新橋礦業(yè)排土場廢石大規(guī)模資源化利用方案研究

張長鎖 付和生 劉慶宏

摘?要：新橋礦業(yè)排土場堆存有大量巖性為石英砂巖和灰?guī)r的廢石，符合制備建筑砂石骨料和機(jī)制砂的要求，結(jié)合建設(shè)“無廢礦區(qū)”的要求和市場需求，研究利用排土場廢石進(jìn)行砂石料制備，為礦山固體廢棄物大規(guī)模資源化利用找到一條可行的途徑。

關(guān)鍵詞：廢石;資源化利用;砂石骨料

中圖分類號：TB?????文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A??????doi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2020.36.065

銅陵市作為安徽省唯一入選全國“無廢城市”建設(shè)試點城市，為探索將固體廢物環(huán)境影響降至最低的城市發(fā)展模式、探索綠色轉(zhuǎn)型和綜合管理路徑開展先行先試?！躲~陵市推進(jìn)礦業(yè)綠色發(fā)展實施“無廢礦區(qū)”建設(shè)試點工作方案》中提出：強(qiáng)化生產(chǎn)礦山固廢物減量化和利用化處置，采用先進(jìn)、合理的技術(shù)工藝和環(huán)保設(shè)施進(jìn)行固廢物資源化利用，有效減少固廢物產(chǎn)生和貯存處置量。

近年來藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)、綠色礦山等整治政策頻出，砂石礦山數(shù)量銳減，砂石供給或?qū)⒗^續(xù)收縮。砂石市場需求端保持高位，砂石行業(yè)出現(xiàn)供不應(yīng)求的緊張局面，直接推動砂石價格不斷攀升。近三年以來，全國砂石骨料價格持續(xù)上漲，部分區(qū)域市場甚至出現(xiàn)階段性缺貨現(xiàn)象。

在無廢城市建設(shè)方案中心思想的指導(dǎo)下，綜合考慮市場需求和現(xiàn)實供應(yīng)情況，基于國家政策和資源條件，新橋礦業(yè)利用區(qū)位優(yōu)勢和鐵路、港口等基礎(chǔ)設(shè)施優(yōu)勢，利用排土場堆存的廢石為原料，變廢為寶，建設(shè)砂石骨料生產(chǎn)線，建設(shè)無廢礦區(qū)的同時，又可以滿足市場需求，促進(jìn)地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

1?排土場現(xiàn)狀

新四房排土場是新橋礦業(yè)公司露采礦山的配套項目，整個排土場位于長“箕形”溝谷中，排土場三面環(huán)山，西側(cè)谷口筑壩。自新四房排土場啟用至今，南部排土頂標(biāo)高部分達(dá)到+208m，北部排土頂標(biāo)高至+180m～+190m，形成南北走向長約2000m，東西寬約550m的排土范圍，目前已堆廢石約5329.62萬m2。

排土場堆存廢石來自于露天開采上下盤剝離物，主要為產(chǎn)自上盤的棲霞灰?guī)r和產(chǎn)自下盤的石英砂巖?；?guī)r塊狀構(gòu)造，巖體較完整，巖石強(qiáng)度中等。石英砂巖節(jié)理裂隙均不發(fā)育，石英含量高，致密堅硬，強(qiáng)度高。

根據(jù)巖石力學(xué)試驗研究結(jié)果，石英砂巖單軸抗壓強(qiáng)度為90.4～191.0MPa，灰?guī)r單軸抗壓強(qiáng)度50.16～54.53Mpa，有害物質(zhì)如云母、輕物質(zhì)、硫化物、氯化物等含量低于《建筑用砂》（GB/T14684-2011）規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，是理想的制備機(jī)制砂和砂石骨料的原料。

2?排土場回采工藝

2.1?回采順序

因排土場形態(tài)為狹長形，廢石品質(zhì)分布也有差別，廢石回采的同時還有排放作業(yè)進(jìn)行，基于以上考慮，為避免回采作業(yè)和排放作業(yè)相互影響，同時考慮優(yōu)先回采便于回采、品質(zhì)高的廢石，設(shè)計將排土場劃分為北區(qū)、中區(qū)和南區(qū)，進(jìn)行分區(qū)回采，回采順序為首先開采中區(qū)，其次開采北區(qū)，最后開采南區(qū)，圖1為中區(qū)開采終了示意圖。

每一分區(qū)內(nèi)回采的順序基本按照排放過程的逆序進(jìn)行操作，由上至下分層進(jìn)行回采，每一回采層高度為3.0m，采用平地裝車方式，同一分層回采為由道路起始處堆置坡面向遠(yuǎn)端推進(jìn)?；夭蛇^程可上下臺階同時作業(yè)，上部作業(yè)臺階超前下部作業(yè)臺階距離不小于50m。

2.2?邊坡參數(shù)

中區(qū)開采各分層推進(jìn)到中區(qū)與南區(qū)分界線時，為保證南區(qū)能在中區(qū)開采過程中保持穩(wěn)定，在南區(qū)和中區(qū)之間形成臺階狀短期邊坡，考慮與南區(qū)其它三側(cè)現(xiàn)有臺階匹配，中區(qū)開采各分層進(jìn)行并段，形成200m、185m、170m、160m、150m、140m、130m、120m共8個臺階，臺階坡度1∶1.5，安全平臺寬度15m，最終邊坡角18°。

為使中區(qū)與南區(qū)的邊坡更加穩(wěn)定，各臺階并不是一次性推進(jìn)到設(shè)計邊坡位置，在生產(chǎn)過程中留設(shè)平臺的寬度為45m，形成生產(chǎn)期邊坡，邊坡角度為12°，以保證邊坡的絕對穩(wěn)定。在中區(qū)生產(chǎn)的末期，集中將各平臺推進(jìn)到設(shè)計位置，形成最終邊坡，減少最終邊坡持立時間。

