浆体管道输送项目滤后水处理工艺设计

浆体管道输送项目滤后水处理工艺设计

摘要：国内浆体输送项目起于上世纪八九十年代，但三四十年来一直发展缓慢，近年随着我国绿色环保发展要求的提高，国内浆体输送行业才得以进一步发展，并有工业项目逐步投产运行。每个项目浆体类别及滤后水去向不同，滤后水

处理措施也各不相同，滤后水所选用处理措施及处理效果已成本影响管道输送项

项目是否可持续重要影响因素之一。

关键词：管道输送、浆体、滤后水、除钙、中和、沉淀

1项目概况

本项目选矿厂已有100多年的选矿生产历史，主要将铁矿通过磁选分离出铁

精矿粉。精矿粉的运输一直采用铁路运输，铁路运输成本较高（运输成本约为

38.83 元/ 吨）。运输过程中精矿粉的抛洒浪费、污染及粉尘较大，对周边环境

污染较大，采用国铁运输线路能力有限，精矿输出受到制约。因此，在积极响应

国家绿水青山的环保政策下，南芬选矿厂结合铁精矿物料的特点、目前周边的交

通状况、运输距离等因素，决定建设南芬选矿厂精矿粉管道输送工程，实现精矿

粉的绿色运输，避免铁路运输造成的环境污染，同时为企业节约大量的运输成本。

根据终端用水单位要求，终端过滤车间滤后水需经度处理至用水单位要求后

方可接入终端用户回用水管网。

1.1设计进水水质

本次来水主要为环水泵房尾水，首端输送至终端的铁精矿浆体经圆盘过滤机

过滤后的滤后液，再经终端浓密机固液分离，浓缩机上清液溢流至终端环水泵房，在环水泵房中对悬浮物进行处理后的尾水即为本次水质升级系统进水。

为配合本次项目建设，业主单位于2023年7、8月间先后委托两家专业检测

公司对选矿厂现精矿过滤后水样进行检测，以作为本项目的进水预测参考用。

本次来水为环水泵房尾水。首端配制合格的铁精矿浆体经投加石灰乳将其pH 值调整到略超11，由隔膜泵经约28km矿浆输送管路输送至终端场站。在终端场站经圆盘过滤机过滤后的滤后液由滤液泵输送至终端浓缩机进行固液分离，浓缩机上清液溢流至终端环水泵房，在环水泵房中对悬浮物进行处理后的尾水即为本次水质升级系统来水。经本方案处理后出水，输送至板材厂生产用水系统，根据用水终端需求。

综合以上，拟定本方案新增水处理车间设计进出水水质如下表。

表1设计进出水水质指标

1.1.1项目规模

根据项目水平衡计算，本处理设施小时设计规模：~480m3/h，日处理水量：8700m3/d，工作制式：330天/年。

1.2工艺技术介绍

对比进出水水质，本次处理重点集中在pH、硬度、电导率、总溶解性固体等。原水由于在管输项目首端投加石灰乳以调节pH至11以上，以延缓原矿浆对管道

腐蚀，但也正是由于石灰乳的投加，导至终端原水pH值、硬度、溶解性固体、

电导率等均会出现不同程度超标。

分析辽两家检测公司最新出具的水质检测报告，选矿滤后水中硬度中钙硬度

占比约56%，经首端投加石灰乳调节pH值后，终端钙硬度占比预计超过70%。因

此本次方案对硬度的控制应重点应为pH回调与钙硬度去除。原水在首端加石灰

乳前总硬度约为总碱度的2倍，说明原水中仍存在一定量的非碳酸盐硬度，分析

原水中氯离子及硫酸根离子量也可验证这一结论。因此本项目利用投加碳酸盐可

达到较好的除钙效果。

由于工业用水中钙离子过高时，会导致在回收或循环利用的过程中，在管道

壁及设备壁产生结垢，一旦水管存在水垢，那么水管的流通截面会严重减小，水

的流动阻力也会加大，从而影响水循环的正常工作。硬度过大的水还会导致锅炉

内的管道热量分布不均匀，容易引起管道变形甚至损坏，严重时还会引起爆炸，

存在安全隐患，对人体健康造成威胁。为了减少钙离子在水处理设施运行及其它

危害，故要对过高的钙离子溶液进行除钙处理。

1.2.1除钙工艺

目前，钙离子的去除方法主要有离子交换法、纳滤膜法、化学沉淀法及二所

氧化碳除钙等方法。

本项目为精铁矿管道输送工程的附属项目，现场并不能供利用的烟道气等条件。离子交换法处理简单，效率高，处理量大，出水水质好，无二次污染，但离

子交换法使用的交换树脂容易失效，需经常更换再生，再生液难处理，造成处理

费用高且对预处理要求非常严格。本项目进水钙硬度较高，在进入离子交换法前，

建议需进行预处理。离子交换法在纯水上使用较多，其出水水质好，不仅会对钙

离子，对镁及其它金属离子等均会有较好去除效果。在本项目中仅针对钙离子去除，本次并不建议选用。目前可用于本项目的主要为化学沉淀法、膜分离法。

膜分离法能耗低、占地少、维护简单且处理效果稳定，但建造费用和运行费

用都较高。对于本项目仅需考虑钙离子去除，考虑投资相对较少的纳滤膜，目前

进口膜投资费用高达2~4万元/（m3水），国产膜投资约1~2万元/（m3水），

膜法适用于较难用其它法处理，规模相对较小或出水要求较高项目，本次项目设

计进水量约为8700m3/d，仅膜设备投资可达上千万。选用膜法处理，必然面对膜

膜浓缩后的浓水处置问题，每天产生量约870~1300m3，钙硬度高达8000mg/L，

此部分浓液仍需投入设备进行去除。在本项目中，进水钙硬度约1150mg/L，钙离

子量接近500mg/L，如先用膜法处理，则需增加化学预处理单元，以防止膜堵塞、保证膜系统稳定运行。纳滤膜使用周期一般厂家预估周期为5年左右，膜更换费

用折合到单位运行成本高达1元/（m3水）以上，考虑膜清洗、预处理、浓水化

学处理的药剂及用项目电和人工等相关直接运行成本，预估运行成本远超过1.7

元/（m3水）。整体工艺处理包括化学预处理+膜处理设施+浓水化学沉淀处理设

施+膜化学清洗设施。工艺设备较多，整体设备投资预估超过1500万。

化学加药除钙又称药剂软化，是根据溶度积原理，投加一些药剂（如石灰、

苏打）于水中，使之和水中的钙、镁离子反应生成难溶化合物如CaCO3和

Mg(OH)2，通过沉淀去除，达到软化的目的。

化学沉淀法利用硫酸根或碳酸钠对混合液进行除钙，主要反应如下所示：

Ca2++SO42-→CaSO4↓

Ca2++CO32-→CaCO3↓

传统化学沉淀法采用碳酸钠沉淀，操作简单、投资少、工艺成熟、处理效果

稳定。相对膜分离工艺，投资成本优势非常大，运行成本较低，无浓水处置问题、无膜化学清洗设施。工艺流程简短，维护与运行管理简单，处理效果稳定，应对

水质水量波动性好等特点。