毛坪鉛鋅礦礦產(chǎn)資源綜合利用的模式構(gòu)建及技術(shù)創(chuàng)新

敖順福 崔茂金 石增龍 曹貞兵 張 賢

(云南馳宏鋅鍺股份有限公司)

毛坪鉛鋅礦區(qū)位于云南省昭通市彝良縣毛坪鎮(zhèn)內(nèi)，是滇東北地區(qū)一個(gè)重要的中大型鉛鋅礦，礦區(qū)北距彝良縣城17 km、西距昭通市60 km。礦區(qū)具有悠久的開(kāi)采歷史，清朝嘉慶年間古人已在此采鉛煉銀。近年來(lái)，隨著該區(qū)礦產(chǎn)資源整合、集約開(kāi)發(fā)、綜合利用工作的開(kāi)展，實(shí)現(xiàn)了“三率”指標(biāo)的提升(開(kāi)采回采率、選礦回收率和綜合利用率)及三個(gè)“零外排”(選礦廢水、采礦廢石和選礦尾砂)，對(duì)促進(jìn)礦業(yè)持續(xù)健康穩(wěn)定發(fā)展起到了重要作用。

1 礦產(chǎn)資源概況

毛坪鉛鋅礦田包括毛坪、放馬壩、洛澤河及龍街等鉛鋅礦床(點(diǎn))，構(gòu)造位置處于康滇地軸東側(cè)、揚(yáng)子地塊西南緣的滇東北褶皺凹陷帶內(nèi);毛坪礦鉛鋅礦的礦體多呈脈狀、透鏡狀、網(wǎng)脈狀及“似層狀”等［1］。礦石中礦物組成復(fù)雜，主要金屬礦物為黃鐵礦、閃鋅礦、方鉛礦、雌黃鐵礦、灰硫銻鉛礦、灰硫砷鉛礦、黃銅礦、毒砂等;主要非金屬礦物為白云石、方解石、石英、玉髓、絹云母、螢石、磷灰石、黏土礦物等。礦石構(gòu)造主要有塊狀構(gòu)造、條帶狀構(gòu)造、花斑狀構(gòu)造、浸染狀構(gòu)造、碎裂狀構(gòu)造、脈狀構(gòu)造。礦石結(jié)構(gòu)主要有他形不等粒狀結(jié)構(gòu)、自形—半自形晶結(jié)構(gòu)、溶蝕交代結(jié)構(gòu)、交代殘余結(jié)構(gòu)、壓碎結(jié)構(gòu)等。

2 礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)利用模式突破

2.1 礦產(chǎn)資源粗放開(kāi)發(fā)無(wú)序開(kāi)采

1956年由54家小業(yè)主合并成立了地方性國(guó)有小型企業(yè)昭通市鉛鋅礦，在當(dāng)時(shí)初步實(shí)現(xiàn)了毛坪鉛鋅礦區(qū)礦產(chǎn)資源的集中開(kāi)采。2000年后，受脫貧致富和經(jīng)濟(jì)利益的驅(qū)動(dòng)，在毛坪鉛鋅礦礦區(qū)內(nèi)部及外圍相繼出現(xiàn)了31家私營(yíng)礦山企業(yè)，而各私營(yíng)礦山企業(yè)的礦界相互重疊、越界開(kāi)采、非法開(kāi)采等現(xiàn)象嚴(yán)重。由于私營(yíng)礦山企業(yè)管理粗放、技術(shù)薄弱、裝備落后、開(kāi)采規(guī)模小，追求短期利益，導(dǎo)致私挖亂采、采富棄貧、采易棄難等非法活動(dòng)頻繁，致使大量礦產(chǎn)資源遭到嚴(yán)重浪費(fèi)和環(huán)境遭到嚴(yán)重破壞;與此同時(shí)，由于沒(méi)有正規(guī)的開(kāi)采設(shè)計(jì)，無(wú)法形成完善的井下安全系統(tǒng)，井下安全無(wú)法保障，致使井下安全事故頻發(fā)，造成了惡劣的社會(huì)影響［2］。

2.2 礦產(chǎn)資源集約利用規(guī)模開(kāi)發(fā)

