探討金屬礦山地下開(kāi)采節(jié)能減排技術(shù)的應(yīng)用

吳太茂

（四川南江礦業(yè)集團(tuán)有限公司，四川 巴中 635600）

我國(guó)目前在金屬礦山地下開(kāi)采方面已經(jīng)形成了較大的產(chǎn)業(yè)規(guī)模，各類礦場(chǎng)以及地下開(kāi)采技術(shù)已經(jīng)成熟，但是在技術(shù)運(yùn)用方面，受到外界因素的限制依然存在一定的局限性，因此，為了充分提升相應(yīng)的技術(shù)指標(biāo)，加強(qiáng)金屬礦山開(kāi)采的實(shí)際效率，應(yīng)該從技術(shù)層面、設(shè)備運(yùn)用層面、工作開(kāi)展層面綜合考慮，最大化提升金屬礦山地下開(kāi)采技能減排技術(shù)的應(yīng)用效率。

1 我國(guó)金屬礦山地下開(kāi)采節(jié)能減排現(xiàn)狀

礦產(chǎn)資源是推進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一大動(dòng)力，正為了提高和保持我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速平穩(wěn)發(fā)展，因此，近年來(lái)，對(duì)其需求持續(xù)上升。而隨著對(duì)礦產(chǎn)資源的需求量的加大，金屬礦山的發(fā)展也越平穩(wěn)快速。如由于鐵礦石的產(chǎn)量從2005年到2011年由4.2億t增加到13.27億t，給金屬礦山在規(guī)?；确矫娴陌l(fā)展水平也帶來(lái)了大幅提升。但對(duì)于礦山資源的開(kāi)采也是付出了沉重的代價(jià)，如付出了資源、能源與環(huán)境等破壞生態(tài)文明的代價(jià)，同時(shí)也使得關(guān)于經(jīng)濟(jì)發(fā)展與能源、資源和環(huán)境這兩方面的矛盾變得更加尖銳。

因此，從事金屬礦山的節(jié)能減排方面的工作，既是一個(gè)挑戰(zhàn)又是一個(gè)機(jī)遇。其中鋼鐵行業(yè)的能耗占全國(guó)總能耗的9%～10%，是我國(guó)的資源和能源的消耗大戶。我國(guó)金屬礦山資源的開(kāi)采主要存在兩方面的問(wèn)題，一是節(jié)能技術(shù)落后，二是利用率低。而因?yàn)楣?jié)能技術(shù)很落后，所以導(dǎo)致我國(guó)當(dāng)前的金屬礦山仍處于能耗量大的狀態(tài)。節(jié)能技術(shù)方面可以從主體工序流程能量的分配、礦山節(jié)能工藝和設(shè)備等來(lái)進(jìn)行考慮。同時(shí)，我國(guó)廢棄物的排放量與以前相比增加了很多，與其他國(guó)家相比也是更多的。

2 金屬礦山節(jié)能減排的技術(shù)進(jìn)展

自改革開(kāi)放以來(lái)，為了使我國(guó)金屬礦山資源的開(kāi)采、利用能夠向著節(jié)能降耗、提效、減排、利廢等的道路前進(jìn)，礦山企業(yè)有針對(duì)性地開(kāi)展了大量科研和技術(shù)改造等方面的活動(dòng)。就節(jié)能減排方面，礦山企業(yè)攻關(guān)了工藝的技術(shù)、裝備的研制、主體工序流程的能量分配和大型設(shè)備的用電[1-3]。

2.1 大型露天鐵礦陡幫開(kāi)采技術(shù)

