贾家堡铁矿采场排水与回收利用

宋万强 张忠祥 孙长生

(本钢(集团)矿业辽阳贾家堡铁矿有限公司)

贾家堡铁矿(以下简称贾矿)是“十二·五”期间建设的一座大型采选联合企业，处理原矿400万t/a，铁精矿产量115万t/a，磨选系统采用阶段磨矿—单一弱磁选工艺流程，主要磨矿设备为大型溢流球磨机，生产水需求量大。2016年生产水使用量达670.1×104m3，平均日取水量(按年工作日347 d计算)1.93×104m3。面对日益严峻的水资源紧缺形势和环保要求，提高水资源利用效率、降低水资源消耗、减少外排废水是矿山企业亟待解决的重要问题。

贾矿经过多年开采，作业面低于细河河床，河水通过第四系砂砾石层和七层铁构造裂隙含水带，以渗流形式渗透到采场。加之采场四周山体原生节理发达，降雨产生地表径流涌入采场，给矿山开采带来不利影响：矿区形成水涝矿，需二次倒运；水面以下矿岩界限不清，加重矿石贫化程度；矿石潮湿，增加破碎设备损耗等。贾矿通过利用排水设施，收集经过沉淀净化后清澈水流，作为生产补充水供给选矿厂，既能解决采场积水问题，又可降低生产成本，实现节能减排。

1 采场排水系统

贾矿采场矿体地形条件较复杂，主要有7号、8号两个矿体，7号矿体储量占全区的23.74%，工业矿体长850 m；8号矿体占总储量的74.12%，工业矿体长1 330 m[1]。因地方民间采矿的无序开挖及占地问题的影响，采场排水系统的建设存在一定难度。根据现场实际情况，本着简易高效、节能环保、安全可靠的原则，采场排水采用露天坑底集中一段排水方式。根据水位自然平衡原理，岩石裂隙水也会形成逐渐降低的水位线[2]，因此在采场帮边挖掘排水沟，在西侧最低处修建积水坑，通过设置在坑底的移动泵站排水。排水出口标高108 m，采用露天坑底集中潜水泵站，随着采矿台阶的下降，排水泵站逐步下移，直至0 m的露天坑底。

贾矿生产过程中生产水主要用于球磨机磨矿、磁选机冲洗和精尾矿粉输送等作业，整个生产过程以机械生产、物理变化为主，采场积水经滤网过滤后杂质含量很小，不影响磨矿生产。因此在设计排水系统时考虑将采场积水引入选矿厂进行综合利用，服务生产。

采场排水采用单泵对单管结构形式，考虑矿场以每年10 m的掘进速度开采、潜水泵使用年限11 a的因素，为减少设备更替频率、降低生产成本，采场排水使用YQ550-115/3-280/W-S型潜水泵，并将1台潜水泵装入潜水箱沉入积水坑底，外包过滤网，连接主排水管路。积水坑边建一座60 m×30 m×2 m的蓄水池，蓄水量3 600 m3，作为汛期应急蓄水和辅助输水使用。积水坑内安装2台QJ340-85/5型辅助潜水泵(1用1备)负责往蓄水池抽水，蓄水池中安放1台QJ340-85/5型潜水泵，输送池水至主排水管路。

排水管路采用螺旋焊接钢管，规格D377×14，内径φ349 mm。采矿境界圈内的排水管线采用明敷设，穿越道路的管道改为埋地敷设。从采矿境界圈外的输水管线到生产水泵站的吸水池为埋地敷设，管道中心平均埋深1.4 m。管线采用环氧煤沥青进行加强级防腐，管道试验压力1.6 MPa。采场排水系统示意见图1。

图1 采场排水系统示意

采场正常排水时，积水坑内的大型潜水泵工作，辅助潜水泵停止运转；积水坑积水过多时，辅助潜水泵启动，往蓄水池注水，蓄水池积水量达3 000 m3以上时，启动蓄水池内潜水泵排水；大型潜水泵发生故障时，辅助潜水泵代替工作；汛期排水量大时，所有潜水泵启动排水。