2005年，彝良縣人民政府將毛坪鉛鋅礦區(qū)的唯一國(guó)有企業(yè)昭通鉛鋅礦的國(guó)有資產(chǎn)整體劃轉(zhuǎn)到云南冶金集團(tuán)，并委托馳宏鋅鍺進(jìn)行全面管理。在此基礎(chǔ)上，馳宏鋅鍺以原昭通鉛鋅礦為平臺(tái)，逐步展開(kāi)毛坪鉛鋅礦區(qū)的資源整合，將礦區(qū)31家采礦權(quán)整合為5個(gè)采礦權(quán)。在資源整合的基礎(chǔ)上，借助馳宏鋅鍺的先進(jìn)技術(shù)和管理方法，進(jìn)行了毛坪鉛鋅礦采礦系統(tǒng)的改造升級(jí)，新建了2000 t/d選礦廠及籌建了10萬(wàn)t/a鉛鋅冶煉項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)了毛坪鉛鋅礦礦產(chǎn)資源集約利用、規(guī)模開(kāi)發(fā)。而集約利用規(guī)模開(kāi)發(fā)是提高礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)利用效率，提高礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)利用“三率”的基礎(chǔ)［3］。至此，毛坪鉛鋅礦礦區(qū)的亂挖濫采、采富棄貧、采易棄難等活動(dòng)得到了有效遏制，毛坪鉛鋅礦采出礦石實(shí)現(xiàn)了集中化、規(guī)?；x礦，礦區(qū)的安全、環(huán)保水平得到了明顯提升，礦產(chǎn)資源綜合利用效率得到了顯著提高。

3 找探礦工作的規(guī)范及完善

金屬礦床通常含有許多共生礦產(chǎn)和伴生礦產(chǎn)，而單一礦床則非常少。因此，在地質(zhì)勘探中應(yīng)對(duì)礦產(chǎn)進(jìn)行綜合勘探、綜合評(píng)價(jià)。綜合勘探、綜合評(píng)價(jià)是地質(zhì)工作應(yīng)嚴(yán)格遵循的基本原則之一，更是礦產(chǎn)資源綜合利用的基礎(chǔ)，它為礦產(chǎn)資源綜合利用提供了依據(jù)、指明了方向。

3.1 單一地質(zhì)勘探

毛坪鉛鋅礦在私營(yíng)企業(yè)開(kāi)采為主的時(shí)期，基本長(zhǎng)期處于一礦多開(kāi)、大礦小開(kāi)、優(yōu)質(zhì)劣用的不良狀況，加之找探礦投資的高風(fēng)險(xiǎn)性，絕大部私營(yíng)企業(yè)不愿投入更多的資金去找探礦，沒(méi)有開(kāi)展系統(tǒng)的地質(zhì)勘探工作，不能有效掌握礦體形態(tài)、產(chǎn)狀、走向等;而當(dāng)時(shí)開(kāi)展的找探礦工作也僅僅是單一地勘探鉛、鋅，而對(duì)于賦存在主體中的共生有用組分、伴生有用組分等的勘探，未實(shí)現(xiàn)綜合勘探、綜合評(píng)價(jià)。而在私營(yíng)企業(yè)盲目見(jiàn)礦采礦、采富棄貧、采易棄難等過(guò)程中，導(dǎo)致采礦損失率與貧化率難以控制，更直接導(dǎo)致部分低品位、劣質(zhì)礦產(chǎn)資源未能得到利用。

3.2 綜合勘探、綜合評(píng)價(jià)

馳宏鋅鍺整合毛坪鉛鋅礦的礦產(chǎn)資源后，加強(qiáng)了綜合勘探、綜合評(píng)價(jià)工作。在原來(lái)當(dāng)?shù)氐V山企業(yè)只對(duì)鉛、鋅資源進(jìn)行勘探工作的基礎(chǔ)上，增加了硫、銀、鍺等的綜合勘探。與此同時(shí)，在礦體圈定方面，摒棄了原來(lái)以鉛、鋅邊界品位圈定礦體的模式，將鉛、鋅、硫、銀、鍺等綜合考慮，特別是硫、銀、鍺等共伴生有用組分的增加測(cè)算顯著提高了單位礦石的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，使得適時(shí)地修訂邊界品位更加科學(xué)、合理，確保了大量貧雜礦、邊殘礦等資源得到了合理利用，擴(kuò)展了資源途徑，擴(kuò)大了資源利用量。至2015年6月底，毛坪鉛鋅礦保有礦石總量超過(guò)600萬(wàn)t，平均品位為鉛 7.67%、鋅 16.87%、銀 76.39 g/t、鍺0.0022%等。

