磷复肥企业生产水的梯级利用实践

周 维，徐志强，瞿 立，刘 亭，李晓华

（湖北大峪口化工有限责任公司，湖北荆门 431910）

1 各种生产水情况

湖北某磷复肥公司（以下简称“公司”）有磷石膏渣场和尾矿库两个较大缓冲场所，另外选矿装置有生产水池，化工装置有3 个环保池。公司的生产水种类较多，其中工艺水（新鲜水，即一次水）来自供水公司，水质最好、与居民生活水相同；而经过各生产装置后的水则偏酸或偏碱性、含固体颗粒、颜色变化、并有其他杂质。

供水公司净化站就在公司的化工厂区内，从距10 km 外的汉江取水，经过沉降、过滤、加氯等工序后制成自来水，供本镇居民生活及附近厂矿工业生产。工艺水符合自来水供水标准，硬度为350 mg/L 左右、广泛用于各生产装置、办公场所等。

（1）原水是供水公司未经处理的汉江水，由于公司选矿装置磨矿水要求不高，可以直接使用原水。原水较工艺水便宜0.19 元/t。2017 年之前，公司每月工艺水、原水总用量在60 万吨以上。

（2）渣场水用于磷酸装置，生产中将磷石膏调成渣浆送到渣场，经沉降后的清水回供磷酸装置循环使用，不足部分补充工艺水。渣场回水呈酸性（pH 值为1.8～2.2），硬度1500～3600 mg/L。

（3）尾矿水是选矿装置内浮选尾矿浆在尾矿库内沉降后得到的清水，经过“双碱法”处理[1]，降低硬度后送回选矿装置循环使用。由于使用了选矿药剂等原因，尾矿水颜色偏褐，库内水硬度1200～1800 mg/L，经过处理后回水硬度≤360 mg/L、pH值7.0～9.0。

（4）选矿浓密机溢流水是浮选精矿浓缩后的上层清液，含固量低、略酸性（pH 值为5.0～6.0），硬度达5000～6000 mg/L，是全厂硬度最高的生产水。在本装置经过“双碱法”处理，将其硬度降低到400 mg/L 之后供磨矿使用。

（5）酸性循环水为磷酸装置专用[2]，蒸发部分可补充渣场回水或工艺水。硫酸及电站循环水呈中性，蒸发部分用工艺水补充，控制浓缩倍率。

（6）环保池水来自厂区下水道，包括各装置排出的中性水、“跑冒滴漏”的中性水、汇集的雨水等。

2 存在的问题

2.1 水量不平衡

（1）尾矿库除了接收选矿装置尾矿浆，分水岭以内山坡的雨水、上游矿井生产时抽出的地下水等全部流入库内[3]。按照气象条件，本地年蒸发量略大于降雨量。但是，在雨量丰富的时间段库内水位迅速上升，干滩持续缩短，影响到尾矿库运行安全。

（2）渣场自然蒸发量较大，回水在磷酸装置内部补充磷酸循环水、生产工艺水等，库内水量较少，经常从磷酸装置补充大量工艺水，冬季生产尤为突出。

2.2 渣场回水管线结垢

基于尾矿库水量过剩和渣场的水量不足[4]，2016 年曾经进行“两库平衡”，将未经处理的尾矿回水接到磷酸装置，部分替代工艺补水。随着渣场水中Na+、K+、F-等杂质富集越来越多，进入冬季后环境温度下降，回水中K2SiF6、Na2SiF6饱和结晶析出并附着在回水管道内壁，严重时流通截面不到正常的30%，造成回水量严重不足。为了维持生产，磷酸装置不得不补充其他生产水。

2.3 尾矿水硬度高

选矿药剂含复杂有机物，正、反浮选分别为碱性、酸性环境，反浮选生产加入的强酸溶解固相中的钙镁成为离子状态，导致精矿浓密溢流水硬度超高。而高硬度水无法在其他装置使用，如果直接用于磨矿则选矿药剂用量明显增加，硬度进一步升高，造成恶性循环，不得不使用“双碱法”来降低硬度。

2.4 一次水用量较大

公司一次水使用量一直居高不下，单位产品的水消耗也超过设计值，因此需要采取必要的节水措施。表1 为公司历年的一次水消耗情况。

表1 公司一次水消耗情况

3 梯级利用措施

3.1 修建环保池

2007 年，公司建成两台1000 m3环保池，将厂区所有装置出水、包括下雨的地表水全部收集到此。由于磷酸装置调渣浆对水质要求不高，以此直接作为调渣浆水可以减少工艺水用量。此外，厂内肥料转运不可避免有少量损失，会随着雨水流到环保池，还可以间接回收养分。如果遇到暴雨，初期雨水仍然可以回收。2012 年，二期投运时又建成一台2000 m3环保池，可以实现化工厂区水“零排放”。

3.2 修建简易截洪沟

尾矿库建于20 世纪90 年代，当时原矿以直磨为主，浮选尾矿较少，尾矿水也较少，库区雨水大量存于库中。之后上游修建了3 个矿井，地下水全部抽到库中，每天排出量6000 m3左右。近几年来国家对环保的要求越来越高，落实尾矿库“零排放”的难度越来越大。2019 年，公司在库区西边山坡修建简易截洪沟，将分水岭以下截洪沟以上区域雨水引到库外，汇水面积减少8%左右，每年减少入库雨水30 万吨。

3.3 化工厂区清污分流

（1）化工厂区雨水基本全部回收，暴雨的初期水也必须回收，密切关注天气预报，提前降低环保池水位，严格监测环保池水质，久雨的地表水指标合格外排。

（2）办公区域生活排水进行分流，进入污水处理站暂存、沉降。脱盐水站阳床、阴床再生水也到污水处理站中和，分批送磷酸装置作为石膏调浆水使用。

（3）各装置的酸性水都汇集到区域防腐地槽，本装置回收，多余部分送污水处理站暂存。中性的“跑冒滴漏”经下水道汇集到环保池，也在磷酸装置回用。

（4）磷酸浓缩、矿浆正浮选、熔硫等是蒸汽使用较大工序，建立和完善蒸汽冷凝水收集系统，送至除氧器作为锅炉给水，实现冷凝液全部回收。

3.4 渣场回水冲反浮选泡沫

磷矿反浮选工作在酸性条件下进行，生产过程中上浮的尾矿泡沫需要用水冲到下游设备。而渣场回水为酸性水，性质十分接近，且回水管线从选矿装置附近经过。从2016 年开始试用渣场回水冲反浮选泡沫，节水效果很好。

3.5 王集矿井下水用于磨矿

（1）王集生产区与化工生产厂区相距9 km，但王集矿井口与磨矿装置相邻。随着近年开采深度加深，地下水使用量加大，从矿井抽出的地下水正好作为磷矿石的磨矿用水。

（2）在山坡修建小型蓄水池，经沉降去除悬浮颗粒，井下水还可以用于机泵的冷却密封水，然后再回收用于磨矿。

4 总结

2014 年公司基本上实现了“零排放”的目标，只有持续暴雨的后期雨水才排放。经过近几年采取的一系列技术和管理措施，最终产品的一次水消耗持续下降，由2016 年的7.88 t/t下降到2020 年的4.71 t/t，按照最终产品年产量95 万吨计算，平均每年节水75.3 万吨。随着中水重复利用率逐步提高，两库回水量也逐年加大（表2）。

表2 公司历年两库回用水量情况 kt

实践证明，公司所采取的生产水的梯级利用办法，充分体现了水资源的“优质优用，低质低用”原则，既取得较好的经济效益，还提高了环保抗风险能力。