太鋼東山石灰石礦礦產(chǎn)資源節(jié)約集約與綜合利用①

楊志勇，王鑫彥

（太鋼礦業(yè)分公司東山石灰石礦，山西 太原030000）

1 概 述

黨的十九大報(bào)告提出必須樹(shù)立和踐行綠水青山就是金山銀山的理念，堅(jiān)持節(jié)約優(yōu)先、保護(hù)優(yōu)先、自然恢復(fù)為主的方針，形成節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境的空間格局、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)方式、生活方式，還自然以寧?kù)o、和諧、美麗。礦產(chǎn)資源是經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，也是生態(tài)環(huán)境的重要構(gòu)成要素［1］。

礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)活動(dòng)應(yīng)主動(dòng)適應(yīng)生態(tài)文明建設(shè)要求，用新發(fā)展理念指導(dǎo)建設(shè)綠色礦山，著力推動(dòng)礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)利用與生態(tài)環(huán)境保護(hù)協(xié)調(diào)發(fā)展［2］。

礦業(yè)開(kāi)發(fā)具有擾動(dòng)和改善生態(tài)環(huán)境的雙向作用。粗放的開(kāi)發(fā)利用方式會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成一定影響；節(jié)約與綜合利用方式既減少對(duì)環(huán)境擾動(dòng)，又能改善生態(tài)環(huán)境。因此，加強(qiáng)礦產(chǎn)資源節(jié)約、高效、綠色開(kāi)發(fā)利用，建立符合美麗中國(guó)要求的礦業(yè)開(kāi)發(fā)新模式，是當(dāng)前礦業(yè)領(lǐng)域生態(tài)文明建設(shè)的重大課題［3］。

礦產(chǎn)資源的集約利用是以最有效的人力、物力、財(cái)力投入和最低的環(huán)境代價(jià)充分合理利用礦產(chǎn)資源以產(chǎn)生最大的利用效益、滿足經(jīng)濟(jì)社會(huì)需求的礦產(chǎn)資源利用方式［3］。礦產(chǎn)資源賦存條件各異，且可復(fù)制性較差，在礦山全生命周期中，需因地制宜，不斷探索與之相適應(yīng)的措施，實(shí)現(xiàn)礦產(chǎn)資源利用最大化。本文以太鋼東山石灰石礦為例，討論資源節(jié)約集約與綜合利用的途徑方法。

2 資源節(jié)約集約與綜合利用體系

礦山生產(chǎn)應(yīng)遵循“開(kāi)采方式科學(xué)化、資源利用高效化、企業(yè)管理規(guī)范化、生產(chǎn)工藝環(huán)?；?、礦山環(huán)境生態(tài)化”的基本要求，努力實(shí)現(xiàn)礦山發(fā)展的資源效益、環(huán)境效益和社會(huì)效益的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，資源開(kāi)發(fā)與環(huán)境保護(hù)并舉，礦山發(fā)展與社區(qū)繁榮共贏［4-5］。

2.1 設(shè)立組織結(jié)構(gòu)

太鋼東山石灰石礦（以下簡(jiǎn)稱東山礦）是太鋼重要的輔料基地，是集成冶金石灰石生產(chǎn)系統(tǒng)、回轉(zhuǎn)窯活性石灰生產(chǎn)系統(tǒng)、全密封管狀膠帶運(yùn)輸機(jī)系統(tǒng)、成品石灰篩分及氣力輸送系統(tǒng)、粉劑產(chǎn)品生產(chǎn)系統(tǒng)的大型活性冶金石灰生產(chǎn)企業(yè)。

東山礦成立“東山礦生態(tài)文明建設(shè)委員會(huì)”，下設(shè)“礦區(qū)復(fù)墾與資源綜合利用工作組”，負(fù)責(zé)礦山復(fù)墾與資源綜合利用工作指導(dǎo)、管理。

東山礦管理機(jī)構(gòu)健全，設(shè)有生產(chǎn)技術(shù)科具體負(fù)責(zé)地質(zhì)、測(cè)量、采礦技術(shù)工作，配置測(cè)量技術(shù)2人、采礦技術(shù)1人、地質(zhì)技術(shù)1人。

礦產(chǎn)資源節(jié)約集約與綜合利用水平達(dá)到設(shè)計(jì)水平，建立了礦山儲(chǔ)量動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)機(jī)制，委托具備相關(guān)資質(zhì)的單位完成每季度現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)并計(jì)算開(kāi)采情況。

