有色金屬礦山給排水系統設計分析范文

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摘要：給排水系統是有色金屬礦山企業的基礎設施，給排水系統的穩定運行是礦山生產穩定運行的必要條件。本文通過具體項目簡單介紹了，在設計時如何制定給排水系統方案、選定管道參數以及布置管道，從而設計出最佳的給排水系統方案。

關鍵詞：有色金屬礦山；給排水系統設計；管道布置

有色金屬礦山給排水設計的主要任務是滿足采礦工程、選礦工程，配套的生活區及辦公區等生產和生活用水對水質、水量和水壓的要求；同時要將生產及生活產生的污廢水有組織的收集并處理后回用或達標排放[1]。有色金屬礦山企業給排水設計與城市給排水設計相比有許多相似之處，但有具有特殊性[2]。具有以下特點：①由于大部分允許開采的礦產資源地處偏遠地區，遠離城市、無市政配套設施，因此礦山要滿足正常生產、生活需要需自成給排水體系。②生產用水量大，從環保節水角度需考慮生產回水重復利用。③不同用水點對水質、水量和水質要求差異較大，因此給排水系統復雜，需要針對礦山實際情況進行分區、分壓及分質供水。因此給排水設計在整個礦山工程設計過程中顯示出了其重要的作用。如果設計不合理，不但會影響采選工藝的正常生產，還會對環境造成危害[1]。本文以黑龍江省某有色金屬礦山設計項目為例，對有色金屬礦山企業給排水系統設計做一些探討。

1給排水系統方案制定

本項目地處偏遠地區無市政配套設施，因此整個礦山自成給排水體系。首先制定給排水系統方案，本工程共分為給水、回水及排水三大系統。

1.1給水系統礦山給水系統根據用途的不同可分為生活、生產、消防及冷卻水給水系統。由于本項目礦山遠離市區，無市政給水管網，因此需自建水源取水系統。水源地離礦山約20km，為保證生產連續進行，避免事故停水或水源地供水不穩定影響生產正常運行，在礦區設置生產新水水池，水池一般按儲存8～10h生產用水量容積設計。同時考慮二次增壓能耗大以及給水系統穩定性，一般采用重力供水方式，采礦及選礦大部分生產新水用水點壓力要求通常為0.4MPa左右，因此生產新水水池設置于高于選廠場地標高約50m左右的山坡上，部分壓力要求較高的用水點可采用局部加壓方式供水。選礦工藝及采礦工藝生產用水水質要求不高，本工程取水水源水質即可滿足要求。從礦區高位生產新水，通過生產新水管道輸送至采礦工藝及選礦工藝各生產新水用水點。礦區生活區、廠區生活用水及鍋爐房補充水等用水點對水質要求較高，部分新水經過生活飲用水一體化凈水設施處理達到《生活飲用衛生標準》后，通過生活水管道系統供礦山生活用水使用。消防用水儲存于生產新水水池內，同時采取保證消防水不做他用的措施。廠區內大多為丁、戊類單層廠房，根據規范要求設置室內外消火栓給水系統，水池出水可滿足消防供水壓力。從消防水池設消防給水管網至廠區。本工程選礦工藝中磨機電機等設備需要大量冷卻水冷卻，因此需設置循環冷卻水系統。冷卻循環水管道系統，包括冷卻循環給水管道系統及冷卻循環回水管道系統。冷水通過冷卻循環給水管道輸送至選礦設備，冷卻排出的升溫水通過冷卻循環回水管道輸送至冷卻塔進行冷卻，冷卻后進冷水集水池循環使用。

1.2回水管道系統選礦工藝生產用水量較大，精礦及尾礦中含有大量水，因此需考慮生產用水重復利用。生產回水管道系統，包括生產回水加壓管道系統和生產回水供水管道系統。考慮到生產回水供水系統穩定性，設高位生產回水水池，水池按儲存4～6h生產回水量容積設計，生產回水水池設置于高于選廠場地標高約50m左右的山坡上。生產回水通過生產回水加壓管道系統輸送至高位生產回水水池后，再通過生產回水供水管道系統重力輸送至采礦工藝及選礦工藝各生產回水用水點。回水分為廠前回水及尾礦庫回水。精礦濃縮池溢流水、尾礦濃縮池溢流水及過濾濾液等廠前回水經水泵加壓后通過生產回水管道系統輸送至高位回水水池。尾礦礦漿濃密后濃度約為55%，因此進入尾礦庫尾礦礦漿仍含有大量水，同時選礦工藝中的除塵廢水，沖洗廢水以及廠區溢流跑漏的廢水等隨尾礦漿一并進入尾礦庫中。根據環保要求尾礦庫內水不能排放至下游，且從節水角度考慮，尾礦庫內設回水設施。尾礦礦漿在尾礦庫內沉淀澄清后經庫內浮船回水泵站，通過生產回水管道系統輸送至高位回水水池。

