孝義鋁礦綠色礦山建設(shè)實(shí)踐與發(fā)展

王長軍

(中鋁山西分公司孝義鋁礦， 山西 孝義市 032300)

0 前 言

礦業(yè)是社會發(fā)展和國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)。隨著我國現(xiàn)階段經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，礦產(chǎn)資源需求越來越大。據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，目前90%的一次能源、80%以上的工業(yè)原材料、70%以上的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料、30%以上的工業(yè)和居民用水都來自于礦產(chǎn)資源。我國目前共有各類礦山企業(yè)12萬多個，建設(shè)了300多座礦業(yè)城鎮(zhèn)，礦業(yè)職工總?cè)藬?shù)約2100多萬，按全國平均水平計算，工業(yè)總產(chǎn)值的30%和工業(yè)增加值的33%來自礦業(yè)[1-2]，可見礦產(chǎn)資源開發(fā)在我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的重要地位。但隨著我國環(huán)境污染和資源浪費(fèi)現(xiàn)象的日益嚴(yán)重，國家對環(huán)境污染和資源浪費(fèi)問題越來越重視，建設(shè)綠色礦山已成為礦山可持續(xù)發(fā)展的必由之路。

綠色礦山是一種全新的礦山發(fā)展模式，已被認(rèn)為是解決礦山可持續(xù)發(fā)展的最佳途徑。以保護(hù)生態(tài)環(huán)境、降低資源消耗、追求循環(huán)經(jīng)濟(jì)為目標(biāo)，將綠色生態(tài)的理念與實(shí)踐貫穿于礦產(chǎn)資源開發(fā)利用的全過程(礦山勘探、規(guī)劃與設(shè)計、礦山開發(fā)、閉坑設(shè)計)，體現(xiàn)了對自然原生態(tài)的尊重、對礦產(chǎn)資源的珍惜、對景觀生態(tài)的保護(hù)與重建，它著力于科學(xué)、低耗和高效合理開發(fā)利用礦產(chǎn)資源，并盡量減少資源儲量的消耗，降低開采成本，實(shí)現(xiàn)資源效能的最佳化[3-5]。

1 孝義鋁礦綠色礦山建設(shè)的目標(biāo)與原則

孝義鋁礦始建于1973年，前身為山西鋁廠孝義礦，隸屬于中國鋁業(yè)公司，2002年改制以后全稱為中國鋁業(yè)股份有限公司山西分公司孝義鋁礦。孝義鋁礦是中鋁山西分公司的主要供礦基地，位于山西呂梁山脈東南麓，共5個采礦區(qū)(一期克俄采礦區(qū)，二期西河底采礦區(qū)和民礦溫泉鄉(xiāng)聯(lián)辦礦采礦區(qū)，三期相王采礦區(qū)和采場采礦區(qū))設(shè)計年供礦380萬t、核準(zhǔn)采礦量325萬t/a，屬于露天開采鋁土礦礦山。

本礦區(qū)礦產(chǎn)資源豐富，有煤、鋁土礦、山西式鐵礦，這些礦產(chǎn)是地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)。區(qū)內(nèi)現(xiàn)有少量工礦企業(yè)，主要以煉鐵、采煤、采鐵、采鋁土礦為主，次有燒耐火磚、煉焦及其它加工業(yè)，擁有現(xiàn)代化的安全生產(chǎn)設(shè)施裝備，采、掘、運(yùn)機(jī)械化程度達(dá)到90%以上，對地方經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起著重要的促進(jìn)作用。

孝義鋁礦在建設(shè)綠色礦山的過程中，以資源合理利用、節(jié)能減排、保護(hù)生態(tài)環(huán)境和社區(qū)和諧為主要目標(biāo)，以開采方式科學(xué)化、資源利用高效化、企業(yè)管理規(guī)范化、生產(chǎn)工藝環(huán)保化、礦山環(huán)境生態(tài)化為要求，追求循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式，注重資源效益、生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會效益相互統(tǒng)一，從而最終將綠色礦業(yè)的理念與實(shí)踐貫穿于礦產(chǎn)資源開發(fā)利用的全過程。