2.2 優(yōu)化采礦參數(shù)及裝備選型，提高回采率

東山礦洪子峪礦區(qū)礦體為緩傾斜、薄礦體，平均厚度僅18 m。為了充分開(kāi)發(fā)利用資源，礦山設(shè)計(jì)臺(tái)階高度時(shí)剝巖臺(tái)階定為12 m，采礦臺(tái)階降低為8 m，配用孔徑135 mm液壓鉆機(jī)穿孔；配用移動(dòng)靈活的液壓鏟裝設(shè)備多臺(tái)階組合推進(jìn)；配用反鏟對(duì)開(kāi)采臺(tái)階與頂、底板形成的三角礦體實(shí)施剔除選別，減少?gòu)U石混入。實(shí)際開(kāi)采中，厚度在2 m以上的礦層得到回收，3年來(lái)共回收三角礦73萬(wàn)噸，回采率保持在93.0%以上。

2.3 應(yīng)用3DMine三維地質(zhì)技術(shù)，盤活資源儲(chǔ)量

基于3DMine礦山地質(zhì)品位分布數(shù)字模型的配礦數(shù)學(xué)模型的應(yīng)用，不僅提高了配礦效率和有效性，而且利于采場(chǎng)調(diào)整、減少剝巖量、提高礦山礦石產(chǎn)量和資源利用率［6］。東山礦根據(jù)地質(zhì)勘探鉆孔數(shù)據(jù)，結(jié)合地形地質(zhì)條件，建立3DMine地質(zhì)模型，服務(wù)于采礦設(shè)計(jì)。

對(duì)礦區(qū)界限內(nèi)東部及東南部設(shè)計(jì)開(kāi)采范圍以外區(qū)域組織加密勘探，進(jìn)一步探明該區(qū)域礦體形態(tài)、厚度等。經(jīng)過(guò)論證，適當(dāng)放寬剝采比，擴(kuò)大開(kāi)采范圍，盤活、開(kāi)發(fā)利用該區(qū)域資源量400余萬(wàn)噸。

2.4 多舉措提高資源綜合利用水平

礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)與利用過(guò)程中對(duì)大氣、水系、土壤所產(chǎn)生的污染和資源損耗，給自然環(huán)境和人類生活帶來(lái)了負(fù)面影響。綠色礦山建設(shè)發(fā)展模式是礦山可持續(xù)發(fā)展的最佳途徑［7］。

資源綜合利用作為綠色礦山建設(shè)體系中重要組成部分，有利于礦山的均衡開(kāi)采，減少占用開(kāi)采境界，延長(zhǎng)礦山開(kāi)采使用年限。東山礦針對(duì)礦山地質(zhì)狀況，采取以下措施以提高資源綜合利用率：

1）用頂板中巖石回填采空區(qū)，東區(qū)西區(qū)形成的采空區(qū)內(nèi)完成回填2 060萬(wàn)噸，較外排土場(chǎng)節(jié)約運(yùn)距1.3 km，節(jié)約運(yùn)輸費(fèi)用3 428萬(wàn)元。

2）表土作為綠化復(fù)墾覆蓋土。東山礦因地制宜，采用“集中采礦、動(dòng)態(tài)復(fù)墾、自主綠化”的作業(yè)模式，積極推動(dòng)綠色礦山建設(shè)，將表土作為綠化復(fù)墾覆蓋土，充分利用資源，減少倒搬費(fèi)用。目前，洪子峪礦區(qū)裸露面積均為采場(chǎng)、排土場(chǎng)必要作業(yè)面積，礦區(qū)全面完成復(fù)墾綠化，為當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境的改善做出貢獻(xiàn)。

3）與水泥廠戰(zhàn)略合作，生產(chǎn)線相連布置，石灰石加工、轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程產(chǎn)生的副產(chǎn)品石灰石粉礦及石渣全部用作建材原料、燒結(jié)原料。在解決尾渣、廢棄物的同時(shí)，為企業(yè)增加營(yíng)收效益，降低運(yùn)營(yíng)成本。

4）實(shí)施多臺(tái)階、多工序聯(lián)動(dòng)配礦。礦產(chǎn)資源作為不可再生資源，一旦失去不可復(fù)得，配礦的更大意義在于不但可以變“廢”為“礦”，而且在降低礦山生產(chǎn)剝采比、提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，又減少了廢石排放、降低了環(huán)境污染程度［8］。為最大限度利用礦產(chǎn)資源，東山礦合理組織生產(chǎn)勘探，做好地質(zhì)預(yù)報(bào)，實(shí)施采場(chǎng)多臺(tái)階、礦部多工序聯(lián)動(dòng)配礦。近幾年，通過(guò)對(duì)不同區(qū)域不同質(zhì)量的礦石進(jìn)行配礦，在保證礦石品位的同時(shí)，利用二級(jí)品礦石50余萬(wàn)噸。

