浮選車間水平衡測試及節水分析

李興海，祝青青，劉青青，郭映福(青海鹽湖工業股份有限公司，青海 格爾木 816000)

0 引言

由于特殊地理位置和干旱氣候的影響，格爾木市柴達木盆地內植被稀疏，覆蓋度低，土壤風蝕、鹽漬化嚴重，為典型的脆弱生態系統。區域內水資源不僅是支撐盆地社會經濟發展的戰略性經濟資源，更是地處干旱區的生態環境良性維持的重要物質基礎。若在國民經濟用水和生態環境用水之間調控不當，則會影響到水資源的可持續利用，生態環境用水與經濟社會用水協調難度較大。為避免無序的水資源開發導致生態環境惡化，必須以科學發展觀為指導，統籌生活、生產和生態環境用水，切實保護資源和環境，維系盆地生態系統良性循環，促進經濟、社會與自然協調發展。根據車間現狀產業規模及用水需求，依據國家相關產業政策、水資源管理要求、行業技術規范和標準，遵循節約用水、合理使用的原則，分析車間取水的合理性[1]；對車間各個用水環節進行合理性分析，確定項目合理取用水量，并對項目節水潛力進行分析，為此，文章以某浮選車間為例，通過水平衡測試分析工作梳理該項目取、供、用、耗、排水量及其關系，摸清用水工藝、用水性質，統計水計量設施、節水措施等基本情況，提出節水減排與高質量發展建議。

1 浮選車間工藝介紹

浮選車間采用冷分解-正浮選-洗滌法工藝生產氯化鉀，工藝過程為：用淡水將光鹵石礦冷分解，以鹽酸十八胺做捕收劑，二號油做起泡劑，對分解料漿進行浮選，得到的精礦過濾后，用少量淡水洗去氯化鈉，所得產品純度可達90%以上，尾鹽中的氯化鉀含量小于3%。車間主要生產工序為光鹵石分解，鉀石鹽浮選，粗鉀洗滌三個部分。鹵水經鹽田灘曬工藝，制成光鹵石礦，光鹵石原料通過推土機推至料倉后螺旋給料機給入皮帶輸送機，將光鹵石輸入送至結晶器，經淡水分解結晶后，加藥調漿后進行浮選。浮選后粗鉀泡沫產品由離心機脫除母液，再經淡水洗滌和離心機脫除母液后得到精鉀產品，再通過干燥、包裝得到最終成品。浮選工序產生的浮選尾鹽通過尾鹽泵排入尾鹽池，工藝流程如圖1所示。

圖1 浮選工藝流程圖

2 浮選車間水平衡實驗

2.1 水平衡實驗

文章以三元公司浮選車間氯化鉀生產系統用水單元的取水、用水、排水及主要用水設備的供用水狀況進行一次全面、綜合性的水量平衡實驗。具體步驟如下：(1)確定測試點位置，結合車間實際，選擇合適的測試方法；(2)確定測試時間，根據車間生廠周期、現階段的運行狀況，與車間相關人員確認后制定測試時間，根據用水確定測試順序；(3)現場實測和測試數據的認證、整理；(4)繪制浮選車間氯化鉀生產系統水平衡圖。

2.2 測試項目與方法

(1)浮選車間的取水量采用計量水表直讀法；(2)各車間的工段、工序水平衡測試采用管道流量計直讀法、超聲波流量計法、設備定額反推法和直接計算法等多種計量方法。

2.3 測試時段與測次

浮選車間采取四班兩倒工作制度，本次水平衡測試選擇車間連續正常生產的3 d，每24 h記錄一次，共取3次測試數據；分別統計各個用水子系統測點的用水情況，分析測試期間的用水是否合理，對數據進行適當的剔除、修正，對測試數據進行水平衡測試分析。

2.4 測試數據匯總

匯總的測試數據如表1所示。

表1 浮選車間測試數據匯總表 單位：m3

2.5 繪制水平衡圖

當前工況條件下水平衡圖如圖2所示。

圖2 當前工況條件下水平衡圖

3 用水指標分析及評價

車間用水主要為生活和生產過程中分解結晶、浮選、洗滌、離心等工序用水。用水較為單一，本文將根據職工人數及設備規模、母液濃度、循環量等，結合國家及地方用水定額標準對項目用水進行詳細分析。

3.1 生活用水系統

項目生活用水為0.5 m3/h(12 m3/d)，勞動定員為130人，反推其用水定額約為92.3 L/(人·d)(0.1 m3/d)，低于DB63/T 1429—2015《青海省行業用水定額》中“鎮綜合生活格爾木市170 L/(人·d)”的用水標準。

