王占樓,顧清華,王會(huì)杰,袁代國(guó),賈縣民
(1.中鋼集團(tuán)山東富全礦業(yè)有限公司,山東 濟(jì)寧 272516; 2.西安建筑科技大學(xué)管理學(xué)院,陜西 西安 710043)
長(zhǎng)期以來(lái),礦業(yè)領(lǐng)域呈現(xiàn)粗放式增長(zhǎng)模式,一方面導(dǎo)致了礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)利用低效,資源浪費(fèi)嚴(yán)重,另一方面導(dǎo)致礦區(qū)環(huán)境惡化,安全問(wèn)題突出。相關(guān)資料表明:目前我國(guó)金屬礦產(chǎn)資源開(kāi)采回采率平均不到70%,比發(fā)達(dá)國(guó)家低10%~20%;采選回收率為50%~60%,采、選、冶回收率比國(guó)際水平低10%~15%[1];同時(shí),礦石生產(chǎn)流程中每一個(gè)環(huán)節(jié)都是一個(gè)污染源,排放出的廢氣、熱能和廢渣、廢石,污染大氣和河流,影響到人們的正常生活。以上情況表明,礦產(chǎn)資源、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間的矛盾已成為制約我國(guó)礦業(yè)領(lǐng)域發(fā)展的主要問(wèn)題,阻礙了礦產(chǎn)資源的可持續(xù)發(fā)展。因此,兼顧經(jīng)濟(jì)、資源與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的綠色礦山建設(shè)成為新時(shí)期礦山建設(shè)的目標(biāo)選擇和必要路徑。
綠色礦山具有豐富的內(nèi)涵和要求,建設(shè)模式也因礦而異。目前具有代表性的模式有科技創(chuàng)新模式、循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式、環(huán)境建設(shè)模式、和諧礦區(qū)模式和清潔生產(chǎn)模式[2],這為國(guó)內(nèi)綠色礦山的建設(shè)提供了借鑒與參考。中鋼集團(tuán)山東富全礦業(yè)于2008年6月注冊(cè)成立,建設(shè)投入時(shí)間不長(zhǎng),該礦為鞍山式磁鐵角閃巖型磁鐵礦,礦石全鐵品位16.67%,屬于低品位難選地下礦。但作為新時(shí)期的礦業(yè)公司,富全礦業(yè)緊握時(shí)代脈搏,充分響應(yīng)國(guó)家“十二五規(guī)劃”提出的在國(guó)內(nèi)建設(shè)智能化、綠色礦山的目標(biāo),始終把“建設(shè)集約高效、綠色新型、本質(zhì)安全型智能化礦山”作為建礦理念。經(jīng)過(guò)多年的努力建設(shè),逐漸形成了“五位一體”的綠色礦山建設(shè)模式,具體架構(gòu)見(jiàn)圖1。
圖1 富全礦業(yè)“五位一體”綠色礦山建設(shè)模式
“五位一體”綠色礦山建設(shè)模式是指以資源綜合利用為核心,以循環(huán)經(jīng)濟(jì)為依托,以節(jié)能減排為重點(diǎn),以技術(shù)創(chuàng)新為支撐,以科學(xué)管理為保障,協(xié)同打造“綠色、和諧、現(xiàn)代化礦山”的建礦模式。
資源綜合利用是指在礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)利用過(guò)程中,以減少環(huán)境污染為前提,最大限度地綜合利用資源。主要目標(biāo)方向:一是改革采礦方法,采礦方法創(chuàng)新關(guān)系到企業(yè)生產(chǎn)成本,是節(jié)約能源、降本增效的核心;二是加強(qiáng)生產(chǎn)設(shè)備更新及技術(shù)改造,提高資源回收率;三是對(duì)選礦過(guò)程中產(chǎn)生的尾礦、廢石的綜合回收和合理利用。