為使新建礦山和深凹露天礦山推遲前期剝巖量，減少建設(shè)投資和推遲最終邊坡暴露時(shí)間，和解決凹陷露天礦初期剝巖量大，生產(chǎn)剝采比大于平均剝采比等問(wèn)題，四川南江礦業(yè)集團(tuán)等單位利用組合臺(tái)階，將工作幫坡角改成了19o比原來(lái)增加了5°～9o，開(kāi)發(fā)了陡幫開(kāi)采的工藝。該工藝極大地減少了廢石剝離量從而達(dá)到節(jié)能的目的，是利用了對(duì)最終邊坡角的提高。在南芬露天礦、鞍鋼大孤山露天礦進(jìn)行了大型露天礦汽車運(yùn)輸和鐵路運(yùn)輸陡幫開(kāi)采工業(yè)試驗(yàn)，并且取得較好成績(jī)。不僅在經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益的提高有巨大作用，而且使我國(guó)的露天開(kāi)采工藝有質(zhì)的飛躍，以致于將該技術(shù)推廣到我國(guó)的冶金、有色、黃金、化工等大露天礦山。

2.2 大型深凹露天礦陡坡鐵路運(yùn)輸技術(shù)

露天開(kāi)采是我國(guó)礦山量的主要來(lái)源——礦山量的60%，而其主要工藝環(huán)節(jié)和最薄弱環(huán)節(jié)都是運(yùn)輸。換句話說(shuō)，運(yùn)輸?shù)募夹g(shù)和裝備水平?jīng)Q定著礦山的經(jīng)濟(jì)效益。但在礦山開(kāi)采中，開(kāi)采條件卻愈來(lái)愈差——運(yùn)輸?shù)母鱾€(gè)方面都相當(dāng)困難，從運(yùn)輸路線到運(yùn)輸環(huán)境。運(yùn)輸?shù)穆肪€由于狹窄的采場(chǎng)空間，變得布置困難;運(yùn)輸?shù)木嚯x的加長(zhǎng)導(dǎo)致成本增加、能耗增加。同時(shí)，運(yùn)輸?shù)木€路數(shù)量多，這導(dǎo)致嚴(yán)重壓礦，也造成資源利用率的降低和剝采比的增大等問(wèn)題;運(yùn)輸?shù)墓ぞ摺?，給環(huán)境帶來(lái)嚴(yán)重的污染；運(yùn)輸?shù)沫h(huán)境，大氣質(zhì)量的急劇下降導(dǎo)致勞動(dòng)效率低下。

2.3 露天地下三階段開(kāi)采技術(shù)

為了使礦山的基建投資減少，跟據(jù)國(guó)內(nèi)外露天轉(zhuǎn)地下開(kāi)采礦山的經(jīng)驗(yàn)，可以對(duì)工程布置的露天與地下開(kāi)采進(jìn)行統(tǒng)籌，這實(shí)際上是工藝：露天與地下開(kāi)采礦產(chǎn)的特點(diǎn)的充分利用。但在設(shè)計(jì)露天轉(zhuǎn)地下的礦山時(shí)，我國(guó)對(duì)礦床沒(méi)有進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃。并且，在確定露天與地下開(kāi)采的界線時(shí)，也沒(méi)有考慮到成本會(huì)隨著深度的改變而變化。

目前，針對(duì)上述問(wèn)題，還沒(méi)有想出一套可以解決問(wèn)題的有效辦法。但正在解決中，由四川南江礦業(yè)集團(tuán)等單位提出的將礦山露天轉(zhuǎn)地下分為露天開(kāi)采階段、露天轉(zhuǎn)地下過(guò)渡階段和地下開(kāi)采階段這三個(gè)階段的思想，可以使整個(gè)礦床開(kāi)采獲取的利益最大。同時(shí)，這種思想是對(duì)礦床開(kāi)采的生命周期進(jìn)行了整體的規(guī)劃和設(shè)計(jì)，這不但可以解決露天轉(zhuǎn)地下時(shí)期的產(chǎn)量銜接、投資浪費(fèi)等問(wèn)題，還可以解決過(guò)渡階段的時(shí)機(jī)問(wèn)題。

3 金屬礦山節(jié)能減排的關(guān)鍵技術(shù)