2 技術(shù)改革

孝義鋁礦共有5個采礦區(qū)，現(xiàn)以一期克俄采礦區(qū)為例。

2.1 開采工藝的革新

為提高礦山經(jīng)濟(jì)效益，降低開采成本，孝義鋁礦采用“松土機(jī)-鏟運(yùn)機(jī)”工藝及“松土機(jī)-前裝機(jī)-汽車”聯(lián)合工藝方案替代了傳統(tǒng)的“潛孔鉆-電鏟-汽車”工藝方案。新工藝具有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1) 整個工藝流程簡單、工序少、設(shè)備機(jī)動靈活、實(shí)現(xiàn)了一機(jī)多能,并且該工藝只需要松土機(jī)和鏟運(yùn)機(jī)兩種設(shè)備就可以完成整個開采作業(yè)。

(2) 松土機(jī)可以破碎巖石和礦石，不需要穿孔爆破作業(yè)，因此可以省去采場內(nèi)壓風(fēng)系統(tǒng)和火藥加工系統(tǒng)。新工藝所需機(jī)械設(shè)備是以柴油為動力的設(shè)備，所以省去了采場內(nèi)的動力電源系統(tǒng)。

(3) 由于礦區(qū)內(nèi)不需要穿孔爆破，所以開采安全距離可由原來的400 m縮小為50～100 m，并且可以回收因安全距離的限制不能開采的大部分工業(yè)礦量，提高礦區(qū)回采率10%～20%。

(4) 新工藝生產(chǎn)效率很高，松土機(jī)可以有效的松碎軟巖，鏟運(yùn)機(jī)是水平鏟裝，所以在不同高度的開采階段，都可以高效的工作，特別是在開采三角帶和礦層清頂工作時更為有效，從而降低了礦石開采的損失和貧化。

(5) 鏟運(yùn)機(jī)的排土是一層一層鋪灑，有利于開采后的復(fù)土造田工作。

(6) 新工藝投資少，經(jīng)營費(fèi)低，經(jīng)濟(jì)效益好。

整個開采工藝可以為礦山節(jié)省投資667.7萬元，年經(jīng)營費(fèi)降低352萬元，礦山剝離28 a總經(jīng)營費(fèi)可以降低9856萬元，直接工人勞動生產(chǎn)率提高50%以上。

2.2 破碎系統(tǒng)革新

鋁礦礦區(qū)將原有二段一閉路流程改為三段一閉路流程。具體的革新過程為：除粗碎設(shè)備(國產(chǎn)900×1200顎式破碎機(jī))按同型號更新外，另增加一臺進(jìn)口細(xì)碎單缸液壓圓錐破碎機(jī)(H3800F，排礦口尺寸為10～15 mm，N=132 kW)，將原有的中間型彈簧圓錐破碎機(jī)更換為進(jìn)口的中碎單缸液壓圓錐破碎機(jī)(H3800EC，排礦口尺寸為25～30 mm，N=132 kW)，將原有的1500×3200 mm懸吊式單層振動篩分機(jī)更換為國產(chǎn)座式1800×3600 mm雙層振動篩分機(jī)。將4#返礦皮帶延長，使中碎后的礦石從4#皮帶機(jī)進(jìn)入細(xì)碎圓錐破碎機(jī)。將3#皮帶機(jī)延長，使細(xì)碎后的礦石卸入3#皮帶機(jī)，再由3#皮帶機(jī)轉(zhuǎn)到篩分間進(jìn)行篩分。篩上礦石又經(jīng)4#返礦皮帶機(jī)進(jìn)入細(xì)碎圓錐破碎機(jī)細(xì)碎。如此進(jìn)行循環(huán)破碎。篩下礦石則通過5#皮帶機(jī)運(yùn)至索道裝礦站，這樣構(gòu)成三段一閉路破碎工藝系統(tǒng)。

2.3 破碎站電氣系統(tǒng)改造

孝義鋁礦一期破碎站碎礦流程采用二段一閉路破碎流程。具體是由一臺1800 kVA，35 kV/6.3 kV變壓器供電，在粗碎間設(shè)有高壓配電室(GG1A型高壓配電柜7塊)，變壓器室(SJL-560/6/0.4變壓器一臺)，低壓配電室(BSL-6型低壓配電屏6塊)，控制室(RK-1控制信號盤3塊，控制操作臺1塊)。其中圓錐破碎機(jī)(280 kW)為高壓電機(jī)，由高壓配電室進(jìn)行配電，其余電機(jī)為低壓電機(jī)，由低壓配電室進(jìn)行配電。對于工藝流程上的電機(jī)采用傳統(tǒng)繼電器進(jìn)行控制保護(hù)，在控制室設(shè)集中操作臺進(jìn)行集中控制。就地設(shè)現(xiàn)場操作箱，對電機(jī)進(jìn)行單機(jī)就地控制。