節(jié)能減排包含兩部分內(nèi)容:一是節(jié)約能源,降低能源消耗;二是減少污染物排放。具體途徑包括:一是發(fā)展清潔生產(chǎn),通過(guò)設(shè)備更新、生產(chǎn)工藝升級(jí)等途徑對(duì)礦山開(kāi)采的重要耗能環(huán)節(jié)進(jìn)行有效控制,提高單位能耗產(chǎn)值,避免能源浪費(fèi);二是回收余能,礦石生產(chǎn)過(guò)程中,不可避免地會(huì)產(chǎn)生大量的剩余能量(熱能、水能等),通過(guò)科學(xué)分析,統(tǒng)籌規(guī)劃,回收再利用這部分余能。
循環(huán)經(jīng)濟(jì)是節(jié)能減排、資源綜合利用和環(huán)境保護(hù)的有效依托載體,礦產(chǎn)資源企業(yè)實(shí)施循環(huán)經(jīng)濟(jì),要遵循循環(huán)經(jīng)濟(jì)3R原則,即“減量化、再利用、再循環(huán)”[3]。減量化原則重在輸入端,旨在減少進(jìn)入生產(chǎn)和消費(fèi)過(guò)程中的物質(zhì)流和能源流,體現(xiàn)為高效開(kāi)采、高回收率和低排放;再利用原則,針對(duì)的是過(guò)程性方法,目的是延長(zhǎng)產(chǎn)品和服務(wù)的時(shí)間長(zhǎng)度,要求企業(yè)對(duì)礦產(chǎn)資源進(jìn)行深加工,對(duì)尾礦、伴生礦等進(jìn)行再利用,盡可能少留或不留下任何廢棄物;再循環(huán)原則針對(duì)的是輸出端方法,主要指礦產(chǎn)資源生產(chǎn)中形成的廢棄物及被破壞土地等重新變成可以利用的資源,而不是無(wú)用的垃圾。
科學(xué)技術(shù)是生產(chǎn)力。技術(shù)研發(fā)與轉(zhuǎn)化可以降低企業(yè)經(jīng)營(yíng)成本,提高資源利用效率[4],也是“五位一體”綠色礦山建設(shè)的重要支撐。技術(shù)創(chuàng)新的環(huán)節(jié)與領(lǐng)域:一是加強(qiáng)礦產(chǎn)資源充分利用的技術(shù)開(kāi)發(fā),創(chuàng)新采礦方法,優(yōu)化選礦工藝,增加對(duì)難開(kāi)采,難利用的礦產(chǎn)資源的回采率和利用率;二是節(jié)能減排領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新,對(duì)于高耗能、高排放的環(huán)節(jié)進(jìn)行技術(shù)攻關(guān),重點(diǎn)解決粉塵污染、生產(chǎn)用能消耗、三廢排放的污染問(wèn)題;三是大力推進(jìn)自主創(chuàng)新,支撐循環(huán)經(jīng)濟(jì)良好發(fā)展;四是用技術(shù)支撐尾礦、廢石等固體排放物的回收處理。
管理是軟實(shí)力,加強(qiáng)科學(xué)管理,用管理這只輪子推動(dòng)綠色礦山建設(shè)??茖W(xué)管理主要集中在以下方面:一是制度建設(shè),建立和完善企業(yè)綠色礦山建設(shè)的相關(guān)規(guī)劃、章程、制度,并督促落實(shí);二是加強(qiáng)生產(chǎn)管理,圍繞綠色生產(chǎn)的相關(guān)原則、規(guī)定,在原料采購(gòu)、生產(chǎn)工藝、節(jié)能減排、廢石處理、土地復(fù)墾等方面建章立制,加強(qiáng)監(jiān)視和督察;三是構(gòu)建綠色文化,企業(yè)文化是公司員工共同遵守的價(jià)值觀和行動(dòng)準(zhǔn)則,將綠色礦山的理念納入公司企業(yè)文化,變成員工的自覺(jué)行動(dòng)。
“五位一體”綠色礦山建設(shè)模式的五個(gè)層面是相互聯(lián)系、互為補(bǔ)充的統(tǒng)一體,只有在發(fā)展過(guò)程中相互促進(jìn)、共同發(fā)展,才能實(shí)現(xiàn)綠色礦山的建設(shè)目標(biāo)。
