尾矿库回水利用提质

余大明

(攀钢集团矿业有限公司选矿厂，四川 攀枝花 617063)

0 引言

攀钢集团矿业有限公司选矿厂马家田尾矿库(以下简称马家田尾矿库)1964年12月由长沙冶金设计研究院(现中冶长天国际工程有限责任公司)设计，设计等级为二等库(新规范为一等库)，采用上游式筑坝方式筑坝；1966年12月开始施工，1970年竣工投产。设计总库容1.86×108m3，有效库容1.6×108m3。目前已安全稳定运行50年，共堆积尾矿约1.23×108m3，约2.1×108t。矿山生产的铁矿石经选矿厂三段破碎、两段磨矿选别出合格铁精矿，再排入下游工艺进行两次选钛、选次铁后，最终形成重量浓度为45%的尾矿浆排入马家田尾矿库进行堆存。尾矿自然沉降堆存过程中产生的水流入库尾澄清水域，经澄清后，通过库区溢洪塔排入排洪隧洞中的沉砂池，经φ800mm自流管道全部返回选矿厂进行生产再利用，回水利用流程见图1。但选矿厂在尾矿库回水再利用的过程，也面临着回水水质差，不符合生产水质要求，需再次处理等诸多问题。

图1 马家田尾矿库回水利用示意图

1 影响尾矿库回水水质及循环利用因素

尾矿在经选钛厂和江南选厂两次选钛后，由于添加浮选药剂的影响产生大量的泡沫漂浮在尾矿库澄清水域，泡沫多时厚度可达15cm。这些泡沫受近水面低空风力及回水虹吸力的作用进入回水生产系统，降低回水质量，达不到生产循环利用要求；同时也给选矿厂的安全环保生产带来了极大的压力。尾矿泡沫见图2。

图2 澄清水域泡沫

马家田尾矿运行50年来，库区澄清水域面积达130多万平方米，已形成区域内生态环境，库区澄清水域10～20cm大小的罗非鱼和鲢鱼很多。目前发现最大的鲢鱼近1m长。这些鱼群受气候或其他因素的影响，游至排水井回水区域时会带动澄清区悬浮性矿泥上浮，影响回水质量。

部分鱼类会越过排水井回水口进入回水生产系统，随尾矿库回水系统进入选矿厂生产水系统，大大小小每天上百条，近百斤。有时造成回水泵卡槽等问题，影响选矿厂生产，增加职工劳动强度，见图3。

图3 鱼群进入回水系统情况

目前，库区汇水面积达15.04km2，雨期期间上游大量的枯枝树叶等杂物会随雨水汇流进入尾矿库回水区域，影响尾矿库回水质量，同时引发尾矿库泄洪堵塞等安全隐患。

2 解决对策

2.1 解决思路

根据对马家田尾矿库回水水质影响因素的分析，影响回水水质和正常使用的因素主要为汇流而下的枯枝树叶等杂物、选钛浮选产生的尾矿泡沫、澄清水域生活的鱼群。总体解决思路为一截，二拦。一截为通过拦渣坝、拦洪坝、周边式拦渣浮筒、回水口隔渣篦子，截断雨季期间随上游汇流进入库区的枯枝树叶等杂物，避免进入回水系统，堵塞管道，影响回水水质；二拦为通过漂浮式下垂拦挡装置，拦挡漂浮在澄清水域的尾矿泡沫和通过鱼群，提高回水水质。

马家田尾矿库分为阿署达库区和龙潭沟库区。根据库区地形条件、汇水面积及调洪要求，阿署达库区和龙潭沟库区分别采取不同的组合式回水水质提高措施，做到因地制宜，精准施策。

2.2 提高措施

2.2.1 阿署达库区处理措施

阿署达库区汇水面积达14.11km2，汇水面积大，调洪空间大，雨季枯枝树叶等杂物也比较多，因此阿署达库区采取拦渣坝+回水口周边式拦渣浮筒+拦挡鱼群和泡沫装置组合式提高回水水质处理措施：上游拦渣坝，提前隔去大块枯枝树叶等杂物，提高库区防洪安全保障能力；回水口周边市拦渣浮筒和隔渣篦子，隔去较小的杂物，避免随排水井进入回水管道，造成堵塞；漂浮式下垂拦挡鱼群和尾矿泡沫装置。由多个浮球、PVC短管、尼龙绳、防风抑尘网、钢质吊坠和岸坡固定桩组成，液面以上将尾矿泡沫隔离至远离回水口区域；液面上漂浮的泡沫在隔离网的作用下会逐渐堆积增厚，受本身自重和大气降水的作用会自动沉降；沉降过程中隔离网再次起到一个孔板过滤的作用，降低回水流动速度，提高沉降澄清效果；深入液面以下1.5m深的隔离网，液面以下将鱼群隔离到远离回水口区域，避免鱼群进入水质较好的深水区活动和大量繁殖，影响澄清效果，通过回水系统进入回水提升泵站，造成堵塞，影响生产。由于阿署达库区较大，日处理尾矿量占总量的80%以上，尾矿泡沫较多，且回水澄清面积大，鱼群也最多，为提高水质处理效果，在远离回水口约50m和100m处各安装了一道拦挡尾矿库泡沫和鱼群的阻拦网。

