礦山綠色開采的理念與技術(shù)框架

袁海平

（廣東爆破工程有限公司，廣東 廣州 510700）

1 當(dāng)前我國礦山存在的生態(tài)環(huán)境問題

由于我國對于金屬礦開采存在認(rèn)識上的局限性，相關(guān)法律法規(guī)也不夠完善，隨著金屬礦行業(yè)的迅速發(fā)展，使得開采過程對生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重的影響，制約了我國經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展?，F(xiàn)階段我國金屬礦山存在的生態(tài)問題主要有以下幾個方面：①重金屬污染：在進(jìn)行地下金屬礦石開采過程中，會將其輸送到目的地，經(jīng)過選冶的過程，導(dǎo)致一定深度的礦石暴露在空氣中，使得礦石的物理狀態(tài)和化學(xué)成分發(fā)生了改變，造成重金屬元素遷移或是釋放到自然生態(tài)環(huán)境中。隨著礦石開采時間的不斷增加，使得環(huán)境中重金屬含量不斷積累，污染情況逐漸加劇。②酸性廢水污染：酸性廢水主要包括礦石開采生產(chǎn)環(huán)節(jié)流出的礦坑水、選礦廠在洗礦過程中排放出的污水以及廢石場降水后形成的滲流污水等。通過硫化礦物的氧化作用產(chǎn)生了這些酸性廢水。酸性廢水污染的危害主要有：對金屬設(shè)備具有腐蝕性；礦坑內(nèi)的酸性廢水會對地下水和地表水造成污染，使其發(fā)生變色、渾濁等現(xiàn)象，造成當(dāng)?shù)厮辽鷳B(tài)環(huán)境的進(jìn)一步惡化；假如酸性水滲入耕地中，將會影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，而且極有可能通過生物鏈的變更對人的身體健康造成危害。③固體廢棄物污染：金屬礦山上的固體廢棄物由于常年暴露在空氣中，經(jīng)過風(fēng)化變?yōu)榉蹱钗镔|(zhì)，極易造成對周邊地區(qū)的粉塵污染。④固體廢棄物占地：在進(jìn)行采礦、選礦以及冶煉等一系列環(huán)節(jié)中，會產(chǎn)生大量的固體廢棄物。如在進(jìn)行礦山巷道采礦時，通過露天開采會產(chǎn)生很多剝離物和廢石，在進(jìn)行選冶煉工藝環(huán)節(jié)也會產(chǎn)生一定的尾礦或廢渣。而這些固體廢物的存在不僅占用了大量的土地，還影響了正常的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。有的固體廢棄物甚至?xí)采w掉大片的綠色植物，影響了生態(tài)的平衡[1]。

2 綠色開采理念與內(nèi)涵分析

綠色開采理念是基于我國煤炭開采過程中發(fā)生大量礦難、對資源造成浪費(fèi)和對生態(tài)環(huán)境的破壞等背景下首次提出的。這一理念提出的目標(biāo)就是提高礦產(chǎn)資源開采過程的效率，最大程度的降低對生態(tài)環(huán)境的影響。因此綠色開采理念也適用于金屬礦資源的開發(fā)過程。但是由于煤礦和金屬礦資源在開采條件和生產(chǎn)工藝上存在差異，所以在綠色開采的內(nèi)涵上也存在一定的區(qū)別。金屬礦綠色開采的內(nèi)涵主要體現(xiàn)在以下幾個方面：首先在開采的理念上始終堅(jiān)持在根源上避免和減少采礦對環(huán)境造成的污染，摒棄以往的先污染后治理的采礦模式。其次，在技術(shù)層面，采用先進(jìn)的采礦方法和工藝設(shè)備，從而有效降低污染物的排放，降低對能源的消耗。再次，在設(shè)計(jì)層面，實(shí)現(xiàn)開采流程的優(yōu)化和完善，將開采順序調(diào)整為最優(yōu)，從而達(dá)到緩解地面沉降，有效保護(hù)地下水資源、減少開采過程中尾氣的排放，避免矸石和資源的浪費(fèi)。最后，在采礦的方式上，采用金屬礦資源和共伴生資源的共同開采，增加產(chǎn)品的梯度和深度，從而實(shí)現(xiàn)金屬礦資源的開發(fā)和相關(guān)產(chǎn)業(yè)協(xié)同共進(jìn)發(fā)展。

