有色金属矿山给排水系统设计分析范文

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摘要：给排水系统是有色金属矿山企业的基础设施，给排水系统的稳定运行是矿山生产稳定运行的必要条件。本文通过具体项目简单介绍了，在设计时如何制定给排水系统方案、选定管道参数以及布置管道，从而设计出最佳的给排水系统方案。

关键词：有色金属矿山；给排水系统设计；管道布置

有色金属矿山给排水设计的主要任务是满足采矿工程、选矿工程，配套的生活区及办公区等生产和生活用水对水质、水量和水压的要求；同时要将生产及生活产生的污废水有组织的收集并处理后回用或达标排放[1]。有色金属矿山企业给排水设计与城市给排水设计相比有许多相似之处，但有具有特殊性[2]。具有以下特点：①由于大部分允许开采的矿产资源地处偏远地区，远离城市、无市政配套设施，因此矿山要满足正常生产、生活需要需自成给排水体系。②生产用水量大，从环保节水角度需考虑生产回水重复利用。③不同用水点对水质、水量和水质要求差异较大，因此给排水系统复杂，需要针对矿山实际情况进行分区、分压及分质供水。因此给排水设计在整个矿山工程设计过程中显示出了其重要的作用。如果设计不合理，不但会影响采选工艺的正常生产，还会对环境造成危害[1]。本文以黑龙江省某有色金属矿山设计项目为例，对有色金属矿山企业给排水系统设计做一些探讨。

1给排水系统方案制定

本项目地处偏远地区无市政配套设施，因此整个矿山自成给排水体系。首先制定给排水系统方案，本工程共分为给水、回水及排水三大系统。

1.1给水系统矿山给水系统根据用途的不同可分为生活、生产、消防及冷却水给水系统。由于本项目矿山远离市区，无市政给水管网，因此需自建水源取水系统。水源地离矿山约20km，为保证生产连续进行，避免事故停水或水源地供水不稳定影响生产正常运行，在矿区设置生产新水水池，水池一般按储存8～10h生产用水量容积设计。同时考虑二次增压能耗大以及给水系统稳定性，一般采用重力供水方式，采矿及选矿大部分生产新水用水点压力要求通常为0.4MPa左右，因此生产新水水池设置于高于选厂场地标高约50m左右的山坡上，部分压力要求较高的用水点可采用局部加压方式供水。选矿工艺及采矿工艺生产用水水质要求不高，本工程取水水源水质即可满足要求。从矿区高位生产新水，通过生产新水管道输送至采矿工艺及选矿工艺各生产新水用水点。矿区生活区、厂区生活用水及锅炉房补充水等用水点对水质要求较高，部分新水经过生活饮用水一体化净水设施处理达到《生活饮用卫生标准》后，通过生活水管道系统供矿山生活用水使用。消防用水储存于生产新水水池内，同时采取保证消防水不做他用的措施。厂区内大多为丁、戊类单层厂房，根据规范要求设置室内外消火栓给水系统，水池出水可满足消防供水压力。从消防水池设消防给水管网至厂区。本工程选矿工艺中磨机电机等设备需要大量冷却水冷却，因此需设置循环冷却水系统。冷却循环水管道系统，包括冷却循环给水管道系统及冷却循环回水管道系统。冷水通过冷却循环给水管道输送至选矿设备，冷却排出的升温水通过冷却循环回水管道输送至冷却塔进行冷却，冷却后进冷水集水池循环使用。

1.2回水管道系统选矿工艺生产用水量较大，精矿及尾矿中含有大量水，因此需考虑生产用水重复利用。生产回水管道系统，包括生产回水加压管道系统和生产回水供水管道系统。考虑到生产回水供水系统稳定性，设高位生产回水水池，水池按储存4～6h生产回水量容积设计，生产回水水池设置于高于选厂场地标高约50m左右的山坡上。生产回水通过生产回水加压管道系统输送至高位生产回水水池后，再通过生产回水供水管道系统重力输送至采矿工艺及选矿工艺各生产回水用水点。回水分为厂前回水及尾矿库回水。精矿浓缩池溢流水、尾矿浓缩池溢流水及过滤滤液等厂前回水经水泵加压后通过生产回水管道系统输送至高位回水水池。尾矿矿浆浓密后浓度约为55%，因此进入尾矿库尾矿矿浆仍含有大量水，同时选矿工艺中的除尘废水，冲洗废水以及厂区溢流跑漏的废水等随尾矿浆一并进入尾矿库中。根据环保要求尾矿库内水不能排放至下游，且从节水角度考虑，尾矿库内设回水设施。尾矿矿浆在尾矿库内沉淀澄清后经库内浮船回水泵站，通过生产回水管道系统输送至高位回水水池。

