研山鐵礦選廠水資源結構深度優化實踐

趙振興 李月旺 梁艷濤 許佑強

（河北鋼鐵集團司家營研山鐵礦）

水資源是國民經濟發展不可缺少的重要自然資源［1-5］。我國是一個嚴重缺水的國家，如何加強水資源的綜合利用，減少水污染浪費是每個企業應盡的義務。

研山鐵礦地處嚴重缺水的河北省灤州市，其給水系統分為4個部分，即生產新水系統、循環水系統、尾礦回水系統、消防給水系統。新水來自于水源井，經泵輸送到5 000 m3的高位水池，其水壓0.4 MPa，主要作為浮選用水、設備冷卻水、渣漿泵水封水、細篩和重精泵補加水；循環水來自各濃縮大井，經循環水泵加壓，主要供磨礦、磁選等作業用水，現場沖洗衛生用水也是循環水；尾礦回水、采場水全部注入濃縮大井，參與循環水系統。

自2011年3月正式投產后，通過逐步實施循環水水質凈化技術，循環水水質有了較大幅度的提升，可以滿足投產初期的選礦工藝生產要求。隨著產能的擴大，2014年研山選廠原生礦選別系統開始運行，2015年濕式預選系統正式投入生產，選廠用水量急劇增加，環水出現供不應求的局面，需要通過補充新水來維持生產。這一方面導致新水供給緊張；另一方面容易造成水系統失衡，如大井澄清失效、尾礦庫干灘達不到設計要求等問題。因此，必須深入研究選廠用水平衡，降低用水風險，實現水資源高效利用。

1 研山選廠目前水資源情況

研山選廠目前水資源情況統計結果見表1，選廠新水使用分布情況見表2。

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由表1可知，研山選廠新水用量高達1 123 m3/h，不利于保持水平衡。為減少新水用量，提升用水效率，必須開展一系列優化改造。

根據表2的新水使用情況，重點對耗新水量較大的渣漿泵水封水、過濾用水、浮選用水、冷卻水的回收利用情況進行系統優化研究。

2 研究與改造

2.1 “一水多用”優化

研山選廠建廠之初使用新水的區域較多，用后這些水全部匯入循環水系統是對新水資源的一種浪費，為了降低新水用量，尋找替代新水及一水多用的方式對流程用水進行優化。

2.1.1 浮選工藝用水優化

各部分水的水質從優到劣的順序為水源井新水、精礦大井溢流水、尾礦庫回水、大井循環水。基于此，對精礦大井溢流水是否可以代替新水用于浮選進行了對比實驗。

試驗取混磁精500 g，在藥劑制度相同情況下進行浮選試驗，結果見表3。

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由表3可知：精礦大井溢流水水質較好，浮選指標略低于新水浮選精礦指標，因此認為精礦大井溢流水可代替新水用于磁選精礦的浮選。

根據試驗結果進行了取水改造，在精礦濃縮池溢流匯集處使用雙吸泵將溢流水直接注入浮選取水管，供浮選使用。該改造完成可降低浮選工藝新水用量428 m3/h。

2.1.2 球磨機、中磁機及強磁機冷卻水階梯式循環利用

設備冷卻水不僅用量較大，而且對水質要求高。研究表明，球磨機稀油站冷卻水水溫20℃、壓力0.4 MPa、水量60 m3/h，完全可以用于磁選機冷卻水，且水量大小合適。

通過改造，把球磨機稀油站冷卻水接入中、強磁機冷卻水管道，加上閥門，以便水質不好時恢復原供水狀態。磁選機冷卻水冷卻后，再收集用于渣漿泵的冷卻。這樣循環使用，總計可降低冷卻用新水100 m3/h。

2.1.3 泵水封水使用環水

選礦廠投產之初環水水質較差，絮凝劑添加系統正常后，水質有所改善，環水濃度小于300 mg/L，滿足作業區渣漿泵水封水水質要求。該改造可節約用水400 m3/h。

2.2 水深度凈化改造

2.2.1 尾礦庫回水澄清改造

在實際生產中，尾礦庫回水水質較好，基本滿足設備用水水質要求。因此，將尾礦庫回水引至過濾廠房，替代新水用于過濾工序的真空泵用水和過濾機洗車用水。為了穩定尾礦庫回水質量，對尾礦庫回水進行了澄清改造。在尾礦庫消力池后建造澄清池，對尾礦庫回水進行初次澄清，初次澄清的回水通過回水泵輸送至選廠廠區閑置的一座?53 m濃縮池，利用濃縮池對回水進行二次澄清，澄清水達到過濾用水要求，從而實現過濾作業長期使用尾礦庫回水。上述改造完成后可節約過濾設備新水使用量450 m3/h。

2.2.2 采場滲水再利用

由于研山鐵礦采場緊鄰灤河，采深從+6 m開采至目前的-217 m，導致滲透水、地下反水不斷涌入采坑。為了充分利用該部分水資源，結合實際情況，將此采場滲透水應用于選礦生產。

在采場中建造泵坑，將滲透水收集、沉淀后經中轉泵站送至高位水池，作為新水供各需水點。中轉泵站的水還可以直接引入閑置的?53 m濃縮池，在水量較多時，起到緩沖作用，降低用水失衡風險。

此項改造，汛期每日可供水4 000 m3左右，枯水期1 600 m3左右。

2.3 司家營與研山兩礦用水聯動

司家營鐵礦生產用水量較大，枯水期常出現用水短缺的情況。為了緩解司家營鐵礦用水壓力，對兩礦進行用水聯動改造。

利用司家營鐵礦至研山鐵礦閑置的蒸汽管道，將研山鐵礦事故池與司家營鐵礦循環水泵池相連，在司家營鐵礦選廠缺水但研山鐵礦選廠水富余的情況下，通過水泵將研山鐵礦多余的循環水輸送給司家營鐵礦選廠，以減少司家營鐵礦的新水用量。在司家營鐵礦需要的情況下，此項改造每日可為司家營鐵礦供水1 000 m3。

2.4 新的供水系統

通過以上改造，實現了多點取水，使選廠用水結構得到系統優化，形成海星結構（圖1），循環水泵池溢出水幾率有效降低。

3 經濟效益分析

通過水資源深度優化，每年可節省新水消耗1 243.62萬m3，經濟效益可觀。

（1）浮選工藝用水優化。利用精礦大井溢流水替代新水用于浮選工藝，降低新水用量428 m3/h。

（2）球磨機、中磁機及強磁機冷卻水階梯式循環利用。降低了冷卻用新水消耗100 m3/h。

（3）泵水封水使用環水。渣漿泵的水封水用循環水替代，可減少新水用量400 m3/h。

（4）尾礦庫回水澄清。尾礦庫回水水質改善后，過濾真空泵、過濾機洗車等用水可以該水代替，降低新水用量450 m3/h。

（5）司家營鐵礦與研山鐵礦用水聯動。該項工程的實施緩解了司家營的用水緊張局面，司家營鐵礦每日可節省新水1 000 m3。

年節省新水總量達（（428+100+400+450）m3/h×24 h/d+1 000 m3/d）×365 d/a=1 244萬m3/a。

4 結論

（1）水資源的深度優化從“一水多用”、水深度凈化、多級取水等方面發力，年可節約新水1 244萬m3，經濟效益與社會效益顯著。

（2）通過優化，水資源得到了充分的利用，實現了用水平衡，穩定了生產。