1.3排水管道系統本工程礦山排水管道系統包括生活污水排水管道系統和生產排水管道系統。不包含雨水排水管道，礦山雨水主要通過排水溝排除。生產排水包括采礦井下涌水及選礦生產排水。礦區生活區、選礦車間衛生間等生活污水經化糞池預處理后，與經隔油池處理后的食堂含油廢水通過生活污水排水管道系統匯集，經一體化生活污水處理設施處理，達到標準后回用至生產回水水池。采礦井下涌水一般水質較好，通過簡單沉淀澄清后可直接進入生產新水管道系統，作為生產新水補充水用于生產。選礦生產工藝過程中生產廢水一般通過流程或者生產排水管道系統進入濃密機或者尾礦庫，通過廠前回水和尾礦庫回水進入回水系統循環使用，實現礦山工藝廢水零排放。整個礦山室外給排水管道系統示意圖如圖1所示。綜上可知，整個礦山室外給排水管道系統較為復雜，因此設計時首先要根據工藝等對水質不同要求，制定室外給排水系統方案。

2給排水管道參數設計

給排水系統設計在滿足環保、安全要求的前提下，既要滿足整個礦山用水和排水要求，同時也要考慮經濟性。因此管徑及管材的選用時需考慮以上三點要求。

2.1管徑的確定給排水管道管徑應根據流體的流量、性質、流速及管道允許的壓力損失等確定。在經濟流速確定的前提下，管徑的選擇與流量有直接關系，因此流量和水量的準確計算至關重要。礦山總水量包括生活、生產及消防用水量。礦山用水量計算時宜分別列表計算采礦工程、選礦工程及生活區用水量，同時需要區分不同用水水質，計算生產新水、生產回水、冷卻循環水及生活用水量。管徑的選擇主要以近期為主，同時根據管道性質決定是否適當考慮礦山遠期發展要求。以項目為例，水源取水設施一般一次性建成，水源輸水管線管徑滿足遠期發展要求。礦區其他給排水管道管徑以近期礦山規模計算的用水量來選擇，無特殊要求時，一般再考慮1.1的生產波動系數即可。

2.2管材的選擇給排水工程管材的選擇需要根據給排水工程的實際情況，進行擇優選擇，按照不同的特性，選擇適合當地環境標準的管材。給排水管材的選用一般遵循以下原則：①管道的安全性與衛生性。根據環保健康與安全要求，選用給水管材必須滿足衛生環保要求。尤其是生活給水管道，選用管材必須符合國家現行有關產品標準的要求，確保運輸過程中的水質衛生情況。②管材的實用性。即選用的管材必須滿足使用要求，首先要求管道在運輸壓力及溫度環境下要具有足夠強的機械強度，其次管道內還具有良好耐腐蝕性。確保所選的材料能夠具有較強的環境適應性。③管材的經濟性。設計時應該選擇既經濟，又具有良好性能和安裝維修方面的管材。

3給排水管道布置

對給排水管道進行布置、設計時應結合整個礦山總圖規劃。在管線設計過程中，要充分考慮管線的可用性，在可用性的基礎上再考慮安全性。此外，還需對管線布置的簡潔性和美觀性進行優化。給排水管道布置、設計包含以下內容：（1）管道布置形式的選擇。管道布置形式可分為環狀管網和枝狀管網。本項目室外消防給水管網采用環狀管網，供水可靠，滿足消防給水系統設計要求；其他生活及生產給水管網均采用枝狀管網，管網構造簡潔，層次清晰，節省管材，有利于節省投資。（2）管道保溫措施的選擇。本項目位于北方地區，冬季氣溫較低，管道需要考慮防凍問題。管道可以外包保溫層明設或埋地敷設在土壤冰凍線凍土層以下保溫。本項目經技術經濟比較，采用埋地敷設方式，管頂覆土深度位于土壤冰凍線以下0.15m。（3）管道敷設。給排水管道布置時應遵守“壓力管讓重力管，小管徑讓大管徑，支管讓干管”的原則。管線交叉時，優先設計重力管，然后再進行壓力管設計。本項目污水排水管為重力管，設計時先干管后支管，做到管線最短、管徑最小、埋深最小，充分發揮出重力的作用。優先設計主管道以及管徑較大的管道，盡量保證管線布置水平，避免出現交叉、打彎等情況，且主管道應盡量靠近最大用戶布置。本項目中回水供水管主管管徑DN1000，主要回水用水點為選礦廠房，因此優先在選礦廠房旁布置回水供水管道。

4結語

給排水系統是有色金屬礦山企業的基礎設施，給排水系統的穩定運行是礦山生產穩定運行的必要條件。合理的方案，不僅能夠提升給排水系統的有效性與可持續性，還對礦山環保、安全等工作都會產生重要影響。因此設計合理、經濟的給排水系統，對于建設綠色、節能礦山有著重要意義。

參考文獻

[1]趙曉鳳.有色金屬礦山企業給排水設計探討[J].云南冶金，2016，45（5）：75~78.

[2]劉桂珍.淺談有色金屬礦山工程的給排水設計[J].甘肅冶金，2007，29（3）：39~40.

[3]王艷琴，楊高元.市政給排水管道布置設計方法研究[J].建材與裝飾，2016，6：81~82.

作者：王麗平 單位：紫金礦業建設有限公司廈門設計分公司