3.1 應(yīng)用先進(jìn)設(shè)計(jì)理念，進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化

為落實(shí)金屬礦山節(jié)能減排理念，應(yīng)立足于我國(guó)，包括國(guó)情和礦產(chǎn)資源自身的特點(diǎn)。

就礦產(chǎn)資源方面，第一，可以采用先進(jìn)、高效節(jié)能減排的技術(shù)和裝備，對(duì)礦山勘探、采掘、選別、燒結(jié)、冶煉產(chǎn)業(yè)鏈條工藝中的資源走向和資源利用進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化。第二，為使整個(gè)礦產(chǎn)資源工程的節(jié)能減排效果最優(yōu)、爆破等全套工序節(jié)能和總成本最低，可以將先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念，運(yùn)用到規(guī)劃和設(shè)計(jì)中去，使之合理、高效。

3.2 冶金礦產(chǎn)資源高效開(kāi)采技術(shù)

對(duì)于冶金礦產(chǎn)資源而言，在開(kāi)采過(guò)程中，應(yīng)該結(jié)合應(yīng)用過(guò)程中效率最高的自動(dòng)化控制技術(shù)，并且針對(duì)開(kāi)采位置以及實(shí)際情況的不同，合理選擇將工藝流程進(jìn)行全面優(yōu)化，通過(guò)新型的采礦設(shè)備結(jié)合不同環(huán)境下的礦產(chǎn)開(kāi)采技術(shù)，提升使用設(shè)備的效率，從而提升開(kāi)采質(zhì)量。

此外，對(duì)于地下礦山而言，在進(jìn)行連續(xù)開(kāi)采的過(guò)程中，需要規(guī)模化采用濃度較高的全尾砂膠結(jié)技術(shù)進(jìn)行綜合運(yùn)用，而對(duì)于一些礦山距離居民區(qū)較近的地方，需要考慮采用無(wú)廢開(kāi)采技術(shù)，對(duì)當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境以及開(kāi)采設(shè)備中的排水檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行綜合管理。

3.3 冶金礦產(chǎn)資源高效選礦技術(shù)與裝備

在礦石的選礦加工系統(tǒng)中，節(jié)能減排的突破點(diǎn)主要是選礦的工藝、設(shè)備的研發(fā)和現(xiàn)有選礦系統(tǒng)的配置和技術(shù)以及選礦藥劑等方面，需要結(jié)合現(xiàn)有選礦系統(tǒng)的配置和技術(shù)來(lái)開(kāi)發(fā)新的選礦工藝和研發(fā)新的設(shè)備、創(chuàng)造高效節(jié)能減排的選礦藥劑。

對(duì)于選礦技術(shù)和設(shè)備可以從多碎少磨、以碎代磨等來(lái)進(jìn)行創(chuàng)新，對(duì)于現(xiàn)有的選礦系統(tǒng)的技術(shù)可以從現(xiàn)階段的磨礦和粗粒的預(yù)選、拋尾等技術(shù)來(lái)進(jìn)行節(jié)能減排，而選礦藥劑利用多金屬可以共生的礦石技術(shù)來(lái)改進(jìn)貧細(xì)赤(磁)鐵礦反浮選的技術(shù)從而制造高效節(jié)能的選礦藥劑。

4 結(jié)語(yǔ)

為開(kāi)創(chuàng)金屬礦山又好又快發(fā)展的新局面，國(guó)家提出了三個(gè)方面措施。第一制定和完善就礦產(chǎn)資源方面的標(biāo)準(zhǔn)。通過(guò)一系列研究制定出合理的礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)和利用的標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)，根據(jù)環(huán)境與資源、能源的關(guān)系對(duì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行完善。第二，在遵循企業(yè)發(fā)展規(guī)律的前提下，轉(zhuǎn)變企業(yè)發(fā)展方式，進(jìn)行深化改革。第三，在各項(xiàng)工作中，始終將環(huán)境保護(hù)和節(jié)能減排放在首位。