賈家堡鐵礦采場排水與回收利用

宋萬強 張忠祥 孫長生

(本鋼(集團)礦業遼陽賈家堡鐵礦有限公司)

賈家堡鐵礦(以下簡稱賈礦)是“十二·五”期間建設的一座大型采選聯合企業，處理原礦400萬t/a，鐵精礦產量115萬t/a，磨選系統采用階段磨礦—單一弱磁選工藝流程，主要磨礦設備為大型溢流球磨機，生產水需求量大。2016年生產水使用量達670.1×104m3，平均日取水量(按年工作日347 d計算)1.93×104m3。面對日益嚴峻的水資源緊缺形勢和環保要求，提高水資源利用效率、降低水資源消耗、減少外排廢水是礦山企業亟待解決的重要問題。

賈礦經過多年開采，作業面低于細河河床，河水通過第四系砂礫石層和七層鐵構造裂隙含水帶，以滲流形式滲透到采場。加之采場四周山體原生節理發達，降雨產生地表徑流涌入采場，給礦山開采帶來不利影響：礦區形成水澇礦，需二次倒運；水面以下礦巖界限不清，加重礦石貧化程度；礦石潮濕，增加破碎設備損耗等。賈礦通過利用排水設施，收集經過沉淀凈化后清澈水流，作為生產補充水供給選礦廠，既能解決采場積水問題，又可降低生產成本，實現節能減排。

1 采場排水系統

賈礦采場礦體地形條件較復雜，主要有7號、8號兩個礦體，7號礦體儲量占全區的23.74%，工業礦體長850 m；8號礦體占總儲量的74.12%，工業礦體長1 330 m[1]。因地方民間采礦的無序開挖及占地問題的影響，采場排水系統的建設存在一定難度。根據現場實際情況，本著簡易高效、節能環保、安全可靠的原則，采場排水采用露天坑底集中一段排水方式。根據水位自然平衡原理，巖石裂隙水也會形成逐漸降低的水位線[2]，因此在采場幫邊挖掘排水溝，在西側最低處修建積水坑，通過設置在坑底的移動泵站排水。排水出口標高108 m，采用露天坑底集中潛水泵站，隨著采礦臺階的下降，排水泵站逐步下移，直至0 m的露天坑底。

賈礦生產過程中生產水主要用于球磨機磨礦、磁選機沖洗和精尾礦粉輸送等作業，整個生產過程以機械生產、物理變化為主，采場積水經濾網過濾后雜質含量很小，不影響磨礦生產。因此在設計排水系統時考慮將采場積水引入選礦廠進行綜合利用，服務生產。

采場排水采用單泵對單管結構形式，考慮礦場以每年10 m的掘進速度開采、潛水泵使用年限11 a的因素，為減少設備更替頻率、降低生產成本，采場排水使用YQ550-115/3-280/W-S型潛水泵，并將1臺潛水泵裝入潛水箱沉入積水坑底，外包過濾網，連接主排水管路。積水坑邊建一座60 m×30 m×2 m的蓄水池，蓄水量3 600 m3，作為汛期應急蓄水和輔助輸水使用。積水坑內安裝2臺QJ340-85/5型輔助潛水泵(1用1備)負責往蓄水池抽水，蓄水池中安放1臺QJ340-85/5型潛水泵，輸送池水至主排水管路。

排水管路采用螺旋焊接鋼管，規格D377×14，內徑φ349 mm。采礦境界圈內的排水管線采用明敷設，穿越道路的管道改為埋地敷設。從采礦境界圈外的輸水管線到生產水泵站的吸水池為埋地敷設，管道中心平均埋深1.4 m。管線采用環氧煤瀝青進行加強級防腐，管道試驗壓力1.6 MPa。采場排水系統示意見圖1。

圖1 采場排水系統示意

采場正常排水時，積水坑內的大型潛水泵工作，輔助潛水泵停止運轉；積水坑積水過多時，輔助潛水泵啟動，往蓄水池注水，蓄水池積水量達3 000 m3以上時，啟動蓄水池內潛水泵排水；大型潛水泵發生故障時，輔助潛水泵代替工作；汛期排水量大時，所有潛水泵啟動排水。

