小麥地磷尾礦庫水平衡分析及零排放實踐

馬江典

摘 要：長江經濟帶總磷污染分布與磷礦企業分布具有一定相關性，根據磷礦浮選工藝、尾礦成份、滲濾液水質分析及尾礦庫壩體防滲情況，對小麥地磷尾礦庫的水量平衡進行核算、分析，掌握尾礦庫進水、出水變化情況，為廢水零排放提供依據，并提出設置地下監控井進行定期監控措施，預防環境風險的發生，保障下游水質安全。

關鍵詞：磷礦;尾礦庫;水平衡;氣象資料

1磷礦資源及選礦現狀概況

1.1磷礦資源概況

磷礦石是磷肥、磷化工以及其他相關工業的主要礦物原料，我國是磷資源大國，據國土資源部儲量通報，截止2017年底共有磷礦礦產598處，查明資源儲量252.84億噸（礦石量，下同），集中分布于南方的長江經濟帶區域，湖北、云南、貴州、四川和湖南五省磷礦儲量達到217.09億噸，占全國總儲量的85.86%。其中云南49.47億噸占總儲量的19.7%，磷資源分布呈現“南多北少”的局面。

1.2白蠟山浮選廠基本情況

白臘山200萬t/a浮選廠，位于昆明市西山區海口鎮桃樹村白臘山，礦石均來自海口磷礦露天開采礦山，出礦品位22.5%～24.8%，選出的精礦品位為30.5%，小麥地磷尾礦庫為白臘山浮選廠配套工程，用于儲存浮選廠產出的尾礦。

浮選廠浮選工藝流程，破碎流程采用三段一閉路破碎流程;磨礦流程采用一開、一閉的兩段閉路流程;選礦流程采用正反浮選流程，即正浮選采用一次粗選作業，反浮選采用一粗一掃的流程。

2小麥地磷尾礦庫概況

2.1小麥地磷尾礦庫基本情況

小麥地磷尾礦庫位于西山區海口鎮小場村西側約600m，尾礦庫場地為一大致南西～北東走勢的狹長溝谷，地勢南東高，北西低，溝谷呈“V”型谷地，地貌上屬中山侵蝕剝蝕地貌形態。該尾礦庫按總體規劃需分三期完成建設，目前正在實施三期加壩工程，壩頂標高由二期2142m增加15m至2157m標高，總壩高達85m，總庫容達1112萬m3，尾礦庫放礦方式采用上游法中的壩頂分散放礦，尾礦通過管道輸送到尾礦庫，采用濕排法堆渣，屬于三等尾礦庫。

2.2尾礦防滲情況

2.2.1壩體防滲與反濾

尾礦壩壩體上游坡面鋪設HDPE土工膜防滲，該土工膜可等效為厚1.5m，滲透系數1×10-7cm/s的粘土斜墻。壩體與基巖接觸面以及壩體與排滲棱體接觸面設置反濾層，反濾材料采用無紡土工布，土工布鋪設兩層。土工布上、下均鋪設300mm厚的砂礫保護層。壩體下游坡面采用干砌塊石護坡。

2.2.2庫區防滲

尾礦庫一期工程對庫區2105m水平以下的岸坡、庫底、尾礦壩內坡面均鋪設了防滲墊層。庫內尾粉土之上鋪設300mm厚的碎石土層，碎石土層之上鋪設200mm的碎石，碎石之上鋪設100mm的粗砂墊層，粗砂墊層之上鋪設2mm厚的HDPE土工膜，總鋪設面積80922m2。二期工程對岸坡采用掛網噴射混凝土進行庫區防滲。

3小麥地磷尾礦庫水平衡分析

3.1尾礦庫水量平衡計算

庫內尾礦廢水及大氣降水部分經大氣蒸發耗損、部分由庫內滲漏至下伏地層、部分由尾礦渣截留，部分通過滲濾液回水系統返回浮選廠作為生產用水使用。尾礦庫的水量盈余情況按下式進行計算：

式中：△Ww——尾礦庫盈余水量;WW——尾礦帶入水量;Wr——尾礦庫區降雨量;Wz——尾礦庫區蒸發量;Ws——尾礦庫區滲漏量;Wk——尾礦渣內殘留水量;Wh——尾礦庫滲漏液回水量;

3.1.1尾礦帶入水量（Ww）

浮選廠的浮選規模為200萬t/a，精礦產出率69.11%，精礦產量138.2萬t/a，尾礦量61.8萬t/a，尾礦漿首先進入尾礦濃密機，溢流水經處理后返回高位水池，供選礦使用。尾礦漿濃度濃密前25%，濃密后40%，進入尾礦庫水量92.7000萬t/a。

3.1.2尾礦庫區降雨量（Wr）

根據小麥地磷尾礦庫設計資料，尾礦庫壩址以上最大匯水面積（包括庫區的匯水面積和現狀截排水溝以下的匯水面積）為1.05km2，其中庫區淹沒線范圍以內匯水面積0.30km2，淹沒線以外截洪溝以內匯水面積0.75km2，對應的調洪庫容為13.56萬m3。

由于庫區設置防滲措施，因此，庫區內徑流系數計算取1.0，淹沒線范圍外為林地及灌木草叢，徑流系數取0.5，尾礦庫降雨量51.7614萬m3。

3.1.3蒸發量（Wz）

尾礦庫蒸發包括干灘蒸發及水面蒸發。尾礦庫蒸發量=水面面積×多年平均蒸發量×ε1+干灘面積×0.59×ε2×多年平均蒸發量。蒸發量統計32.99018萬m3。

3.1.4尾礦庫區滲漏量（Ws）

尾礦庫壩體為不透水壩體，庫內及壩體上游坡面整體鋪設防滲層，在不發生破裂及事故情況下，尾礦庫廢水不發生泄漏。因此，本次水平衡計算不考慮尾礦庫區廢水滲漏。

3.1.5尾礦渣內殘留水量（Wk）

根據尾礦庫設計資料，尾礦庫尾礦堆積濕容重γd為2.526t/ m3;真比重γg為2.88t/m3。尾礦庫沉積渣截留水量統計3.006萬m3。

3.1.6尾礦庫滲漏液回水量（Wh）

根據現有浮選廠水平衡分析，尾礦庫回水155.9904萬t/a。

4水量平衡結果分析

按照計算多年平均降雨量情況下庫內水平衡表分析，全年入庫水量小于出庫水量，全年虧水量為47.5252萬m3，其中9月-次年5月均為虧水狀態，6月-8月為盈余水狀態，盈余月份共計3個月，共計盈余水5.2464萬m3，尾礦庫在壩下游已設置了6000m3的沉淀池、回水池各一個，尾礦庫調洪庫容為13.56萬m3，6月-8月盈余水可儲存在庫內及壩下沉淀池和回水池內，待旱季虧水時段作為浮選廠回水補充使用，可減少新鮮水用量。

5結論及建議

通過小麥地磷尾礦庫庫內水量平衡核算，在現有措施保障情況下，全年入庫水量小于出庫水量，通過尾礦庫調洪庫容及下游設置的3個單個容積6000m3的收集池進行調節，因此正常工況下該尾礦庫全年無廢水外排，能夠實現零排放目標。

參考文獻：

[1]傅英.海口磷礦擦洗尾礦浮選實驗研究.磷肥與復肥，2018（6）：41-43.

[2]方福躍，王靜明，曾勇.云南某磷礦浮選精礦與尾礦的工藝礦物學研究.云南冶金，2019（2）：18-25.