李興海，祝青青，劉青青，郭映福(青海鹽湖工業(yè)股份有限公司，青海 格爾木 816000)

0 引言

由于特殊地理位置和干旱氣候的影響，格爾木市柴達(dá)木盆地內(nèi)植被稀疏，覆蓋度低，土壤風(fēng)蝕、鹽漬化嚴(yán)重，為典型的脆弱生態(tài)系統(tǒng)。區(qū)域內(nèi)水資源不僅是支撐盆地社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的戰(zhàn)略性經(jīng)濟(jì)資源，更是地處干旱區(qū)的生態(tài)環(huán)境良性維持的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。若在國民經(jīng)濟(jì)用水和生態(tài)環(huán)境用水之間調(diào)控不當(dāng)，則會影響到水資源的可持續(xù)利用，生態(tài)環(huán)境用水與經(jīng)濟(jì)社會用水協(xié)調(diào)難度較大。為避免無序的水資源開發(fā)導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境惡化，必須以科學(xué)發(fā)展觀為指導(dǎo)，統(tǒng)籌生活、生產(chǎn)和生態(tài)環(huán)境用水，切實(shí)保護(hù)資源和環(huán)境，維系盆地生態(tài)系統(tǒng)良性循環(huán)，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)、社會與自然協(xié)調(diào)發(fā)展。根據(jù)車間現(xiàn)狀產(chǎn)業(yè)規(guī)模及用水需求，依據(jù)國家相關(guān)產(chǎn)業(yè)政策、水資源管理要求、行業(yè)技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，遵循節(jié)約用水、合理使用的原則，分析車間取水的合理性[1]；對車間各個用水環(huán)節(jié)進(jìn)行合理性分析，確定項(xiàng)目合理取用水量，并對項(xiàng)目節(jié)水潛力進(jìn)行分析，為此，文章以某浮選車間為例，通過水平衡測試分析工作梳理該項(xiàng)目取、供、用、耗、排水量及其關(guān)系，摸清用水工藝、用水性質(zhì)，統(tǒng)計(jì)水計(jì)量設(shè)施、節(jié)水措施等基本情況，提出節(jié)水減排與高質(zhì)量發(fā)展建議。

1 浮選車間工藝介紹

浮選車間采用冷分解-正浮選-洗滌法工藝生產(chǎn)氯化鉀，工藝過程為：用淡水將光鹵石礦冷分解，以鹽酸十八胺做捕收劑，二號油做起泡劑，對分解料漿進(jìn)行浮選，得到的精礦過濾后，用少量淡水洗去氯化鈉，所得產(chǎn)品純度可達(dá)90%以上，尾鹽中的氯化鉀含量小于3%。車間主要生產(chǎn)工序?yàn)楣恹u石分解，鉀石鹽浮選，粗鉀洗滌三個部分。鹵水經(jīng)鹽田灘曬工藝，制成光鹵石礦，光鹵石原料通過推土機(jī)推至料倉后螺旋給料機(jī)給入皮帶輸送機(jī)，將光鹵石輸入送至結(jié)晶器，經(jīng)淡水分解結(jié)晶后，加藥調(diào)漿后進(jìn)行浮選。浮選后粗鉀泡沫產(chǎn)品由離心機(jī)脫除母液，再經(jīng)淡水洗滌和離心機(jī)脫除母液后得到精鉀產(chǎn)品，再通過干燥、包裝得到最終成品。浮選工序產(chǎn)生的浮選尾鹽通過尾鹽泵排入尾鹽池，工藝流程如圖1所示。

圖1 浮選工藝流程圖

2 浮選車間水平衡實(shí)驗(yàn)

2.1 水平衡實(shí)驗(yàn)

文章以三元公司浮選車間氯化鉀生產(chǎn)系統(tǒng)用水單元的取水、用水、排水及主要用水設(shè)備的供用水狀況進(jìn)行一次全面、綜合性的水量平衡實(shí)驗(yàn)。具體步驟如下：(1)確定測試點(diǎn)位置，結(jié)合車間實(shí)際，選擇合適的測試方法；(2)確定測試時間，根據(jù)車間生廠周期、現(xiàn)階段的運(yùn)行狀況，與車間相關(guān)人員確認(rèn)后制定測試時間，根據(jù)用水確定測試順序；(3)現(xiàn)場實(shí)測和測試數(shù)據(jù)的認(rèn)證、整理；(4)繪制浮選車間氯化鉀生產(chǎn)系統(tǒng)水平衡圖。