2.3?裝運(yùn)設(shè)備選型

根據(jù)廢石回采量、作業(yè)臺階高度、作業(yè)面長度、運(yùn)輸條件、服務(wù)年限和外部供應(yīng)條件等因素，本著采礦生產(chǎn)大型化、機(jī)械化、高效化的原則，確定采用的鏟裝設(shè)備為斗容4.0m3的液壓挖掘機(jī)進(jìn)行廢石裝載，選擇載重50t的自卸礦用卡車與液壓挖掘機(jī)配合進(jìn)行巖石運(yùn)輸。

3?產(chǎn)品方案

新橋礦業(yè)堆存在排土場的廢石中，主要巖石為灰?guī)r和石英砂巖，為了提高工程效益，充分、合理地利用不同種類和成分的巖石，生產(chǎn)附加值高的產(chǎn)品，綜合考慮本工程的巖石種類和成分，確定不同的產(chǎn)品品種。

（1）對于硫含量小于0.5%的灰?guī)r和石英砂巖，可生產(chǎn)市場價格較高的機(jī)制砂，制砂產(chǎn)生的大粒級的物料作為建筑碎石;制砂產(chǎn)生的-0.15mm石粉，可用于筑路墊層。

（2）對于硫含量0.5～1.0%的灰?guī)r和石英砂巖，用于生產(chǎn)建筑骨料，生產(chǎn)中產(chǎn)生的-5mm細(xì)砂，可用于筑路墊層外銷。

根據(jù)巖石性質(zhì)、種類及市場情況，砂石料生產(chǎn)線產(chǎn)品可分為建筑骨料、機(jī)制砂、細(xì)砂及石粉，其中的建筑骨料和機(jī)制砂作為建筑用砂和骨料銷售;含硫較高的細(xì)砂及石粉可用于筑路墊層，作為副產(chǎn)品銷售;另外，生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的渣土可用于礦山井下回填、臨時設(shè)施建設(shè)的基礎(chǔ)墊層。

設(shè)計處理量為300萬t/a，產(chǎn)品及產(chǎn)量指標(biāo)見表1。

4?生產(chǎn)工藝流程

根據(jù)《建設(shè)用碎石卵石》和《建設(shè)用砂》標(biāo)準(zhǔn)，機(jī)制砂和建筑骨料產(chǎn)品對含硫量要求不同，因此本工程中硫含量不同的灰?guī)r和石英砂巖采用不同的生產(chǎn)工藝，對硫含量小于0.5%的巖石，用于生產(chǎn)建筑碎石和機(jī)制砂;硫含量0.5～1.0%的巖石，用于生產(chǎn)建筑骨料及細(xì)砂。因此本工程的石料加工采用兩種工藝：

（1）機(jī)制砂及建筑石料生產(chǎn)工藝，采用三段一閉路破碎，兩段篩分干法生產(chǎn)工藝流程，一級破碎采用顎式破碎機(jī)開路破碎并脫泥篩渣，二級破碎采用圓錐破碎機(jī)開路破碎，制砂采用立軸破碎機(jī)閉路破碎，再經(jīng)過二級篩分及選粉機(jī)分離后，產(chǎn)出成品。可生產(chǎn)機(jī)制砂、建筑骨料、石粉。

（2）建筑石料生產(chǎn)工藝，一級破碎、篩渣、二級破碎和篩分采用與機(jī)制砂及建筑骨料生產(chǎn)工藝相同，區(qū)別在于二級破碎后的碎石料返回二級、三級破碎及制砂車間，切換到三級破碎圓錐破碎機(jī)。可生產(chǎn)建筑骨料、細(xì)砂兩種產(chǎn)品。

5?生產(chǎn)計劃

排土場廢石生產(chǎn)砂石料計劃為年處理能力為300萬t，排土場共計采出廢石6731萬t，密實容重2.2，釋放排土場庫容3059.84萬m3，占排土場總庫容的57%。

6?社會效益

銅陵新橋礦業(yè)利用排土場廢石制備砂石骨料，社會效益明顯：

一是消除了安全隱患，對堆存在排土場的廢石進(jìn)行大規(guī)模利用，降低了排土場邊坡的高度，釋放了排土場庫容，消除了泥石流、滑坡等發(fā)生的潛在危險。

二是充分利用了廢石資源;利用露天采礦已經(jīng)剝離的石英砂巖和灰?guī)r，用于加工生產(chǎn)機(jī)制砂和建筑骨料，實現(xiàn)物盡其用，為銅陵經(jīng)濟(jì)做貢獻(xiàn)，是自然賦予的歷史使命。

三是同步對露天排土場廢石回收利用，是對建設(shè)“無廢礦山”“無廢城市”的有力配合，銅陵作為安徽省唯一的“無廢城市”試點，真正需要有規(guī)模的、有影響的項目作為試點措施，以實現(xiàn)真正意義上的突破。

四是項目規(guī)模大、效益好，不僅能有效緩解本區(qū)域建筑砂石市場的緊張狀況，還能一定程度為社會提供就業(yè)機(jī)會。

7?結(jié)論

新橋礦業(yè)大規(guī)模利用排土場廢石生產(chǎn)建筑砂石骨料和機(jī)制砂，落實銅陵市建設(shè)“無廢礦區(qū)”政策要求，滿足市場對砂石料需求的同時，為企業(yè)促進(jìn)固廢物資源化利用，有效減少固廢物貯存處置量探索出一條可行的道路，同時對于釋放排土場擴(kuò)容、消除安全隱患、增加企業(yè)效益具有重要意義。

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