改造工藝方案為：增加一段細(xì)碎，形成三段一閉路。負(fù)荷有變化的設(shè)備為：中碎圓錐破碎機(jī)(原為1臺280 kW，6 kV，現(xiàn)改為132 kW，380 V)，振動篩分機(jī)(原為2臺10 kW，現(xiàn)改為2臺15 kW)，新增1臺細(xì)碎圓錐破碎機(jī)(132 kW)，新增1條皮帶輸送機(jī)(7.5 kW)，新增低壓負(fù)荷為281.5 kW，增加1臺1000 kVA變壓器替代原變壓器。

由于原配電室內(nèi)電氣設(shè)備已使用20 a左右，電氣設(shè)備陳舊，維護(hù)極不方便，所以更換原配電室內(nèi)所有電氣設(shè)備(高低壓配電柜、控制柜及變壓器)，并將原控制系統(tǒng)由傳統(tǒng)繼電器控制改為PLC邏輯程序控制，達(dá)到智能化控制。

2.4 暖通工程改造

改造方案：中碎圓錐破碎機(jī)(原為1臺280 kW，6 kV，現(xiàn)改為132 kW，380 V)，振動篩分機(jī)(原為2臺10 kW，現(xiàn)改為2臺15 kW)采用原有的通風(fēng)除塵系統(tǒng)，對現(xiàn)有的密閉排風(fēng)罩均進(jìn)行更換，其排風(fēng)量不變。新增1臺細(xì)碎圓錐破碎機(jī)(132 kW)上部設(shè)置密閉排風(fēng)罩，排風(fēng)量為4000 m3/h、下部排風(fēng)量為3850 m3/h，新增1條皮帶輸送機(jī)(7.5 kW)的轉(zhuǎn)運(yùn)點(diǎn)增設(shè)密閉排風(fēng)罩，其排風(fēng)量為4000 m3/h，整個破碎車間均為一個除塵系統(tǒng)。除工藝設(shè)備更換的密閉排風(fēng)罩外，其余按原設(shè)置的密閉排風(fēng)罩，系統(tǒng)風(fēng)量為90000 m3/h。除塵系統(tǒng)設(shè)備不變，利用現(xiàn)有的布袋除塵器，濾帶需經(jīng)常更換，風(fēng)機(jī)更換，將Y4-13-11NO18離心風(fēng)機(jī)更換為G4-73NO18D離心風(fēng)機(jī)，含塵氣體經(jīng)布袋除塵器凈化后，由離心風(fēng)機(jī)排出室外。

2.5 環(huán)境保護(hù)

2.5.1 廢氣處理

在礦山處于工作條件時，氣體污染物主要來自原礦采掘、裝卸、運(yùn)輸?shù)壬a(chǎn)過程中的設(shè)備，并且主要為燃油尾氣和粉塵。

尾氣的主要成分是SO2、CO、NO2、Pb等，屬移動型污染，排放分散，且單體排氣量較少，故直接排放。

粉塵主要成分是Al2O2和SiO2。因此在機(jī)械作業(yè)時，對作業(yè)區(qū)及運(yùn)輸線采用灑水車定期進(jìn)行灑水降塵；對破碎和篩分工段產(chǎn)生的粉塵采用袋式收塵器進(jìn)行密閉排風(fēng)除塵，凈化后廢氣由排氣筒排空，凈化后的廢氣符合《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》GB16297-1996中顆粒物最高允許排放濃度(120 mg/m3)的規(guī)定。