4 采礦方法的革新及應(yīng)用

充填法與其他采礦方法相比，具有提高礦山回采率、減少礦石貧化率、有效控制地壓、優(yōu)化礦區(qū)周邊環(huán)境等的顯著特征［4］。雖然毛坪鉛鋅礦礦產(chǎn)資源潛在價(jià)值高、開(kāi)采歷史悠久，但充填采礦法遲遲未得到引進(jìn)應(yīng)用，采礦技術(shù)一直較為落后，導(dǎo)致資源浪費(fèi)嚴(yán)重、采礦作業(yè)安全條件差。

4.1 空?qǐng)龇ㄩ_(kāi)采

自1956年昭通鉛鋅礦建礦之后，一直采用空?qǐng)龇ㄩ_(kāi)采邊角礦、掛幫礦及古礦冶煉渣礦，由于開(kāi)采過(guò)程中即未處理新形成的采空區(qū)，也沒(méi)有治理歷史遺留的古采空區(qū)，致使毛坪鉛鋅礦區(qū)形成了大量的采空區(qū)。后來(lái)，加之民采的亂采盜挖，不僅使礦產(chǎn)資源嚴(yán)重浪費(fèi)，而且形成了大量分布復(fù)雜、相互疊加的貫通采空區(qū)［5］。大量采空區(qū)的存在破壞了山體內(nèi)的原有應(yīng)力，伴隨著爆破震動(dòng)及采空區(qū)的坍塌，在山體內(nèi)形成了冒落帶、裂隙帶、變形帶，地表多處出現(xiàn)塌陷、裂縫，導(dǎo)致采礦難度大，嚴(yán)重制約著礦產(chǎn)資源的高效開(kāi)采，威脅著礦山作業(yè)的安全。

4.2 充填法開(kāi)采

在馳宏鋅鍺技術(shù)支撐及引領(lǐng)下，針對(duì)毛坪鉛鋅礦資源特點(diǎn)及存在的問(wèn)題革新了采礦方法、提高了裝備水平，并對(duì)采礦開(kāi)拓系統(tǒng)、運(yùn)輸系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)、供電系統(tǒng)等進(jìn)行了技術(shù)改造，采空區(qū)的安全隱患得到了治理，采礦生產(chǎn)能力及采礦回采率均實(shí)現(xiàn)了顯著提升。

采用“井下充填+地表高、低壓注漿+隔離采空區(qū)”的塌陷采空區(qū)綜合治理技術(shù)，在現(xiàn)場(chǎng)施工條件極其困難的情況下，歷時(shí)2 a實(shí)施了綜合治理工程，達(dá)到了對(duì)塌陷采空區(qū)進(jìn)行有效充填、控制塌陷坑進(jìn)一步變形的可靠治理效果［6］。經(jīng)過(guò)多年的實(shí)踐及完善，形成了獨(dú)具特色的下向進(jìn)路式全尾砂膠結(jié)充填采礦工藝，達(dá)到95%以上的充填接頂率及零充填體冒頂或失穩(wěn)事故，采礦成本降低到146元/t，礦石損失率僅為3% ～5%，實(shí)現(xiàn)了礦產(chǎn)資源的安全、經(jīng)濟(jì)、高效回收［7］。與此同時(shí)，采空區(qū)綜合治理及下向進(jìn)路式全尾砂膠結(jié)充填采礦工藝的成功應(yīng)用，使原空?qǐng)龇ú荒芑厥盏拇罅宽數(shù)字鶜埖V、掛幫礦等資源也再次得到全面的安全回采。

5 選礦工藝的創(chuàng)新及應(yīng)用

選礦廠處理能力的大小主要取決于磨礦作業(yè)，磨礦作業(yè)基建投資大、運(yùn)行成本高，而且磨礦產(chǎn)品質(zhì)量的好壞直接影響選別作業(yè)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。磨礦作為礦石選別前的準(zhǔn)備作業(yè)，不僅以解離礦物為第一目的，而且要使礦料在粒度上符合選礦要求，還需盡量減輕粉碎粒級(jí)［8］。