2.2 測試項(xiàng)目與方法

(1)浮選車間的取水量采用計(jì)量水表直讀法；(2)各車間的工段、工序水平衡測試采用管道流量計(jì)直讀法、超聲波流量計(jì)法、設(shè)備定額反推法和直接計(jì)算法等多種計(jì)量方法。

2.3 測試時段與測次

浮選車間采取四班兩倒工作制度，本次水平衡測試選擇車間連續(xù)正常生產(chǎn)的3 d，每24 h記錄一次，共取3次測試數(shù)據(jù)；分別統(tǒng)計(jì)各個用水子系統(tǒng)測點(diǎn)的用水情況，分析測試期間的用水是否合理，對數(shù)據(jù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶蕹?、修正，對測試數(shù)據(jù)進(jìn)行水平衡測試分析。

2.4 測試數(shù)據(jù)匯總

匯總的測試數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 浮選車間測試數(shù)據(jù)匯總表 單位：m3

2.5 繪制水平衡圖

當(dāng)前工況條件下水平衡圖如圖2所示。

圖2 當(dāng)前工況條件下水平衡圖

3 用水指標(biāo)分析及評價(jià)

車間用水主要為生活和生產(chǎn)過程中分解結(jié)晶、浮選、洗滌、離心等工序用水。用水較為單一，本文將根據(jù)職工人數(shù)及設(shè)備規(guī)模、母液濃度、循環(huán)量等，結(jié)合國家及地方用水定額標(biāo)準(zhǔn)對項(xiàng)目用水進(jìn)行詳細(xì)分析。

3.1 生活用水系統(tǒng)

項(xiàng)目生活用水為0.5 m3/h(12 m3/d)，勞動定員為130人，反推其用水定額約為92.3 L/(人·d)(0.1 m3/d)，低于DB63/T 1429—2015《青海省行業(yè)用水定額》中“鎮(zhèn)綜合生活格爾木市170 L/(人·d)”的用水標(biāo)準(zhǔn)。

3.2 分解工序

本工序是將含鈉光鹵石加淡水和精鉀母液進(jìn)行分解，使光鹵石中的氯化鎂轉(zhuǎn)入液相。主要設(shè)備為結(jié)晶器1臺，分解所使用的精鉀母液來自脫水工序離心機(jī)固液分離后的液體。現(xiàn)狀生產(chǎn)能力下，結(jié)晶器分解工序加淡水量為53.99 m3/h(西河水51.79 m3/h，配藥用水2.20 m3/h)，精鉀母液 155.99 m3/h，合計(jì) 209.98 m3/h。

3.3 浮選工序

本工序是分解后的料漿進(jìn)入浮選設(shè)備進(jìn)行氯化鉀和氯化鈉的分離，粗鉀泡沫回收至下一道工序，含氯化鈉尾鹽料漿排出至尾鹽池。浮選作業(yè)采用一次粗選，兩次精選，一次掃選；粗選由8臺浮選機(jī)串聯(lián)，精選各由四臺浮選機(jī)串聯(lián)，掃選為1臺浮選機(jī)構(gòu)成，設(shè)備型號為SF-4。

現(xiàn)狀生產(chǎn)能力下，浮選工序用水量為203.05 m3/h(分解料漿178.81 m3/h，高鎂母液 24.24 m3/h)，浮選后有11.55 m3/h精鉀泡沫至洗滌工序，191.49 m3/h的含氯化鈉溶液到尾鹽池。

3.4 洗滌工序

本工序是將浮選作業(yè)后的粗鉀泡沫經(jīng)過帶式過濾機(jī)實(shí)現(xiàn)固液分離后，濾餅加淡水進(jìn)行洗滌，洗滌由4臺攪拌槽串聯(lián)使用?，F(xiàn)狀生產(chǎn)能力下用水量為141.89 m3/h(濾餅 8.08 m3/h，西河水 26.68 m3/h，回用水107.14 m3/h)，洗滌后料漿141.89 m3/h至脫水工序。

