高寒地区膏体尾矿库浮船泵站喷淋除冰系统应用

周文彬

（中国黄金集团内蒙古矿业有限公司，内蒙古 满洲里 021400）

为解决高寒地区冬季浮船回水泵站不被冻结，保证尾矿库库内安全稳定运行，保证生产用水稳定供给，尾矿库车间与选矿厂相关人员多次讨论，多次实施再优化，最终确立了安全、稳定、可行的浮船泵站喷淋除冰系统应用方案。

通过喷淋除冰系统优化应用，解决了高纬度高寒地区-40℃极寒天气，膏体尾矿库汇水区冰面厚度达800mm～1000mm时浮船回水泵站不被冻结。

保证了尾矿库库内冬季回水安全稳定，保证了冬季生产用水稳定供给。

浮船泵站的使用每三个月可以节约电力成本约75万元。通过浮船泵站喷淋除冰系统的优化应用，解决了高寒地区尾矿库冬季回水安全问题，保证了冬季浮船泵站稳定运行与生产用水的供给，间接的为公司降本增效贡献了力量。

本项目自主研发喷淋除冰系统，采用耐压尼龙管与PE异径三通组合形式作为喷淋水通道，较传统钢管喷淋管解决了喷淋管与喷淋口易结垢的问题。保证了喷淋系统能够连续稳定工作。

喷淋口安装弯头与水面形成25度左右夹角，喷淋口喷出的水会带动浮船周边的水形成沿浮船顺时针旋转的循环水流，循环水流不会冻结。解决了高纬度高寒地区-40℃极寒天气，膏体尾矿库汇水区冰面厚度达800mm～1000mm时浮船回水泵站冻结问题。保证了尾矿库库内冬季回水安全稳定，保证了冬季生产用水稳定供给。优化应用以来运行良好，间接经济效益明显。

1 项目背景

乌努格吐山(简称乌山)位于内蒙古自治区满洲里市西南22km，地处高纬度高寒地区。年气温平均-0.71℃，最低气温-40℃以下。冬季严寒，春季有暴风雪。最大冻土深度3.89m。风速最大达40m/s。

当地水资源十分缺乏，生产用水只能利用满洲里的城市中水，用水价格达到5元/m3，不仅价格非常高，而且水量极为有限。

因此，最大限度地节约用水、合理用水是乌山铜钼矿尾矿设计的首选方案。通过邀请多位专家讨论和论证，确定了尾矿膏体排放工艺。

未使用浮船泵站以前，尾矿库主要依靠坝下泵站回收生产水。浮船泵站投入使用后，回水能力能够达到坝下泵站的水平，且浮船所在位置至高位水池的距离比坝下泵站更近，所在位置标高比坝下泵站高，因此会极大的节约电力成本，每年大约节约电费成本75万元。

由于矿区位于高寒地区，冬季尾矿库内冰面厚度可达800mm～1000mm。浮船泵站位于尾矿库汇水区域内，如果不采取措施，浮船会被厚厚的冰面冻结。由于水在结冰时会产生膨胀力，浮船很容易便会被冰面挤压漏水，存在极大的安全隐患。

为解决高寒地区冬季浮船回水泵站不被冻结，保证尾矿库库内安全稳定运行，保证生产用水稳定供给，尾矿库车间与选矿厂相关人员多次讨论，多次实施再优化，最终确立了安全、稳定、可行的浮船泵站喷淋除冰系统应用方案[1，2]。

2 详细技术内容

尾矿库车间与选矿厂相关人员多次讨论，通过对以往多次实施的浮船泵站喷淋除冰经验总结基础上，最终优化确立了安全、稳定、可行的浮船泵站喷淋除冰系统应用方案。

浮船泵站喷淋除冰系统主要包括：喷淋泵、喷淋管和喷淋口三部分。喷淋泵采用IS型单级单吸离心泵，型号IS125-100-200。

传统的喷淋管大多采用的是焊接钢管，极易结垢导致喷淋系统不能正常工作。通过优化后的喷淋管采用耐压尼龙管，由于其内部管壁十分光滑，因此不宜结垢。传统的喷淋口大多是在焊接钢管上开孔，然后焊接上需要口径的细钢管作为喷淋口。

由于尾矿库内水质影响，喷淋管与喷淋口容易生锈，导致经常结垢堵塞喷淋口。而优化后的喷淋口是采用与喷淋管等径的PE异径三通作为出水口，三通出口设螺纹，再通过特定角度弯头与三通出口连接作为喷淋口，最终组合形成喷淋系统。

传统喷淋管口与水面夹角为90度，每个喷淋口的喷淋水为单个单元，不能保证浮船周边没有结冰处。优化喷淋口与水面的角度控制在25度左右，所有的喷淋口围绕浮船顺时针排列。

喷淋口喷出的水会带动浮船周边的水形成沿浮船顺时针旋转的循环水流，循环水流不会冻结，保证了浮船泵站在冬季严寒天气下不被冻结。

3 主要技术创新点

（1）通过喷淋除冰系统优化应用，解决了高纬度高寒地区-40℃极寒天气，膏体尾矿库汇水区冰面厚度达800mm～1000mm时浮船回水泵站冻结问题。保证了尾矿库库内冬季回水安全稳定，保证了冬季生产用水稳定供给。

（2）采用耐压尼龙管与PE异径三通组合形式作为喷淋水通道，解决了喷淋管与喷淋口易结垢的问题。保证了喷淋系统能够连续稳定工作。

（3）喷淋口安装弯头与水面形成25度左右夹角，喷淋口喷出的水会带动浮船周边的水形成沿浮船顺时针旋转的循环水流，循环水流不会冻结。

4 应用情况

经实践后，喷淋除冰系统形成沿浮船顺时针旋转的循环水流不会冻结，保证了浮船泵站在冬季严寒天气下不被冻结。减轻了员工人工破冰、除冰的劳动强度。解决了高寒地区尾矿库冬季回水安全问题，保证了冬季浮船泵站稳定运行与生产用水的供给。

浮船泵站每月可节约电能543478度左右，每月节约电费543478×0.46=250000元，冬季3个月节约电费250000×3=75万元。

浮船泵站喷淋除冰系统的应用能够保证浮船泵站在冬季正常使用，每年冬季3个月间接节约电费成本约75万元。

通过喷淋除冰系统优化应用，解决了高纬度高寒地区-40℃极寒天气，膏体尾矿库汇水区冰面厚度达800mm～1000mm时浮船回水泵站冻结问题。

保证了尾矿库库内冬季回水安全稳定，保证了冬季生产用水稳定供给。

5 结论

（1）经实践后，喷淋除冰系统形成沿浮船顺时针旋转的循环水流不会冻结，保证了浮船泵站在冬季严寒天气下不被冻结。减轻了员工人工破冰、除冰的劳动强度。解决了高寒地区尾矿库冬季回水安全问题，保证了冬季浮船泵站稳定运行与生产用水的供给。

（2）浮船泵站的使用每三个月可以节约电力成本约75万元。通过浮船泵站喷淋除冰系统的优化应用，解决了高寒地区尾矿库冬季回水安全问题，保证了冬季浮船泵站稳定运行与生产用水的供给，间接的为公司降本增。

（3）乌山采用的膏体尾矿排放工艺在高纬度高寒地区属世界首例，高寒地区膏体尾矿库内采用浮船回水泵站属世界首例，因此没有成功的先进经验可以借鉴。正是通过乌山人的不断创新与不断探索，尾矿库才能够不断完善，不断克服高寒地区冬季尾矿库安全管理上的诸多困难。