5.1 單段磨礦選別

毛坪鉛鋅礦在20世紀(jì)50年代建設(shè)了第一座選礦廠，選礦處理能力為150 t/d，由于當(dāng)時(shí)選礦技術(shù)相對(duì)落后，選礦技術(shù)指標(biāo)較低。馳宏鋅鍺整合毛坪鉛鋅礦的礦產(chǎn)資源后，對(duì)選礦廠生產(chǎn)工藝流程進(jìn)行了改造、完善，并確定了鉛硫混合浮選—鉛硫分選—鉛硫混合浮選尾礦選鋅的單段磨礦選別工藝流程，選礦處理量提升為300 t/d，選礦指標(biāo)取得了顯著提升。2005年得到的鉛精礦鉛品位為48.53%、鉛金屬回收率為66.95%，鋅精礦鋅品位為50.48%、鋅金屬回收率為78.97%。經(jīng)加強(qiáng)配礦管理、改進(jìn)工藝流程、改善磨礦產(chǎn)品質(zhì)量、優(yōu)化選礦藥劑制度等工作的開(kāi)展，2008年1—6月取得的鉛精礦鉛品位為60.16%、鉛金屬回收率為86.75%，鋅精礦鋅品位為50.62%、鋅金屬回收率為 89.00%［9］。但由于單段磨礦不能有效解決目的礦物過(guò)磨與欠磨的技術(shù)難題，選礦指標(biāo)的提升仍具有一定空間。

5.2 階段磨礦階段選別

為提高礦產(chǎn)資源利用率，毛坪鉛鋅礦委托國(guó)內(nèi)多家知名科研院所開(kāi)展了大量的選礦試驗(yàn)研究，最終確定了鉛硫混合浮選—鉛硫混浮精礦再磨脫鋅—脫鋅鉛硫混浮精礦選別分離—鉛硫混合浮選尾礦選鋅的階段磨礦階段選別工藝流程。2009年建成投產(chǎn)了2000 t/d的新選廠，為選礦技術(shù)指標(biāo)的提升及經(jīng)濟(jì)效益的提升提供了保障［10］。

階段磨礦階段選別流程使用1段入選原礦粗磨，避免了性脆、易過(guò)粉碎的方鉛礦過(guò)磨，使浮選鋅精礦、尾礦粒度加粗及微細(xì)粒級(jí)減小，改善了浮選質(zhì)量及過(guò)濾效率，同時(shí)提高了磨礦處理能力，保障了選廠處理量的提升;2段鉛硫混浮精礦再磨，選擇性地提高了連生體礦物的單體解離度，并暴露出了礦物的新鮮表面，同時(shí)再磨具有清潔礦物表面脫藥的功效，有利于改善受1段磨礦選別藥劑作用礦物的可浮性;鉛硫混浮精礦再磨脫鋅，使彼此相對(duì)獨(dú)立的磨礦、選別作業(yè)構(gòu)成了一個(gè)磨浮大循環(huán)，有利于控制精礦互含，提高了精礦品質(zhì)及金屬回收率;逐步引進(jìn)的DF-341、丁胺黑藥與原使用的乙黃藥、乙硫氮等的組合應(yīng)用，使選礦藥劑制度得到了進(jìn)一步優(yōu)化，礦石中的有用組分得到了進(jìn)一步的強(qiáng)化捕收。2015年1—6月獲得的鉛精礦鉛品位為61.20%、鉛金屬回收率為88.42%及銀品位為663.19 g/t、銀金屬回收率為69.60%，鋅精礦鋅品位為50.68%、鋅金屬回收率為93.67%及鍺品位為75.96 g/t、鍺金屬回收率為75.24%，硫精礦硫品位為45.20%、硫回收率為62.22%。

6 礦山廢棄物處理技術(shù)的進(jìn)步發(fā)展

有色金屬礦產(chǎn)資源的開(kāi)發(fā)利用，造成了一系列的生態(tài)破壞和環(huán)境污染，并產(chǎn)生了大量的除塵廢氣、礦井水、選礦廢水、采礦廢石、選礦尾砂等。其中選礦廢水、采礦廢石、選礦尾砂為礦山主要污染源［11］。