2 采場排水回收

2016年9月采場排水泵站至生產水泵站吸水池管道調試完成，10月正式運行，2017年1—9月采場排水回收工作運行正常。通過對比2017年與2016年外購生產水量(表1)可以看出，2017年外購生產水量減少32.04萬t，采場回收水占了相當大的比例，節水作用明顯。

表1 2017與2016年1—9月份外購生產水量對比 萬t

根據2017年1—9月份采場不同月份回收水時間(表2)，按平均流量200 m3/h計算，補水總量可達23.58萬t，節約用水成本8萬元。

表2 2017年1—9月份采場回收水時間 h

3 回收水再利用

賈礦選礦廠鐵精礦和尾礦是以漿體形式通過管道輸送，精礦管道長7.1 km，尾礦管線長26 km，從尾礦泵站輸送到尾礦壩出口需4 h[3]。正常停機后，尾礦管道仍需輸水沖刷管道4～6 h，以將尾礦管道內的礦漿沖洗干凈，防止沉淀、堵塞管道。正常蓄水設施主要包括生產水泵站吸水池、生產水高位配水池及其排水管道3部分，生產水流程見圖2。

圖2 生產水流程

生產水泵站吸水池由大、小兩部分組成，池底面積178.4 m2，最低水位-4.216 m，最高水位-1.65 m，吸水池有效容積458 m3。生產水高位配水池有效容積4 000 m3，生產水高位配水池排水管DN900，長968 m，有效容積614 m3，礦內生產水有效存儲量6 040 m3。各設施水池均安裝雷達液位計，信號傳輸到控制室，可以遠程監控水池水量。

根據2016年1—9月份生產水運行情況(總流量512.64萬m3，總作業時間6 404.5 h)，計算生產水平均流量800 m3/h，考慮礦內水池水位變化、滲流、蒸發等因素，按生產蓄水設施有效存儲容積80%計算礦內蓄水量為483.2 m3。因此在突發生產水斷流時，礦內蓄水能夠維持生產運行6 h，基本滿足尾礦沖洗管道水量的需求，但安全系數低。采場排水回收后，礦內蓄水在原有基礎上每小時可增加水量200 m3。生產水斷流后，維持生產運行時間能從6 h延長到8 h。定修停產時，提前停止外購生產水，將蓄水設施排空80%，仍能允許采場排水回收運行16 h，從而增強了生產安全系數，為供水搶修留出充分的時間，避免設備事故發生，減少經濟損失，提高采場排水回收效率。

為提高排水泵工作效率、降低電耗，采取調節排水管道閥門開量的方式來降低管路系統阻力，并制定經濟高效的排水計劃[4]。采場排水啟停及時通知生產水泵站，由生產水泵站操作閥門控制流量，記錄供水時間。按圖2所示，采場排水工作時，閥1、閥3打開，閥2、閥4關閉，采場回收水流入生產水泵站吸水池，打到高位配水池，外購生產水自流進循環水泵站，進入生產系統。

4 結 論

賈礦利用采場排水系統回收采場積水，不僅解決了采場積水問題、避免積水對產品質量的影響，還能產生利用大量回收水供生產使用，降低生產水使用量，實現節能減排，經濟效益顯著。

利用礦內現有生產蓄水系統，在突發斷水事故時可延長生產系統供水時間，保證生產設備運行安全，降低經濟損失。制定科學合理的操作規程，在保證生產正常運行的前提下，通過切換控制閥門，能順利地回收利用采場排水，對保護環境具有積極作用，變劣勢為優勢。

[1] 姜東君，高洪亮，張 潔,等.賈家堡鐵礦采礦工藝方案優化的新思路[J].本鋼技術，2012(4)：7-11.

[2] 王立鳳，高洪亮，劉洪偉.南芬露天礦采場排水及綜合利用[J].現代礦業，2009(4)：103.

[3] 宋萬強，劉 松，李中興.賈家堡鐵尾礦漿的長距離管道輸送[J].現代礦業，2017(4)：230-231.

[4] 崔廣建，樊 偉，代俊杰.大孤山鐵礦采場排水系統分析與節能研究[J].能源與節能，2015(9)：94-95.