小麦地磷尾矿库水平衡分析及零排放实践

马江典

摘 要：长江经济带总磷污染分布与磷矿企业分布具有一定相关性，根据磷矿浮选工艺、尾矿成份、渗滤液水质分析及尾矿库坝体防渗情况，对小麦地磷尾矿库的水量平衡进行核算、分析，掌握尾矿库进水、出水变化情况，为废水零排放提供依据，并提出设置地下监控井进行定期监控措施，预防环境风险的发生，保障下游水质安全。

关键词：磷矿;尾矿库;水平衡;气象资料

1磷矿资源及选矿现状概况

1.1磷矿资源概况

磷矿石是磷肥、磷化工以及其他相关工业的主要矿物原料，我国是磷资源大国，据国土资源部储量通报，截止2017年底共有磷矿矿产598处，查明资源储量252.84亿吨（矿石量，下同），集中分布于南方的长江经济带区域，湖北、云南、贵州、四川和湖南五省磷矿储量达到217.09亿吨，占全国总储量的85.86%。其中云南49.47亿吨占总储量的19.7%，磷资源分布呈现“南多北少”的局面。

1.2白蜡山浮选厂基本情况

白腊山200万t/a浮选厂，位于昆明市西山区海口镇桃树村白腊山，矿石均来自海口磷矿露天开采矿山，出矿品位22.5%～24.8%，选出的精矿品位为30.5%，小麦地磷尾矿库为白腊山浮选厂配套工程，用于储存浮选厂产出的尾矿。

浮选厂浮选工艺流程，破碎流程采用三段一闭路破碎流程;磨矿流程采用一开、一闭的两段闭路流程;选矿流程采用正反浮选流程，即正浮选采用一次粗选作业，反浮选采用一粗一扫的流程。

2小麦地磷尾矿库概况

2.1小麦地磷尾矿库基本情况

小麦地磷尾矿库位于西山区海口镇小场村西侧约600m，尾矿库场地为一大致南西～北东走势的狭长沟谷，地势南东高，北西低，沟谷呈“V”型谷地，地貌上属中山侵蚀剥蚀地貌形态。该尾矿库按总体规划需分三期完成建设，目前正在实施三期加坝工程，坝顶标高由二期2142m增加15m至2157m标高，总坝高达85m，总库容达1112万m3，尾矿库放矿方式采用上游法中的坝顶分散放矿，尾矿通过管道输送到尾矿库，采用湿排法堆渣，属于三等尾矿库。

2.2尾矿防渗情况

2.2.1坝体防渗与反滤

尾矿坝坝体上游坡面铺设HDPE土工膜防渗，该土工膜可等效为厚1.5m，渗透系数1×10-7cm/s的粘土斜墙。坝体与基岩接触面以及坝体与排渗棱体接触面设置反滤层，反滤材料采用无纺土工布，土工布铺设两层。土工布上、下均铺设300mm厚的砂砾保护层。坝体下游坡面采用干砌块石护坡。

2.2.2库区防渗

尾矿库一期工程对库区2105m水平以下的岸坡、库底、尾矿坝内坡面均铺设了防渗垫层。库内尾粉土之上铺设300mm厚的碎石土层，碎石土层之上铺设200mm的碎石，碎石之上铺设100mm的粗砂垫层，粗砂垫层之上铺设2mm厚的HDPE土工膜，总铺设面积80922m2。二期工程对岸坡采用挂网喷射混凝土进行库区防渗。

3小麦地磷尾矿库水平衡分析

3.1尾矿库水量平衡计算

库内尾矿废水及大气降水部分经大气蒸发耗损、部分由库内渗漏至下伏地层、部分由尾矿渣截留，部分通过渗滤液回水系统返回浮选厂作为生产用水使用。尾矿库的水量盈余情况按下式进行计算：

式中：△Ww——尾矿库盈余水量;WW——尾矿带入水量;Wr——尾矿库区降雨量;Wz——尾矿库区蒸发量;Ws——尾矿库区渗漏量;Wk——尾矿渣内残留水量;Wh——尾矿库渗漏液回水量;

3.1.1尾矿带入水量（Ww）

浮选厂的浮选规模为200万t/a，精矿产出率69.11%，精矿产量138.2万t/a，尾矿量61.8万t/a，尾矿浆首先进入尾矿浓密机，溢流水经处理后返回高位水池，供选矿使用。尾矿浆浓度浓密前25%，浓密后40%，进入尾矿库水量92.7000万t/a。

3.1.2尾矿库区降雨量（Wr）

根据小麦地磷尾矿库设计资料，尾矿库坝址以上最大汇水面积（包括库区的汇水面积和现状截排水沟以下的汇水面积）为1.05km2，其中库区淹没线范围以内汇水面积0.30km2，淹没线以外截洪沟以内汇水面积0.75km2，对应的调洪库容为13.56万m3。

由于库区设置防渗措施，因此，库区内径流系数计算取1.0，淹没线范围外为林地及灌木草丛，径流系数取0.5，尾矿库降雨量51.7614万m3。

3.1.3蒸发量（Wz）

尾矿库蒸发包括干滩蒸发及水面蒸发。尾矿库蒸发量=水面面积×多年平均蒸发量×ε1+干滩面积×0.59×ε2×多年平均蒸发量。蒸发量统计32.99018万m3。

3.1.4尾矿库区渗漏量（Ws）

尾矿库坝体为不透水坝体，库内及坝体上游坡面整体铺设防渗层，在不发生破裂及事故情况下，尾矿库废水不发生泄漏。因此，本次水平衡计算不考虑尾矿库区废水渗漏。

3.1.5尾矿渣内残留水量（Wk）

根据尾矿库设计资料，尾矿库尾矿堆积湿容重γd为2.526t/ m3;真比重γg为2.88t/m3。尾矿库沉积渣截留水量统计3.006万m3。

3.1.6尾矿库渗漏液回水量（Wh）

根据现有浮选厂水平衡分析，尾矿库回水155.9904萬t/a。

4水量平衡结果分析

按照计算多年平均降雨量情况下库内水平衡表分析，全年入库水量小于出库水量，全年亏水量为47.5252万m3，其中9月-次年5月均为亏水状态，6月-8月为盈余水状态，盈余月份共计3个月，共计盈余水5.2464万m3，尾矿库在坝下游已设置了6000m3的沉淀池、回水池各一个，尾矿库调洪库容为13.56万m3，6月-8月盈余水可储存在库内及坝下沉淀池和回水池内，待旱季亏水时段作为浮选厂回水补充使用，可减少新鲜水用量。

5结论及建议

通过小麦地磷尾矿库库内水量平衡核算，在现有措施保障情况下，全年入库水量小于出库水量，通过尾矿库调洪库容及下游设置的3个单个容积6000m3的收集池进行调节，因此正常工况下该尾矿库全年无废水外排，能够实现零排放目标。

参考文献：

[1]傅英.海口磷矿擦洗尾矿浮选实验研究.磷肥与复肥，2018（6）：41-43.

[2]方福跃，王静明，曾勇.云南某磷矿浮选精矿与尾矿的工艺矿物学研究.云南冶金，2019（2）：18-25.