2.2.2 龙潭沟库区处理措施

龙潭沟库区汇水面积小，仅为0.93km2，但调洪空间和回水澄清距离短，因此龙潭沟库区采取拦洪坝+拦挡鱼群和泡沫装置组合式提高回水水质处理措施。龙潭沟库区上游修建一座拦洪坝，提前将雨水通过排水斜槽排出库外，不参与库内调洪，有利坝体安全；拦洪坝及斜槽进水口安装的隔渣篦子，将枯枝树叶等杂树隔离；在远离排水斜槽进水口约100m处设置一道漂浮式下垂拦挡鱼群和尾矿泡沫装置。隔渣篦子和漂浮式下垂拦挡鱼群和尾矿泡沫装置的作用与阿署达库区相同。

2.2.3 实施方案

拦渣坝和拦洪坝已通过工程项目的方式建设完毕见图4，拦挡鱼群和泡沫装置和周边式浮筒拦渣装置安装操作步骤：将φ100mm的聚氯乙烯空心浮球按100～200mm的间距串接在尼龙绳上，间隔部分串接DN15mmPVC套管，使其形成一道能漂浮在澄清水域的拦阻绳；利用双层防风抑尘网将浮球、间隔套管、拦阻绳一并包裹，并预留1.5m左右的下垂余量，中间用塑料绑扎带进行固定绑扎牢固，形成一道隔离网；采用在隔离网下方每米加一个20mm的钢质螺帽作为坠子，防止隔离网大幅度摆动影响拦挡效果；选择澄清水域两岸边距离最短的位置，在两侧稳定山体上打入提前用三角钢制作好的锚固钉，并将拦挡网尽量拉直，两端系在锚固钉上；在回水口增加篦子，避免因水质提高后鱼群大量聚集于该区域，回水中鱼增多的现象；利用浮筒在排水井周围再次设置一套拦渣装置，进一步改善水质，提高安全环保保障能力。整体实施后效果见图5-6。

图4 拦渣坝和拦洪坝修建情况

图5 阿署达库区水质提高措施实施及效果

图6 龙潭沟库区水质提高措施实施及效果

3 实施效果

——通过两年考察研究，考察期内从库区澄清水域回水口区域再无鱼群活动迹象，排洪隧洞内也未发现鱼，再无以往排洪系统巡检时到处有鱼的景象，再无鱼卡死回水泵流道的情况，彻底消除鱼群对生产回水使用的影响，提高了生产组织效率。

——通过委托第三方资质单位，对回水提质措施实施前后的回水水质进行取样分析，马家田尾矿库回水提质组合措施实施后第1年、第2年总铁、

总铬、总铜、总镉、总汞、总锌含量平均降低了90%以上，其中总铬、总铜、总镉、总汞、总锌甚至达到了未检出的标准；氨氮、悬浮物、总铅也有较大幅度的减低；总锰、PH值、浊度无显著变化；化学需氧量有小幅度升高，总砷含量变化较大，但化学需氧量和总砷含量均远小于排放标准，符合相关管理要求，大大提高了回水水质，第三方检测结果对比见图7。

——由于回水水质的提高，选矿厂将原用于尾矿库回水部分替代新水作为磁选选别用水，减少了新水用量，年节约生产成本约90万元，取得了较好的经济效益。

图7 尾矿库回水提质措施实施前后水质对比

4 结语

马家田尾矿库回水提质措施的实施，从有利尾矿库行洪安全，低成本，零添加，高效率的角度，充分分析了影响尾矿库回水水质的原因，因地制宜、精准施策，全程未添加任何化学药剂，大大提高了回水水质，降低了企业生产成本，提高了安全环保生产保障能力，取得了较好的经济效益和社会效益。对同行业尾矿库，特别是含有浮选工艺的尾矿库，具有十分重要的借鉴作用。