“五位一體”綠色礦山建設(shè)模式在富全礦業(yè)提出以來(lái),受到公司上下一致認(rèn)可,經(jīng)過(guò)多年的實(shí)踐證明,該模式是公司綠色礦山建設(shè)的有效途徑。
2.1.1 創(chuàng)新采礦方法,提高資源開(kāi)采率
采礦是礦業(yè)公司生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)的首要環(huán)節(jié),科學(xué)合理的采礦方式有利于提高資源的綜合利用水平。根據(jù)富全礦山環(huán)境的特殊性、巖石狀況以及地質(zhì)條件,礦業(yè)公司對(duì)采礦方法進(jìn)行了革新,具體結(jié)合傳統(tǒng)上向分層充填法和點(diǎn)柱式空?qǐng)龇üに囂攸c(diǎn),最終形成一種點(diǎn)柱式全礦床不分中段上向高分層連續(xù)推進(jìn)充填采礦新方法,大幅降低了采礦成本,完全實(shí)現(xiàn)廢石不出坑,提高了礦石產(chǎn)量,降低了礦石損失率和貧化率,提高了礦產(chǎn)資源的開(kāi)采率。
通過(guò)新的采礦方法,采礦直接成本大幅下降,采礦效率大大提高,技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)在同類礦山中位于前列[5],詳見(jiàn)表1。
表1 主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)
2.1.2 加強(qiáng)尾礦廢石利用,實(shí)現(xiàn)廢物資源化
尾礦廢石的綜合利用是礦產(chǎn)資源綜合利用的重點(diǎn)領(lǐng)域和主要內(nèi)容,針對(duì)固體廢棄物破壞生態(tài)環(huán)境、造成環(huán)境污染以及資源浪費(fèi)等問(wèn)題,富全礦業(yè)通過(guò)建設(shè)地下開(kāi)采充填體系,加強(qiáng)尾礦廢石利用,實(shí)現(xiàn)了廢物資源化。
1) 充填材料及方法。一是針對(duì)選廠產(chǎn)生的尾砂,采用旋流器尾砂分級(jí)加立式砂倉(cāng)的充填方法,粗粒級(jí)尾砂直接加砼充填至采場(chǎng),細(xì)粒級(jí)尾砂由旋流器溢流至沉砂倉(cāng),沉淀后加砼充填至采場(chǎng);二是在各個(gè)采場(chǎng)實(shí)施礦巖分裝分運(yùn),將分離出的廢棄巖石直接運(yùn)輸?shù)匠涮钗恢?,避免了巖石提升的無(wú)謂成本;三是把礦石經(jīng)過(guò)選礦加工后所剩廢渣,利用渣漿泵打壓,通過(guò)充填管線,輸送到井下,與巖石、水泥等材料混合,運(yùn)輸?shù)叫枰涮畈课弧?/p>
2) 廢石處理。根據(jù)產(chǎn)生來(lái)源不同采用不同的利用方式:地表兩道干選產(chǎn)生的廢石(占原礦產(chǎn)量的8%左右)和濕示預(yù)選產(chǎn)生的廢石(占原礦產(chǎn)量的16%左右),由皮帶裝入廢石倉(cāng)汽車外運(yùn),用于筑路;采準(zhǔn)掘進(jìn)產(chǎn)生的廢石(4萬(wàn)~5萬(wàn)m3/a),全部進(jìn)入附近的采空區(qū)進(jìn)行無(wú)廢化處理、不出井。
地下開(kāi)采充填體系的實(shí)施,既對(duì)礦山有效資源進(jìn)行了充分利用,又對(duì)采掘過(guò)程中形成的廢棄物進(jìn)行了合理利用,在保證采空區(qū)不塌陷的情況下,做到了礦山廢棄物的零排放,切實(shí)打造出一座環(huán)保的現(xiàn)代化礦山。
富全礦業(yè)主要從設(shè)備余熱和水資源利用方面實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式。
2.2.1 科學(xué)利用設(shè)備余熱,減少電能消耗