2.5 提高塊礦成品率

通過(guò)優(yōu)化爆破工藝參數(shù)、采用間隔裝藥結(jié)構(gòu)以及選擇合理篩網(wǎng)尺寸，礦區(qū)成塊率有了較大的提高［9］。按照設(shè)計(jì)，石灰石破碎篩分加工工藝形成的10～40 mm成品礦占原礦的65%。為了提高塊礦產(chǎn)率，減少資源消耗，采用高精度逐孔微差爆破和不耦合裝藥技術(shù)，減少爆破時(shí)產(chǎn)生的粉礦率；優(yōu)化破碎和篩分參數(shù)，減少超標(biāo)礦循環(huán)破碎量，進(jìn)而降低破碎造成的粉礦率；優(yōu)化篩孔布置，提高篩分效率，減少合格品二次加工，降低粉礦率。通過(guò)以上技術(shù)措施，成品產(chǎn)率提高至71%以上，較65%的設(shè)計(jì)水平，減少資源消耗60余萬(wàn)噸。

2.6 優(yōu)化焙燒原料結(jié)構(gòu)，提高石灰石利用水平

為了達(dá)到石灰品質(zhì)均勻、優(yōu)質(zhì)，回轉(zhuǎn)窯焙燒工藝要求原料粒徑級(jí)差一般不得超過(guò)3倍。東山礦回轉(zhuǎn)窯建設(shè)初期，為了實(shí)現(xiàn)石灰石資源充分利用，與美卓公司反復(fù)討論、研究，通過(guò)優(yōu)化焙燒參數(shù)，調(diào)整轉(zhuǎn)速、負(fù)壓和助燃風(fēng)量匹配、延長(zhǎng)焙燒時(shí)間等，實(shí)現(xiàn)均勻焙燒，粒級(jí)確定為10～40 mm，塊礦利用率較原設(shè)計(jì)粒級(jí)范圍20～40 mm增加25個(gè)百分點(diǎn)。

2.7 研發(fā)高附加值產(chǎn)品，提高資源價(jià)值

礦產(chǎn)品高附加值產(chǎn)品可提高資源利用價(jià)值，東山礦相繼成功開(kāi)發(fā)出低碳石灰、噴吹用流態(tài)化石灰、KR法脫硫劑、氫氧化鈣粉劑等產(chǎn)品。

2011年首次在國(guó)內(nèi)大型回轉(zhuǎn)窯上對(duì)石灰石進(jìn)行焙燒工藝技術(shù)研究，開(kāi)發(fā)生產(chǎn)出適用于RH、VOD精煉工序的低碳石灰。該技術(shù)可實(shí)現(xiàn)低碳石灰規(guī)?；a(chǎn)，產(chǎn)品使用效果良好，有效解決了冶煉特殊鋼用低碳石灰的技術(shù)瓶頸。

高純度Ca（OH）2粉替代CaO粉供應(yīng)酸水處理工序進(jìn)行酸水中和，有效降低污泥排放量，提高處理效率。東山礦對(duì)氫氧化鈣生產(chǎn)中各種影響參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，對(duì)干法生產(chǎn)的控制單元進(jìn)行多因子試驗(yàn)，尋找關(guān)鍵影響參數(shù)，參照濕法生產(chǎn)，總結(jié)出干法生產(chǎn)的控制單元，開(kāi)發(fā)出一種新型的干法制備氫氧化鈣粉的生產(chǎn)工藝。自產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)化批量試車生產(chǎn)以來(lái)，產(chǎn)品質(zhì)量滿足公司對(duì)氫氧化鈣粉的要求，Ca（OH）2粉純度不低于90%，粒度為-0.074 mm粒級(jí)含量大于95%，水分小于0.1%。產(chǎn)能達(dá)200 t／d，各項(xiàng)自創(chuàng)技術(shù)均處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。

3 結(jié)論與展望

資源節(jié)約集約與綜合利用作為礦山企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)的重要方向，東山礦從體系管理、采礦優(yōu)化、設(shè)備選型、三維地質(zhì)、表土利用、聯(lián)動(dòng)配礦、提高成品率、研發(fā)高附加值產(chǎn)品等各環(huán)節(jié)、多舉措提高資源利用水平，取得良好的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)效益，可為石灰石綠色礦山建設(shè)提供借鑒。