礦山遺棄廢料的篩分處理及綜合利用

付 凱，王 兵，袁怡琳，余 旦

（南昌礦山機(jī)械有限公司，江西 南昌 330004）

礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)利用是社會(huì)經(jīng)濟(jì)、科學(xué)技術(shù)發(fā)展的必須原材料之一，因此礦產(chǎn)資源的開(kāi)發(fā)與利用是必不可少的環(huán)節(jié)。但是，資源開(kāi)發(fā)與利用對(duì)環(huán)境造成一定的影響，尤其是礦山遺棄廢料[1，2]。礦山遺棄廢料主要指的是礦產(chǎn)資源開(kāi)采或者處理后的廢棄物，包含了礦山表土、廢石、廢渣等，對(duì)生態(tài)環(huán)境影響較大。因此，如何加強(qiáng)礦山遺棄廢料的篩分處理以及綜合利用，是提升礦產(chǎn)資源綜合利用率，建設(shè)綠色礦山的基礎(chǔ)[3]。鑒于此，本文以某金屬礦山為例，在研究礦山遺棄廢料危害性的基礎(chǔ)上，通過(guò)篩分處理，進(jìn)而提高了礦產(chǎn)資源的綜合利用，為礦山綠色發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

1 礦山遺棄廢料的特征

礦山遺棄廢料具有危害性和可以利用性的特征。其中，礦山遺棄廢料的危害性主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：①直接造成環(huán)境污染，礦產(chǎn)資源，尤其是金屬礦產(chǎn)資源一般攜帶有超標(biāo)的污染物質(zhì)，如放射性成分、重金屬元素等，隨著資源開(kāi)發(fā)利用，擴(kuò)大的有害物質(zhì)的擴(kuò)散速度和含量；同時(shí)，隨著資源的冶煉過(guò)程，因大量使用化學(xué)物質(zhì)使得冶煉廢渣中殘存了大量的化學(xué)廢棄物，排放后與環(huán)境中其他組分可產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而形成新的污染源；此外，將礦石堆放于地表環(huán)境，使得遺棄廢料產(chǎn)生變化，使得原來(lái)無(wú)污染的組分逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槲廴窘M分，如金屬礦產(chǎn)資源中的重金屬硫化物；②破壞生態(tài)環(huán)境，礦產(chǎn)資源生產(chǎn)過(guò)程中形成了大量的遺棄廢料，此時(shí)遺棄廢料的堆積需占用大量的土地資源，不僅使得礦山植被破壞較嚴(yán)重，而且加快了水土流失速率[4]；③造成安全隱患，將礦山遺棄廢料堆積在礦山地表，由于廢料堆積松散，容易在地表水體的作用產(chǎn)生流動(dòng)，出現(xiàn)泥石流、滑坡、塌陷等事故。

但是，礦山遺棄廢料具有較高的可利用價(jià)值，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：①礦山遺棄廢料主要是礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)與冶煉過(guò)程中產(chǎn)生的廢棄物，因此，在遺棄廢料中存在主體礦物，使得廢料具有再利用價(jià)值；②金屬礦產(chǎn)資源一般并不是單一元素的成礦過(guò)程，而是地質(zhì)演化的復(fù)雜過(guò)程，往往一個(gè)礦床包含了多種伴生有益元素，使得廢料利用價(jià)值高；③雖然說(shuō)金屬礦產(chǎn)資源以金屬礦物的冶煉為基礎(chǔ)，但是礦石中含有大量的脈石礦物，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，顯著的改善水泥等的配比方案，提升了脈石礦物的利用價(jià)值。

2 礦山基本概況

研究區(qū)位于我國(guó)西南山區(qū)，為一石灰?guī)r礦山。石灰?guī)r礦區(qū)東西長(zhǎng)2.1km，南北寬2.0km，礦山面積為4.2km2。礦山開(kāi)采對(duì)象為灰白色的結(jié)晶灰?guī)r，巖石具細(xì)粒結(jié)晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，礦物成分以方解石為主。礦山開(kāi)采范圍位于礦區(qū)中心部位，其中東西長(zhǎng)約840m，南北寬約450m，其余地段堆積了大量的遺棄廢料，同時(shí)，礦山開(kāi)采平臺(tái)已至85.4m，逐漸轉(zhuǎn)為凹陷開(kāi)采階段。為提高資源利用率以及擴(kuò)大企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，某水泥公司在礦山范圍內(nèi)建設(shè)水泥廠一座，目前擁有4條生產(chǎn)線，包括1000t/d產(chǎn)量生產(chǎn)線3條和4500t/d生產(chǎn)線1條，年生產(chǎn)能力可達(dá)300萬(wàn)噸水泥。

3 礦山遺棄廢料篩分處理及綜合利用

3.1 礦山遺棄廢料概況

水泥廠目前用水生產(chǎn)線4條，但早期階段僅有2條1000t/d產(chǎn)量的生產(chǎn)線，由于資源開(kāi)采技術(shù)以及水泥生產(chǎn)工藝技術(shù)落后，加之后期擴(kuò)建生產(chǎn)線開(kāi)展基建過(guò)程中形成了大量的剝離廢料，導(dǎo)致在礦山生產(chǎn)封閉圈內(nèi)堆積遺棄廢料可達(dá)70～110萬(wàn)噸，嚴(yán)重的對(duì)下一步資源開(kāi)采產(chǎn)生了影響，因此對(duì)該遺棄廢料的篩分處理以及綜合利用迫在眉睫。鑒于此，本文結(jié)合實(shí)際情況，為確保水泥需求供應(yīng)，進(jìn)行篩分處理并綜合利用，進(jìn)而提高資源的利用率，并盡可能的消除遺棄廢料堆積等對(duì)礦山環(huán)境造成的損害。