為適應(yīng)國(guó)家節(jié)能減排發(fā)展規(guī)劃,減少能源浪費(fèi),富全礦業(yè)充分挖掘企業(yè)自身潛力,有效利用設(shè)備余熱。針對(duì)生產(chǎn)用風(fēng)采用地表空壓機(jī)站集中供風(fēng)導(dǎo)致熱能散失的問(wèn)題,公司制定了利用空壓機(jī)散熱進(jìn)行副井預(yù)熱的方案,通過(guò)一系列的技術(shù)改造,成功實(shí)現(xiàn)了空壓機(jī)余熱滿足冬季副井井口預(yù)熱的要求,實(shí)現(xiàn)了冬季副井井口預(yù)熱和井口房采暖的零能耗,減少了人力投入和建設(shè)費(fèi)用。
2.2.2 構(gòu)建水資源閉環(huán)系統(tǒng),減少水的浪費(fèi)
對(duì)于水資源的綜合利用,主要是率先實(shí)施在鐵礦山中利用井下生產(chǎn)疏干水源,抽取礦井水至水容器中,利用水容器對(duì)水的保壓功能,直接供至水源熱泵系統(tǒng)用水。水源熱泵提取水中的能量用于企業(yè)員工辦公、生活設(shè)施的采暖和制冷、職工洗浴用熱水,將提取能量后的水排至生產(chǎn)蓄水池。生產(chǎn)蓄水池的水又分別用于選礦廠生產(chǎn)用水、廠區(qū)綠化用水、職工洗浴用水、井下生產(chǎn)用水及其他工業(yè)用水(圖2)。
水源熱泵技術(shù)的應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)了水資源循環(huán),節(jié)能降耗效果明顯,整個(gè)供用水系統(tǒng)在節(jié)能方面共節(jié)約電能330.3萬(wàn)kW/a,費(fèi)用327.49萬(wàn)元/a。
2.2.3 自主研制污水處理設(shè)備,實(shí)現(xiàn)污水再利用
生活污水再處理是采用中鋼集團(tuán)馬鞍山礦山研究院自行開(kāi)發(fā)研制的一體化生活污水處理設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)的,其主要處理手段是采用目前較為成熟的生化處理技術(shù)接觸氧化法,該系統(tǒng)通過(guò)一系列的流程和生化措施可將污水、廢水進(jìn)行凈化和回收利用。
污水處理系統(tǒng)工藝流程見(jiàn)圖3。
該系統(tǒng)投入運(yùn)行后,出水水質(zhì)達(dá)到國(guó)家污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)限值,污染因子(pH值6~9,COD≤200,SS≤100,BOD≤100,NH3-N≤30)全部符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),既保護(hù)了環(huán)境,又達(dá)到了污水再利用的目標(biāo)。
2.3.1 加強(qiáng)排放管控,推行清潔生產(chǎn)
一是推行清潔生產(chǎn)模式。為使工業(yè)廠房和廠區(qū)有組織排放顆粒物濃度滿足國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn),公司根據(jù)生產(chǎn)工藝、設(shè)備布置等現(xiàn)場(chǎng)條件,建成了三套高效布袋除塵系統(tǒng),分別對(duì)礦山在皮帶運(yùn)輸、破碎和篩分環(huán)節(jié)產(chǎn)生的粉塵予以捕集,采用密閉或吸風(fēng)罩抽塵、除塵設(shè)備凈化方法,同時(shí)配套噴灑霧化水方式,進(jìn)行降塵處理。二是修建大型尾礦濃縮池及循環(huán)水泵池,電機(jī)控制全部采用變頻器,達(dá)到了尾礦高濃度輸送的要求,同時(shí)將選礦廢水回收送至生產(chǎn)流程循環(huán)利用,減少?gòu)U水排放。三是在尾礦庫(kù)廢水排放口處建設(shè)安裝了在線監(jiān)控設(shè)施,對(duì)排放的污染因子和排放量進(jìn)行實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè),加強(qiáng)了污染物的排放控制管理。