3.5 脫水工序

該工序是將洗滌后的料漿運(yùn)送至高位槽，通過液位差，一部分自流進(jìn)入離心機(jī)，進(jìn)行固液分離，一部分自流進(jìn)入精鉀帶機(jī)進(jìn)行固液分離。現(xiàn)狀生產(chǎn)能力下用水量為191.29 m3/h，其中離心機(jī)用水量135.22 m3/h(洗滌料漿106.42 m3/h，離心機(jī)沖洗水28.80 m3/h)，精鉀帶機(jī)用水量56.07 m3/h(洗滌料漿35.47 m3/h，帶機(jī)密封水、潤滑水等20.60 m3/h)，脫水后精鉀鉀母液184.79 m3/h，濕精鉀 6.50 m3/h。

3.6 干燥包裝

氯化鉀(含水量6.50 m3/h)經(jīng)干燥(消耗水量6.45 m3/h)制成產(chǎn)品(精制氯化鉀，含水量0.05 m3/h)。

3.7 設(shè)備密封、冷卻

浮選車間需淡水密封的設(shè)備有帶式過濾機(jī)和真空泵，需冷卻的設(shè)備有浮選崗位尾鹽泵(4臺)，用水約14 m3/h，密封、冷卻水經(jīng)收集回用于分解和浮選工序。

3.8 設(shè)備沖洗

因料漿含鹽量高，過濾機(jī)、離心機(jī)等設(shè)備易結(jié)鹽，需進(jìn)行沖洗，估算用水4.0m3/h，設(shè)備沖洗水收集后回用于浮選工序。

4 節(jié)水潛力分析及建議

4.1 節(jié)水潛力分析及措施

(1)通過水平衡計(jì)算發(fā)現(xiàn)，生產(chǎn)過程中20.6 m3/h的淡水進(jìn)入精鉀母液，造成精鉀母液淡化。通過水平衡計(jì)算，在結(jié)晶器中返回了155.99 m3/h的水(精鉀母液)，導(dǎo)致31.17 m3/h的水以溢流形式外排，浪費(fèi)了水資源，同時也浪費(fèi)了鉀資源，造成生產(chǎn)過程中KCl收率不高，建議通過工藝調(diào)整，將20.6 m3/h的精鉀帶機(jī)密封水單獨(dú)回收，減少精鉀母液淡化，從而節(jié)省新水使用。

(2)根據(jù)水平衡測試高鎂母液的量主要為浮選泡沫經(jīng)粗鉀帶機(jī)脫水后所得，該部分水量數(shù)據(jù)較實(shí)際使用量要小，部分加工廠將車間地面沖洗水等匯集補(bǔ)充在高鎂母液中，造成高鎂母液淡化，影響車間收率同時造成水資源浪費(fèi)，建議采用尾鹽水作為高鎂母液補(bǔ)充用于浮選調(diào)漿，減少淡水進(jìn)入高鎂母液，提高浮選收率的同時，節(jié)約淡水資源。

(3)根據(jù)水平衡測試，車間真空泵密封水、冷卻水等設(shè)備用水全部收集于廢水收集池，返回生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行使用，但也有部分設(shè)備用水直接外排，建議將外排設(shè)備用水全部回收使用，盡量減少新水使用。

(4)根據(jù)水平衡圖結(jié)合實(shí)際工藝情況進(jìn)行分析，可以考慮將浮選外排尾液回收部分至結(jié)晶器工序使用，從而進(jìn)一步減少淡水用量。同時可以考慮通過增加回收裝置回收真空泵耗水部分(主要為正空泵外排氣體中攜帶)。

4.2 優(yōu)化后水平衡圖

優(yōu)化后水平衡圖如圖3所示。

圖3 優(yōu)化后水平衡圖

5 結(jié)語

通過浮選車間水平衡測試及節(jié)水分析，掌握了車間各工藝環(huán)節(jié)的用水現(xiàn)狀和問題，通過對現(xiàn)有用水狀況、節(jié)水潛力進(jìn)行評價(jià)、分析，結(jié)合車間實(shí)際用水情況，提出了節(jié)水的措施和水平衡分析。優(yōu)化后，車間整體用水可節(jié)約16.12 m3/h，較優(yōu)化之前要節(jié)約用水6.91%。