合，電磁閥A、D打開且離心泵通電運(yùn)行實(shí)現(xiàn)抽排膜下水，當(dāng)膜下液位降低時(shí)浮球液位計(jì)懸空，浮球液位計(jì)動(dòng)作，使電源配電箱內(nèi)的電磁繼電器斷開，水泵停止并電磁閥A、D關(guān)閉，抽水結(jié)束。地坑泵當(dāng)液位再次升起使浮球液位計(jì)浮起時(shí)，水泵又將啟動(dòng)抽水，這樣一來(lái)實(shí)現(xiàn)了膜下水的自動(dòng)抽排。

方案二的優(yōu)缺點(diǎn)：該方案的優(yōu)點(diǎn)在于實(shí)現(xiàn)了膜下水的自動(dòng)監(jiān)測(cè)與抽排，只投入小水泵及自吸罐，綜合造價(jià)低，能可靠地預(yù)防溶液池地下水與空氣造成膜鼓包。但是該方案只能用于新建溶液池、必須在溶液池建設(shè)時(shí)安裝好池底表面的導(dǎo)排水管道及修筑好積液池等工作，前期修好并投入運(yùn)行中的溶液池因沒有該導(dǎo)排系統(tǒng)而無(wú)法使用本方案抽排膜下水及空氣，另外由于浮球液位計(jì)的電氣元件因水位變化經(jīng)常動(dòng)作，極易疲勞損壞，一旦誤動(dòng)作，可能使得水泵不停地運(yùn)轉(zhuǎn)，在空載運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)可能會(huì)燒壞機(jī)封或葉輪，若浮球液位計(jì)損壞誤動(dòng)作使水泵一直停泵時(shí)，池底膜下水位上升，可能會(huì)將防滲膜頂起出現(xiàn)鼓包，為此需要定期對(duì)該抽水系統(tǒng)進(jìn)行檢查，每隔一段時(shí)間更換新的浮球液位計(jì)，以保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

4? ? 方案的驗(yàn)證

采用這兩種方式能夠抽排和預(yù)防溶液池膜下水及膜下氣體來(lái)解決膜鼓包問(wèn)題，確保整個(gè)溶液生產(chǎn)線能夠在不停產(chǎn)的情況下進(jìn)行無(wú)損害的處理。2019年使用方案一對(duì)緬甸萊比塘銅礦2#暴雨池的膜鼓包問(wèn)題進(jìn)行了處理，避免了池內(nèi)接近60萬(wàn)方溶液的抽排，為業(yè)主節(jié)約了大筆費(fèi)用，并保證了處理期間對(duì)生產(chǎn)無(wú)影響，處理過(guò)程只用了兩周。2020年又采取方案一對(duì)3#堆浸場(chǎng)中間液池的膜鼓包問(wèn)題進(jìn)行了處理，只用了一周時(shí)間，同樣節(jié)約了大筆費(fèi)用且不影響生產(chǎn)。方案二主要應(yīng)用于堆浸場(chǎng)新增3-2中間液池，經(jīng)過(guò)兩年左右時(shí)間的運(yùn)行，該系統(tǒng)仍在十分可靠地運(yùn)行，避免了地下水及空氣造成防滲膜鼓包現(xiàn)象，同時(shí)新建1-3中間液池也將安裝方案二的預(yù)防系統(tǒng)，池子建成后防滲膜也將受到該方案的保護(hù)。這兩套方案在緬甸萊比塘銅礦項(xiàng)目的成功經(jīng)驗(yàn)，可以用于化工、冶金、污水處理、造紙等多個(gè)行業(yè)的類似問(wèn)題處理，該方案能在不影響工業(yè)生產(chǎn)的情況下實(shí)施，大大節(jié)約處理成本，節(jié)省處理時(shí)間。

參考文獻(xiàn)

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