圖2 富全礦業(yè)工業(yè)供用水系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)示意圖
圖3 污水處理及循環(huán)利用
2.3.2 研發(fā)水源熱泵技術(shù),解決高燃煤污染問(wèn)題
對(duì)于礦山企業(yè)來(lái)說(shuō),在日常生產(chǎn)及生活過(guò)程中,用鍋爐房來(lái)取熱,會(huì)產(chǎn)生高燃煤、高燃耗,這既不節(jié)能又不環(huán)保,浪費(fèi)資源且增加開(kāi)支。為了解決這一問(wèn)題,富全礦業(yè)與山東科靈空調(diào)設(shè)備有限公司合作,成功研發(fā)出水源熱泵技術(shù)。水源熱泵是利用地球水體所蘊(yùn)藏的太陽(yáng)能資源作為冷、熱源,進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的冷暖空調(diào)系統(tǒng),此項(xiàng)技術(shù)是清潔可再生能源技術(shù)。
水源熱泵具有明顯的優(yōu)點(diǎn),其以水為冷、熱源,向其放出熱量或吸收熱量,不消耗水資源,不會(huì)對(duì)其造成污染;同時(shí),水源熱泵機(jī)組供熱時(shí)省去了燃煤、燃?xì)?、燃油等鍋爐房系統(tǒng),無(wú)燃燒過(guò)程,避免了排煙、排污等污染;供冷時(shí)省去了冷卻水塔,避免了冷卻塔的噪音、霉菌污染及水耗。所以,水源熱泵機(jī)組運(yùn)行無(wú)任何污染,無(wú)燃燒、無(wú)排煙,不產(chǎn)生廢渣、廢水、廢氣和煙塵,不會(huì)產(chǎn)生城市熱島效應(yīng),并且節(jié)水、環(huán)保效益明顯。
此外,公司積極研發(fā)推廣井下照明無(wú)極燈,降低生產(chǎn)成本,節(jié)約能耗。針對(duì)礦山巷道必須24 h照明,采用白熾燈能耗較高問(wèn)題,富全礦業(yè)與常州華岳電子有限公司一起研發(fā)了井下照明替代光源23 W(110 V)無(wú)極燈,完全取代60 W(110 V)白熾燈,節(jié)能效果達(dá)62%,且壽命長(zhǎng)、照明效果好。經(jīng)測(cè)算,該項(xiàng)目每年可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤800 t、熱風(fēng)爐電費(fèi)11.5萬(wàn)元,共計(jì)每年可節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用100余萬(wàn)元,減少二氧化碳排放量2 096 t。
富全礦業(yè)歷來(lái)重視科技創(chuàng)新對(duì)生產(chǎn)和環(huán)保的重要作用,近年來(lái)礦業(yè)公司科技創(chuàng)新資金占礦業(yè)產(chǎn)值比重遠(yuǎn)高于國(guó)家規(guī)定1%的標(biāo)準(zhǔn),保持在3%左右;另外,不斷改進(jìn)和優(yōu)化工藝流程,淘汰落后工藝和產(chǎn)能,生產(chǎn)技術(shù)居國(guó)內(nèi)同類礦山先進(jìn)水平??蒲懈咄度霌Q來(lái)眾多科技創(chuàng)新成果,為公司帶來(lái)更高效益。礦業(yè)公司在礦山安全、高效開(kāi)采、廢水綜合利用、粉塵治理、尾礦綜合利用、廢石充填等方面取得10多項(xiàng)技術(shù)創(chuàng)新成果(表2),創(chuàng)新技術(shù)成果的應(yīng)用對(duì)于綠色礦山建設(shè)起到了積極作用。
表2 富全礦業(yè)技術(shù)創(chuàng)新成果一覽表
