開磷集團礦業(yè)循環(huán)經(jīng)濟研究與實踐

黃明舉

(貴州開磷集團礦業(yè)總公司技術(shù)部， 貴州貴陽 550302)

開磷集團礦業(yè)循環(huán)經(jīng)濟研究與實踐

黃明舉

(貴州開磷集團礦業(yè)總公司技術(shù)部， 貴州貴陽 550302)

開磷集團空場法采礦存在地質(zhì)災(zāi)害嚴重、礦石回收率低，磷化工業(yè)廢棄物(磷石膏)大量增加等弊端，針對該問題，大力實施循環(huán)經(jīng)濟，采用充填法采礦與廢料制磚。充填法采礦系統(tǒng)年消耗磷石膏廢渣200萬t、掘進廢石100萬t，且礦石回收率提高11.3個百分點，延長礦山服務(wù)年限22 a;同時礦渣磚生產(chǎn)線年消耗井下掘進廢石紅頁巖15萬t，取得了巨大的經(jīng)濟效益，實現(xiàn)了企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

開磷集團;循環(huán)經(jīng)濟;磷石膏充填法;廢料制磚

貴州開磷集團是我國高濃度磷肥企業(yè)五強之一，目前高濃度磷復(fù)肥生產(chǎn)規(guī)模位居行業(yè)第二位。開磷集團自1958年建礦以來，主要采用空場法采礦，存在一些弊端。尤其是隨著企業(yè)的做強做大，工業(yè)廢料不斷增加，空場法采礦造成的地質(zhì)災(zāi)害時有發(fā)生，同時，礦產(chǎn)資源消耗過快，均影響企業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

1 礦山空場法采礦現(xiàn)狀

對于空場法采礦，到2010年為止，礦山開拓巷道掘進過程中產(chǎn)生的廢石共約1800萬t，這些廢石既不能回填到井下，在地表又未得到利用，只能排到地表排矸場。而修建地表排矸場又不得不占用大量的耕地，同時廢石還會對環(huán)境造成一定的影響。

其次，由于采出礦石后未對采空區(qū)進行有效處理，經(jīng)過幾十年的開采，形成大量的采空區(qū)，導(dǎo)致采空區(qū)頂板巖石垮落，上覆巖層沉降、破壞，直至引起地表山體坍塌和滑坡，給礦山的安全生產(chǎn)和地表工業(yè)設(shè)施帶來極大的威脅。到2010年末，據(jù)不完全統(tǒng)計，由于垮山破壞耕地面積超過15 hm2，搬遷房屋超過50棟，搬遷費超過8000萬元。

同時，空場法采礦礦石回收率(68.7%左右)低，礦石資源消耗過快，影響企業(yè)經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展。

另一方面，開磷集團息烽磷化工基地和開陽礦肥基地目前已形成120萬t/a的磷(P2O5100%)生產(chǎn)能力，年排放磷石膏600萬t。這部分廢料堆放地表需要購地筑壩，存在著污染環(huán)境、破壞生態(tài)等嚴重危害。

針對以上問題，開磷集團以循環(huán)經(jīng)濟理論為指導(dǎo)，大力實踐充填法采礦及廢料制磚等工作，從而實現(xiàn)企業(yè)經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展。

2 充填法采礦系統(tǒng)

用沙壩礦充填法采礦系統(tǒng)是開磷集團公司重點科技攻關(guān)項目，同時也是集團公司落實礦山可持續(xù)發(fā)展，實現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟及“三廢”資源綜合利用，保護礦區(qū)生態(tài)環(huán)境，建設(shè)“環(huán)境友好型、資源節(jié)約型”企業(yè)而采取的重大舉措。開磷集團礦業(yè)總公司引進了中南大學(xué)、長沙化學(xué)礦山設(shè)計院、長沙礦山研究院等科研院所進行合作攻關(guān)。自2003年初便開始進行項目籌劃、初期理論研究及實驗室試驗，2005年1月開始進行開拓工程、地面充填站制漿工程、巖層沉降觀測工程(位移計安裝)及采切巷道的施工，到2006年4月，井下礦房開始回采。

本次實施的充填法采礦為脈外采準房柱式分段磷石膏充填采礦法。盤區(qū)走向長度為600 m，每個盤區(qū)劃分為5個分層，每個分層垂高為10 m。盤區(qū)斜坡道布置在每個礦塊的中部。當每個礦房(跨度為20 m)回采完畢后，地面充填站將磷石膏、粉煤灰、水泥和水按一定的配比和濃度要求制備的料漿通過垂直管道、井下充填管線輸入井下采空場。在充填的過程中，為提高充填體的強度和對廢石的利用，還用鏟運機向采空場內(nèi)充填白云巖廢渣。從2006年5月19日開始進行充填系統(tǒng)試車生產(chǎn)至2008年12月，歷時3 a多，圓滿地完成了各項試驗任務(wù)，達到了預(yù)期目標。

隨后在礦業(yè)總公司和礦肥公司全面推廣，到2010年12月止，共建成8套充填法采礦系統(tǒng)，消耗磷石膏廢渣300萬t，減少巷道掘進廢石150萬t，避免了充填法采礦區(qū)域約15 km2內(nèi)地表塌陷、地表建筑物遭破壞等地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，取得了豐碩的成果。

2010年12月止，充填法采礦共采出礦石750萬t，礦石回收率80%，消耗礦量937.5萬t，與空場法采礦相比，回收率提高了11.3個百分點，少消耗礦量154.2萬t。由于資源回收率的提高，每年將增加經(jīng)濟效益1.9億元，且延長了礦山服務(wù)年限。開磷集團目前保有資源儲量4.13億t，開采礦石量按400萬t/a，該工藝技術(shù)將延長開磷集團服務(wù)年限22 a，這對實現(xiàn)礦業(yè)經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展意義重大。

3 廢料制磚工程

貴州開磷集團礦業(yè)總公司2008年建成礦渣磚廠，該廠利用礦山開拓巷道掘進廢渣紅頁巖，建成年產(chǎn)6000萬塊礦渣磚生產(chǎn)線，每年可綜合利用礦山掘進礦渣紅頁巖15萬t，不僅解決了人員分流和土地征撥難題，而且減少廢渣堆放問題。

隨著礦區(qū)采礦規(guī)模的擴大，下一步將再建設(shè)2條礦渣磚生產(chǎn)線，達到1.8～2億塊/a礦渣磚的生產(chǎn)規(guī)模，每年可消耗井下礦渣45萬t，井下礦渣綜合利用效益將更加明顯。

4 結(jié)論與展望

貴州開磷集團充填法采礦的試驗成功，標志著礦山采礦方法將由空場法采礦向充填法采礦全面過渡。磷石膏充填技術(shù)對于實現(xiàn)磷礦資源無廢害開采具有十分重要的意義，為磷石膏綜合利用開辟了一種新的工藝和方法。該研究成果可推廣應(yīng)用至翁福磷礦、湖北興發(fā)磷化工集團和湖南省等國內(nèi)磷企業(yè)，同時可推廣應(yīng)用至開采條件相類似的礦山(如安徽省新橋硫鐵礦)，前景十分廣闊。

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2011－01－25)

黃明舉(1968－)，男，貴州開陽人，工程師，主要從事采礦工程設(shè)計研究。