3.2 篩分設(shè)備選擇及技術(shù)參數(shù)

根據(jù)礦山篩分處理基本需求，結(jié)合不同篩分設(shè)備的處理能力等，水泥廠企業(yè)選擇了MT1860SR履帶式移動(dòng)篩分設(shè)備，有效的滿(mǎn)足了礦山的基本需求（圖1）。MT1860SR履帶式移動(dòng)篩分設(shè)備的運(yùn)輸范圍長(zhǎng)度為14700mm、寬度為3000mm、高度為3400mm，其中，主前方輸送的卸料高度為3600mm，中級(jí)輸送帶的卸料高度為3180mm或者3900mm（根據(jù)礦山實(shí)際情況調(diào)節(jié)），細(xì)料輸送帶的卸料高度為2630mm或者4350mm（根據(jù)礦山實(shí)際情況調(diào)節(jié)）；篩分設(shè)備中的上層篩網(wǎng)長(zhǎng)為4800mm、寬為1500mm，下層篩網(wǎng)長(zhǎng)為3600mm、寬為1500mm；MT1860SR履帶式移動(dòng)篩分設(shè)備的篩分能力可達(dá)150～500t/h，能夠滿(mǎn)足礦山生產(chǎn)的基本需求。此外，MT1860SR履帶式移動(dòng)篩分設(shè)備的喂料口斗容量為3m3，運(yùn)輸重量可達(dá)32噸，能夠滿(mǎn)足礦山日處理要求。

3.3 篩分處理及綜合利用

MT1860SR履帶式移動(dòng)篩分設(shè)備具有明顯的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，便于填料，本次采用挖掘機(jī)直接挖裝礦山遺棄廢料至篩分設(shè)備的喂料斗中，進(jìn)而通過(guò)移動(dòng)篩分設(shè)備篩分出兩種不同粒徑的骨料。篩分后的兩種不同骨料成分等性質(zhì)包括：①骨料粒徑介于0mm～80mm，該種骨料的物質(zhì)組成部分為骨料中的水分小于20%，骨料中SiO2含量介于20%～45%之間，CaO含量介于20%～35%之間，F(xiàn)e2O3含量小于4%，Al2O3含量小于10%，MgO含量小于2%，根據(jù)該種骨料物質(zhì)組成部分，可將其作為黏土原料進(jìn)行綜合利用，因此可以通過(guò)挖掘設(shè)備和礦車(chē)等設(shè)備將該種骨料輸送至黏土庫(kù)中，與其他黏土配比進(jìn)行生料配置，能夠有效的提高礦山遺棄廢料的綜合利用率；②骨料粒徑大于80mm的骨料，將骨料粒徑小于1m的骨料通過(guò)挖掘設(shè)備、礦車(chē)設(shè)備等運(yùn)輸至破碎機(jī)設(shè)備中進(jìn)行破碎處理，進(jìn)而作為制作水泥的石灰石原料，將骨料粒徑大于1m的直接使用挖掘裝置破碎后在裝礦車(chē)運(yùn)輸至破碎機(jī)中破碎處理，由于礦山遺棄廢料堆積中骨料粒徑大于80mm的廢棄物較多，因此通過(guò)篩分處理后提高了礦區(qū)石灰?guī)r的利用率，同時(shí)有效的解決了礦山遺棄廢料堆積對(duì)下部礦體的壓覆影響。

3.4 應(yīng)用效果分析

按照上述篩分要求對(duì)該礦山的遺棄廢料進(jìn)行篩分處理，結(jié)合礦山日生產(chǎn)量以及水泥的供需關(guān)系，自水泥廠企業(yè)使用MT1860SR履帶式移動(dòng)篩分設(shè)備以來(lái)，按照每小時(shí)篩分350t遺棄廢料的參數(shù)進(jìn)行作業(yè)，日篩分產(chǎn)量可達(dá)5000t，篩分后搭配使用的遺棄廢料可達(dá)8萬(wàn)噸，總體上礦山遺棄廢料篩分效率和綜合利用效率達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)要求，逐步實(shí)現(xiàn)了礦山遺棄廢料清理目的和礦山植被恢復(fù)目的。此外，礦山遺棄廢料的綜合利用，不僅有效解決了廢料堆積壓礦問(wèn)題，而且有效的提高了資源利用率，延長(zhǎng)了礦山的服務(wù)年限，提高了水泥廠企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，礦山遺棄廢料對(duì)礦山生態(tài)環(huán)境和安全生產(chǎn)等影響較大，且大量的礦山遺棄廢料不僅造成了資源浪費(fèi)，而且對(duì)礦山后期資源開(kāi)采不利。因此，加強(qiáng)礦山遺棄廢料的綜合利用程度以及篩分處理，對(duì)提升礦山經(jīng)濟(jì)效益意義重大，同時(shí)對(duì)有效緩解礦山水土流失、植被恢復(fù)和提高資源利用率意義重大。本文使用MT1860SR履帶式移動(dòng)篩分設(shè)備在礦山遺棄廢料篩分處理中取得了較大的成效，不僅延長(zhǎng)了礦山服務(wù)年限，提升了企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，而且實(shí)現(xiàn)了礦山綠色發(fā)展的基本要求，有效的降低了后期礦山生態(tài)環(huán)境治理資金的投入，因此研究礦山遺棄廢料篩分處理以及綜合利用具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。