科學(xué)管理既是“五位一體”綠色礦山建設(shè)模式的主要內(nèi)容,也是該模式有效運(yùn)行的重要保障。一是依照《綠色礦山公約》的相關(guān)規(guī)定,以資源綜合利用管理和安全生產(chǎn)管理為主要內(nèi)容,制定并認(rèn)真執(zhí)行綠色礦山建設(shè)規(guī)劃。這些規(guī)劃包括《富全礦業(yè)節(jié)能環(huán)保規(guī)劃》《礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與治理恢復(fù)方案》《富全礦業(yè)土地復(fù)墾方案》《富全礦業(yè)資源回收利用規(guī)劃》等。二是依據(jù)規(guī)劃建立了資源開(kāi)發(fā)利用、環(huán)境保護(hù)、土地復(fù)墾、安全生產(chǎn)等9大類管理辦法,涉及規(guī)章制度共計(jì)60余項(xiàng),詳細(xì)規(guī)定了有關(guān)管理工作的工作流程、管理及職責(zé)范圍和考核辦法,使公司的各項(xiàng)工作進(jìn)一步規(guī)范化、科學(xué)化、高效化。三是注重落實(shí),明確管理制度的管理流程和職責(zé)分工,強(qiáng)化監(jiān)督與檢查,建立了內(nèi)部審核、管理評(píng)審與外部認(rèn)證相結(jié)合的貫標(biāo)推進(jìn)工作機(jī)制。這些規(guī)章制度的建立和完善,初步形成了中鋼富全礦業(yè)現(xiàn)代化管理體系,奠定了“低碳環(huán)保、現(xiàn)代化”的綠色礦山高效、安全運(yùn)營(yíng)的基石。四是營(yíng)造綠色礦山氛圍,構(gòu)建綠色企業(yè)文化,企業(yè)籌建期就將綠色礦山作為建礦目標(biāo),從建礦理念、生產(chǎn)過(guò)程,制度建設(shè)、日常管理等方面都有體現(xiàn),形成了良好的企業(yè)文化。
通過(guò)“五位一體”綠色礦山建設(shè)模式的實(shí)踐,富全礦業(yè)取得了系列創(chuàng)新成果。第一,推動(dòng)了企業(yè)生產(chǎn)方式的轉(zhuǎn)型升級(jí),實(shí)現(xiàn)了能源、資源的綜合利用和循環(huán)利用,極大減少了污染排放,為新型綠色礦山的建設(shè)打下了良好的基礎(chǔ)。第二,通過(guò)技術(shù)革新和管理革新,企業(yè)自身現(xiàn)代化管理體系得到完善,優(yōu)化了組織結(jié)構(gòu),形成了一套適合自身發(fā)展的管理體系。第三,推動(dòng)了科技創(chuàng)新和促進(jìn)科技創(chuàng)新成果的應(yīng)用,達(dá)到了節(jié)省基建投資,提高生產(chǎn)效率,集約化利用不可再生資源和能源,實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的目的。第四,產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和生態(tài)效益。公司通過(guò)一系列的技術(shù)革新和生產(chǎn)模式的轉(zhuǎn)變,提高了生產(chǎn)率和生產(chǎn)效益,經(jīng)濟(jì)效益可觀。富全礦業(yè)也因此獲評(píng)濟(jì)寧市“模范職工之家”“花園式礦山”和“勞動(dòng)關(guān)系和諧企業(yè)”的榮譽(yù)稱號(hào)。
綠色礦山建設(shè)是一個(gè)長(zhǎng)期復(fù)雜的系統(tǒng)工程,本文以中鋼富全礦業(yè)公司為研究對(duì)象,對(duì)其綠色礦山建設(shè)模式與實(shí)踐進(jìn)行了系統(tǒng)分析與總結(jié),為新常態(tài)下低品位難選地下礦高效綠色開(kāi)采模式提供了一種探索,研究成果為推進(jìn)我國(guó)冶金礦山企業(yè)降本增效、實(shí)施供給側(cè)改革及轉(zhuǎn)型升級(jí)提供理論和實(shí)踐參考。