3 綠色開采的技術(shù)框架研究

（1）保水開采技術(shù)。水作為人類賴以生存的重要資源，在進(jìn)行金屬礦開采環(huán)節(jié)，通過采用保水開采技術(shù)有效預(yù)防地下水的流失。以往的金屬礦開采會對水資源造成嚴(yán)重的影響，主要表現(xiàn)為：對水資源造成污染和浪費(fèi)；地下礦層開采結(jié)束后，一般會疏干礦床，對地下水進(jìn)行抽取，因此會形成疏干漏斗造成地下水的水位降低，地表泉水減少，嚴(yán)重會造成地面塌陷。最大程度上減少金屬礦開采對水資源造成的影響，有效避免地下水流失，地下水位下降和水資源浪費(fèi)的現(xiàn)象。為了提高水資源的循環(huán)利用率，可以根據(jù)水源水質(zhì)的差別和用水的不同需求合理選擇不同的水處理工藝。

（2）減沉開采技術(shù)。此項(xiàng)技術(shù)就是指減少因開采金屬礦物所造成的地表沉陷，從而實(shí)現(xiàn)對地面土資源和建筑的有效保護(hù)。當(dāng)前該技術(shù)是金屬礦綠色開采技術(shù)的重點(diǎn)研究對象。具體內(nèi)容主要包括：當(dāng)完成礦體的采集后，要利用固體材料將采空區(qū)進(jìn)行密實(shí)充填，這樣能夠避免采空區(qū)頂板冒落，減少地表沉降。減沉開采技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用時主要表現(xiàn)為：首先要對當(dāng)?shù)氐牡V產(chǎn)分布和產(chǎn)狀情況進(jìn)行全面的分析；其次要明確其賦存的狀態(tài)，充分結(jié)合現(xiàn)階段的生產(chǎn)技術(shù)水平和開采技術(shù)條件；最后選擇科學(xué)合理的開采方法。在開采前，要對礦區(qū)的環(huán)境容量和承載能力進(jìn)行有效評估，從而制定出符合實(shí)際情況的綠色開采方案。

（3）無廢開采技術(shù)。主要指開采過程最大程度降低廢料的產(chǎn)出量和排放量，提高資源的綜合利用率，從而減少或消除開采過程對生態(tài)環(huán)境造成的惡劣影響。金屬礦的無廢開采主要從兩個方面展開研究：一方面，由于金屬礦的很大一部分屬于多金屬礦，因此必須重視對金屬資源的綜合開發(fā)利用，最大限度減少尾礦和廢石的產(chǎn)出排放量。為了有效減少尾礦和廢石的排放，科學(xué)合理選擇開采工藝。并對開采工藝的方法進(jìn)行不斷的優(yōu)化和完善，減少廢石產(chǎn)出，并進(jìn)行廢石回收。另一方面，提高尾礦和廢石的綜合利用率，借助先進(jìn)的工藝，將其制作成建筑用磚、瓷磚等建筑類材料，或是用于復(fù)墾區(qū)和井下的填充材料[2]。

（4）共伴生資源綜合利用技術(shù)。由于多種自然因素的影響，使得我國區(qū)域內(nèi)形成了大量的復(fù)合性礦床，因此共伴生礦產(chǎn)比較多，而單一成分的礦產(chǎn)少。金屬礦及共伴生資源的綜合利用技術(shù)主要包含以下幾個方面：①在主金屬礦和共伴生礦物中含有分離性能良好、嵌布粒度差別大的礦石，經(jīng)過選礦挑選出各自的精礦，并根據(jù)精礦的不同性質(zhì)，采取合適的冶煉方法。在冶煉的過程中可以將礦物中元素含量低、分選性差、精度細(xì)的成分進(jìn)行分離和提取。②如果礦石中的主金屬和共伴生金屬的含量均比較低，且共伴生金屬處于分散的賦存狀態(tài)?？梢愿鶕?jù)其在物理化學(xué)性質(zhì)上的差異進(jìn)行選擇性預(yù)處理，從而實(shí)現(xiàn)金屬的預(yù)先富集和分離。③采用艾薩爐這類的冶金反應(yīng)器來冶煉，將金屬進(jìn)行初步的組分分離，并且能夠獲得某種組分高的揮發(fā)煙塵，從而有效富集金屬的溶體產(chǎn)品。

4 結(jié)語

實(shí)現(xiàn)金屬礦的綠色開采可以從根源上解決金屬礦開采過程中存在的問題。只有走綠色開采道路才能實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益、社會效益和生態(tài)環(huán)境效益的和諧發(fā)展。因此提出了金屬礦綠色開采理念和技術(shù)框架，這對金屬礦業(yè)的可持續(xù)發(fā)展意義非凡。