6.1 礦山廢棄物的處置

毛坪鉛鋅礦在私營(yíng)企業(yè)開(kāi)采為主時(shí)期，產(chǎn)生的采礦廢石、選礦尾砂等固體廢棄物，極少部分用于充填井下采空區(qū)，部分堆置在礦山地表，甚至部分直接排入流經(jīng)礦區(qū)的洛澤河中;而產(chǎn)生的選礦廢水、礦井水等廢水資源，幾乎全部未經(jīng)處理直接排入洛澤河。礦井水中含有懸浮物、重金屬離子等，選礦廢水中殘留有毒藥劑、重金屬離子、化學(xué)耗氧物質(zhì)等，采礦廢石、選礦尾砂等固體廢棄物含有懸浮物、重金屬離子等，尤其是具有相對(duì)穩(wěn)定性和難降解性的重金屬的釋放對(duì)生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生了持久性和不可逆的污染，造成了生態(tài)破壞和環(huán)境污染。

6.2 礦山廢棄物的資源化利用

馳宏鋅鍺整合毛坪鉛鋅礦礦產(chǎn)資源后，通過(guò)與相關(guān)科研院所合作，對(duì)采礦方法進(jìn)行革新升級(jí)及采用選礦新工藝建設(shè)現(xiàn)代化的2000 t/d新選廠，從工藝上提高了礦產(chǎn)資源的綜合利用率，采礦回采率、選礦回收率的提升從工藝源頭上減少了廢棄物的產(chǎn)生，并對(duì)產(chǎn)生的廢棄物有效的進(jìn)行了資源化利用，形成了礦山廢棄物的源頭控制、末端治理的清潔生產(chǎn)模式。

采、選產(chǎn)生的廢氣主要為選礦廠除塵廢氣，采用濕式旋風(fēng)除塵器進(jìn)行收集，收塵給入濃密機(jī)進(jìn)行濃縮，濃縮產(chǎn)生的溢流水返回濕式旋風(fēng)除塵器循環(huán)利用，濃縮底泥給入選礦生產(chǎn)流程回收其中的鉛、鋅等有用組分。采礦產(chǎn)生的礦井水，經(jīng)井下混凝沉淀系統(tǒng)處理達(dá)標(biāo)，部分用于采礦工藝用水、設(shè)備冷卻水等，剩余部分達(dá)標(biāo)外排。選礦產(chǎn)生的廢水，采用源頭分質(zhì)分別回用到相應(yīng)的選礦流程中，剩余選礦廢水進(jìn)行適度處理后再回到選礦流程中，實(shí)現(xiàn)了選礦廢水零外排。選礦廢水源頭分質(zhì)分別回用到相應(yīng)的選礦流程中，減小了選礦廢水處理，并充分利用了選礦廢水中的殘留藥劑，減小了選礦藥劑消耗，節(jié)約了藥劑成本;選礦廢水適度處理工藝為“中和法+濃縮沉淀法+吸附法”，其工藝簡(jiǎn)單、流程順暢、運(yùn)行成本低，處理回水水質(zhì)能滿足選礦用水水質(zhì)需要。產(chǎn)生的采礦廢石、選礦尾砂等固體廢棄物，全部通過(guò)下向進(jìn)路式全尾砂膠結(jié)充填采礦工藝充填到井下采空區(qū)，實(shí)現(xiàn)了采礦廢石、選礦尾砂的零排放。礦山廢棄物的資源化利用，實(shí)現(xiàn)了采礦廢石、選礦廢水、選礦尾砂的零排放，消除了礦山的主要污染源，保護(hù)了周圍的生態(tài)環(huán)境，取得了較好的環(huán)保效益、社會(huì)效益。

7 結(jié)語(yǔ)

毛坪鉛鋅礦通過(guò)一系列措施對(duì)礦產(chǎn)資源進(jìn)行綜合利用，顯著提高了礦產(chǎn)資源的利用率，延長(zhǎng)了礦產(chǎn)資源的服務(wù)年限，并減少了生態(tài)環(huán)境破壞，社會(huì)效益及經(jīng)濟(jì)效益顯著，為正在探索礦產(chǎn)資源綜合利用的礦山起到了積極示范和借鑒作用。

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