2 采场排水回收

2016年9月采场排水泵站至生产水泵站吸水池管道调试完成，10月正式运行，2017年1—9月采场排水回收工作运行正常。通过对比2017年与2016年外购生产水量(表1)可以看出，2017年外购生产水量减少32.04万t，采场回收水占了相当大的比例，节水作用明显。

表1 2017与2016年1—9月份外购生产水量对比 万t

根据2017年1—9月份采场不同月份回收水时间(表2)，按平均流量200 m3/h计算，补水总量可达23.58万t，节约用水成本8万元。

表2 2017年1—9月份采场回收水时间 h

3 回收水再利用

贾矿选矿厂铁精矿和尾矿是以浆体形式通过管道输送，精矿管道长7.1 km，尾矿管线长26 km，从尾矿泵站输送到尾矿坝出口需4 h[3]。正常停机后，尾矿管道仍需输水冲刷管道4～6 h，以将尾矿管道内的矿浆冲洗干净，防止沉淀、堵塞管道。正常蓄水设施主要包括生产水泵站吸水池、生产水高位配水池及其排水管道3部分，生产水流程见图2。

图2 生产水流程

生产水泵站吸水池由大、小两部分组成，池底面积178.4 m2，最低水位-4.216 m，最高水位-1.65 m，吸水池有效容积458 m3。生产水高位配水池有效容积4 000 m3，生产水高位配水池排水管DN900，长968 m，有效容积614 m3，矿内生产水有效存储量6 040 m3。各设施水池均安装雷达液位计，信号传输到控制室，可以远程监控水池水量。

根据2016年1—9月份生产水运行情况(总流量512.64万m3，总作业时间6 404.5 h)，计算生产水平均流量800 m3/h，考虑矿内水池水位变化、渗流、蒸发等因素，按生产蓄水设施有效存储容积80%计算矿内蓄水量为483.2 m3。因此在突发生产水断流时，矿内蓄水能够维持生产运行6 h，基本满足尾矿冲洗管道水量的需求，但安全系数低。采场排水回收后，矿内蓄水在原有基础上每小时可增加水量200 m3。生产水断流后，维持生产运行时间能从6 h延长到8 h。定修停产时，提前停止外购生产水，将蓄水设施排空80%，仍能允许采场排水回收运行16 h，从而增强了生产安全系数，为供水抢修留出充分的时间，避免设备事故发生，减少经济损失，提高采场排水回收效率。

为提高排水泵工作效率、降低电耗，采取调节排水管道阀门开量的方式来降低管路系统阻力，并制定经济高效的排水计划[4]。采场排水启停及时通知生产水泵站，由生产水泵站操作阀门控制流量，记录供水时间。按图2所示，采场排水工作时，阀1、阀3打开，阀2、阀4关闭，采场回收水流入生产水泵站吸水池，打到高位配水池，外购生产水自流进循环水泵站，进入生产系统。

4 结 论

贾矿利用采场排水系统回收采场积水，不仅解决了采场积水问题、避免积水对产品质量的影响，还能产生利用大量回收水供生产使用，降低生产水使用量，实现节能减排，经济效益显著。

利用矿内现有生产蓄水系统，在突发断水事故时可延长生产系统供水时间，保证生产设备运行安全，降低经济损失。制定科学合理的操作规程，在保证生产正常运行的前提下，通过切换控制阀门，能顺利地回收利用采场排水，对保护环境具有积极作用，变劣势为优势。

[1] 姜东君，高洪亮，张 洁,等.贾家堡铁矿采矿工艺方案优化的新思路[J].本钢技术，2012(4)：7-11.

[2] 王立凤，高洪亮，刘洪伟.南芬露天矿采场排水及综合利用[J].现代矿业，2009(4)：103.

[3] 宋万强，刘 松，李中兴.贾家堡铁尾矿浆的长距离管道输送[J].现代矿业，2017(4)：230-231.

[4] 崔广建，樊 伟，代俊杰.大孤山铁矿采场排水系统分析与节能研究[J].能源与节能，2015(9)：94-95.