2.5.2 噪聲處理

礦區(qū)噪聲主要來自采掘機(jī)械、運(yùn)輸車輛和破碎及篩分等工序的機(jī)械設(shè)備。

在破碎、篩分等工序作業(yè)時，除設(shè)置輕型鋼結(jié)構(gòu)隔音操作室外，對于噪聲較大的設(shè)備，如顎式破碎機(jī)等設(shè)備，采取基礎(chǔ)防震，安裝隔震器和隔震墊，還設(shè)置消聲器及吸聲設(shè)施，將噪聲的發(fā)生及危害降至最低限度。

2.5.3 綠化

運(yùn)營期間，以恢復(fù)露天境界施工階段破壞的植被為主，在露天采場周邊種植防護(hù)林帶(不小于10 m寬)進(jìn)行綠化補(bǔ)償，在排泥庫干坡栽種耐旱、耐貧瘠植物等，在房前屋后種植常綠喬灌木，以補(bǔ)償由于建設(shè)引起的植被破壞，恢復(fù)礦區(qū)生態(tài)，美化礦區(qū)環(huán)境。

采區(qū)服務(wù)期滿后，對露天采場進(jìn)行復(fù)墾，在階梯式臺階上適當(dāng)復(fù)土，種植先鋒植物如藤蔓型或低矮植物，其初期功能以恢復(fù)綠化為主，隨后視具體條件再進(jìn)行植樹造林。

2.5.4 滑坡防治

防治滑坡的工程中，主要采取以下措施：

(1) 護(hù)坡、砌筑擋墻：修筑道路及部分地表構(gòu)筑物過程中，對采場和選廠部分地形稍陡地段采取護(hù)坡、砌筑擋墻等措施；或采取降緩坡度或臺階狀開挖。

(2) 切坡植被恢復(fù)，對已存在滑坡，采取降緩坡度，分級別放坡，坡面覆土、覆綠的方法進(jìn)行處理。

(3) 部分已發(fā)生滑坡地段、部分道路靠上一側(cè)修建截水排水溝。

2.5.5 泥石流防治

泥石流的防治過程中，采取的措施有：

(1)廢石集中在臨時堆場堆放，嚴(yán)禁亂堆濫放。

(2)修建截水排水溝。在廢石臨時堆場上方挖橫向排水溝，截取山坡上的雨水；在廢石臨時堆場左右兩側(cè)挖豎向排水溝并與橫向排水溝相連，將水通過排水溝集中排放。

(3)廢石臨時堆場下方及兩側(cè)建擋墻。

(4)及時處理廢石，切斷泥石流形成的松散物質(zhì)來源。

3 結(jié) 論

綠色經(jīng)濟(jì)已成為全球可持續(xù)發(fā)展領(lǐng)域的新趨勢。綠色礦山建設(shè)以科學(xué)發(fā)展觀、可持續(xù)發(fā)展為理念，以合理統(tǒng)籌協(xié)調(diào)資源、環(huán)境、社會效益為目標(biāo)，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)礦業(yè)發(fā)展模式，是實(shí)現(xiàn)我國礦業(yè)經(jīng)濟(jì)與資源產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域綠色發(fā)展的戰(zhàn)略選擇。綠色礦山是發(fā)展綠色礦業(yè)的基礎(chǔ)。綠色礦業(yè)是構(gòu)筑我國綠色經(jīng)濟(jì)重要的組成部分。這也表明建設(shè)綠色礦山，發(fā)展綠色礦業(yè)，不僅對中國的綠色發(fā)展全局具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和長遠(yuǎn)的戰(zhàn)略意義，也完全符合我國綠色發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃[6-7],避免重蹈 “先污染、后治理”的覆轍，為子孫后代留下青山綠水[8-9],從而實(shí)現(xiàn)人與社會、人與環(huán)境、社會與環(huán)境的和諧。

孝義鋁礦綠色礦山建設(shè)的實(shí)踐表明：

(1) 不僅節(jié)省了礦山的投資、經(jīng)營等費(fèi)用，而且提高了工人勞動生產(chǎn)率。

(2) 通過對礦山生產(chǎn)中的廢氣、噪聲、綠化、滑坡和泥石流等環(huán)境安全問題的處理，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減排、保護(hù)了生態(tài)環(huán)境。

(3) 建設(shè)綠色礦山對孝義鋁礦的可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義和戰(zhàn)略意義，并為孝義鋁礦后續(xù)綠色礦山建設(shè)奠定了基礎(chǔ)。

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