3.2 分解工序

本工序是將含鈉光鹵石加淡水和精鉀母液進行分解，使光鹵石中的氯化鎂轉入液相。主要設備為結晶器1臺，分解所使用的精鉀母液來自脫水工序離心機固液分離后的液體。現狀生產能力下，結晶器分解工序加淡水量為53.99 m3/h(西河水51.79 m3/h，配藥用水2.20 m3/h)，精鉀母液 155.99 m3/h，合計 209.98 m3/h。

3.3 浮選工序

本工序是分解后的料漿進入浮選設備進行氯化鉀和氯化鈉的分離，粗鉀泡沫回收至下一道工序，含氯化鈉尾鹽料漿排出至尾鹽池。浮選作業采用一次粗選，兩次精選，一次掃選；粗選由8臺浮選機串聯，精選各由四臺浮選機串聯，掃選為1臺浮選機構成，設備型號為SF-4。

現狀生產能力下，浮選工序用水量為203.05 m3/h(分解料漿178.81 m3/h，高鎂母液 24.24 m3/h)，浮選后有11.55 m3/h精鉀泡沫至洗滌工序，191.49 m3/h的含氯化鈉溶液到尾鹽池。

3.4 洗滌工序

本工序是將浮選作業后的粗鉀泡沫經過帶式過濾機實現固液分離后，濾餅加淡水進行洗滌，洗滌由4臺攪拌槽串聯使用。現狀生產能力下用水量為141.89 m3/h(濾餅 8.08 m3/h，西河水 26.68 m3/h，回用水107.14 m3/h)，洗滌后料漿141.89 m3/h至脫水工序。

3.5 脫水工序

該工序是將洗滌后的料漿運送至高位槽，通過液位差，一部分自流進入離心機，進行固液分離，一部分自流進入精鉀帶機進行固液分離。現狀生產能力下用水量為191.29 m3/h，其中離心機用水量135.22 m3/h(洗滌料漿106.42 m3/h，離心機沖洗水28.80 m3/h)，精鉀帶機用水量56.07 m3/h(洗滌料漿35.47 m3/h，帶機密封水、潤滑水等20.60 m3/h)，脫水后精鉀鉀母液184.79 m3/h，濕精鉀 6.50 m3/h。

3.6 干燥包裝

氯化鉀(含水量6.50 m3/h)經干燥(消耗水量6.45 m3/h)制成產品(精制氯化鉀，含水量0.05 m3/h)。

3.7 設備密封、冷卻

浮選車間需淡水密封的設備有帶式過濾機和真空泵，需冷卻的設備有浮選崗位尾鹽泵(4臺)，用水約14 m3/h，密封、冷卻水經收集回用于分解和浮選工序。

3.8 設備沖洗

因料漿含鹽量高，過濾機、離心機等設備易結鹽，需進行沖洗，估算用水4.0m3/h，設備沖洗水收集后回用于浮選工序。

4 節水潛力分析及建議

4.1 節水潛力分析及措施

(1)通過水平衡計算發現，生產過程中20.6 m3/h的淡水進入精鉀母液，造成精鉀母液淡化。通過水平衡計算，在結晶器中返回了155.99 m3/h的水(精鉀母液)，導致31.17 m3/h的水以溢流形式外排，浪費了水資源，同時也浪費了鉀資源，造成生產過程中KCl收率不高，建議通過工藝調整，將20.6 m3/h的精鉀帶機密封水單獨回收，減少精鉀母液淡化，從而節省新水使用。

(2)根據水平衡測試高鎂母液的量主要為浮選泡沫經粗鉀帶機脫水后所得，該部分水量數據較實際使用量要小，部分加工廠將車間地面沖洗水等匯集補充在高鎂母液中，造成高鎂母液淡化，影響車間收率同時造成水資源浪費，建議采用尾鹽水作為高鎂母液補充用于浮選調漿，減少淡水進入高鎂母液，提高浮選收率的同時，節約淡水資源。

(3)根據水平衡測試，車間真空泵密封水、冷卻水等設備用水全部收集于廢水收集池，返回生產系統進行使用，但也有部分設備用水直接外排，建議將外排設備用水全部回收使用，盡量減少新水使用。

(4)根據水平衡圖結合實際工藝情況進行分析，可以考慮將浮選外排尾液回收部分至結晶器工序使用，從而進一步減少淡水用量。同時可以考慮通過增加回收裝置回收真空泵耗水部分(主要為正空泵外排氣體中攜帶)。

4.2 優化后水平衡圖

優化后水平衡圖如圖3所示。

圖3 優化后水平衡圖

5 結語

通過浮選車間水平衡測試及節水分析，掌握了車間各工藝環節的用水現狀和問題，通過對現有用水狀況、節水潛力進行評價、分析，結合車間實際用水情況，提出了節水的措施和水平衡分析。優化后，車間整體用水可節約16.12 m3/h，較優化之前要節約用水6.91%。