1.3排水管道系统本工程矿山排水管道系统包括生活污水排水管道系统和生产排水管道系统。不包含雨水排水管道，矿山雨水主要通过排水沟排除。生产排水包括采矿井下涌水及选矿生产排水。矿区生活区、选矿车间卫生间等生活污水经化粪池预处理后，与经隔油池处理后的食堂含油废水通过生活污水排水管道系统汇集，经一体化生活污水处理设施处理，达到标准后回用至生产回水水池。采矿井下涌水一般水质较好，通过简单沉淀澄清后可直接进入生产新水管道系统，作为生产新水补充水用于生产。选矿生产工艺过程中生产废水一般通过流程或者生产排水管道系统进入浓密机或者尾矿库，通过厂前回水和尾矿库回水进入回水系统循环使用，实现矿山工艺废水零排放。整个矿山室外给排水管道系统示意图如图1所示。综上可知，整个矿山室外给排水管道系统较为复杂，因此设计时首先要根据工艺等对水质不同要求，制定室外给排水系统方案。

2给排水管道参数设计

给排水系统设计在满足环保、安全要求的前提下，既要满足整个矿山用水和排水要求，同时也要考虑经济性。因此管径及管材的选用时需考虑以上三点要求。

2.1管径的确定给排水管道管径应根据流体的流量、性质、流速及管道允许的压力损失等确定。在经济流速确定的前提下，管径的选择与流量有直接关系，因此流量和水量的准确计算至关重要。矿山总水量包括生活、生产及消防用水量。矿山用水量计算时宜分别列表计算采矿工程、选矿工程及生活区用水量，同时需要区分不同用水水质，计算生产新水、生产回水、冷却循环水及生活用水量。管径的选择主要以近期为主，同时根据管道性质决定是否适当考虑矿山远期发展要求。以项目为例，水源取水设施一般一次性建成，水源输水管线管径满足远期发展要求。矿区其他给排水管道管径以近期矿山规模计算的用水量来选择，无特殊要求时，一般再考虑1.1的生产波动系数即可。

2.2管材的选择给排水工程管材的选择需要根据给排水工程的实际情况，进行择优选择，按照不同的特性，选择适合当地环境标准的管材。给排水管材的选用一般遵循以下原则：①管道的安全性与卫生性。根据环保健康与安全要求，选用给水管材必须满足卫生环保要求。尤其是生活给水管道，选用管材必须符合国家现行有关产品标准的要求，确保运输过程中的水质卫生情况。②管材的实用性。即选用的管材必须满足使用要求，首先要求管道在运输压力及温度环境下要具有足够强的机械强度，其次管道内还具有良好耐腐蚀性。确保所选的材料能够具有较强的环境适应性。③管材的经济性。设计时应该选择既经济，又具有良好性能和安装维修方面的管材。

3给排水管道布置

对给排水管道进行布置、设计时应结合整个矿山总图规划。在管线设计过程中，要充分考虑管线的可用性，在可用性的基础上再考虑安全性。此外，还需对管线布置的简洁性和美观性进行优化。给排水管道布置、设计包含以下内容：（1）管道布置形式的选择。管道布置形式可分为环状管网和枝状管网。本项目室外消防给水管网采用环状管网，供水可靠，满足消防给水系统设计要求；其他生活及生产给水管网均采用枝状管网，管网构造简洁，层次清晰，节省管材，有利于节省投资。（2）管道保温措施的选择。本项目位于北方地区，冬季气温较低，管道需要考虑防冻问题。管道可以外包保温层明设或埋地敷设在土壤冰冻线冻土层以下保温。本项目经技术经济比较，采用埋地敷设方式，管顶覆土深度位于土壤冰冻线以下0.15m。（3）管道敷设。给排水管道布置时应遵守“压力管让重力管，小管径让大管径，支管让干管”的原则。管线交叉时，优先设计重力管，然后再进行压力管设计。本项目污水排水管为重力管，设计时先干管后支管，做到管线最短、管径最小、埋深最小，充分发挥出重力的作用。优先设计主管道以及管径较大的管道，尽量保证管线布置水平，避免出现交叉、打弯等情况，且主管道应尽量靠近最大用户布置。本项目中回水供水管主管管径DN1000，主要回水用水点为选矿厂房，因此优先在选矿厂房旁布置回水供水管道。

4结语

给排水系统是有色金属矿山企业的基础设施，给排水系统的稳定运行是矿山生产稳定运行的必要条件。合理的方案，不仅能够提升给排水系统的有效性与可持续性，还对矿山环保、安全等工作都会产生重要影响。因此设计合理、经济的给排水系统，对于建设绿色、节能矿山有着重要意义。

参考文献

[1]赵晓凤.有色金属矿山企业给排水设计探讨[J].云南冶金，2016，45（5）：75~78.

[2]刘桂珍.浅谈有色金属矿山工程的给排水设计[J].甘肃冶金，2007，29（3）：39~40.

[3]王艳琴，杨高元.市政给排水管道布置设计方法研究[J].建材与装饰，2016，6：81~82.

作者：王丽平 单位：紫金矿业建设有限公司厦门设计分公司