石灰石礦山的集約化開采

方新紅，路海軍，栗紅玉，樸志友，陶翠林

石灰石礦山的集約化開采

方新紅1，路海軍2，栗紅玉2，樸志友2，陶翠林2

Intensive Exploitation of Limestone Mine

礦產是不可再生的自然資源。而資源的合理利用不僅是國家戰略問題，也關系到企業自身的經濟利益和社會責任。筆者負責管理某石灰質原料礦山，經歷了從前期礦山勘查、開發策劃、組織建設到投入生產的全過程，并在不同階段對不同環節，以圍繞資源節約、降低能耗為核心，采取了一系列的技術措施，取得了良好的社會效益和經濟效益。

石灰石；資源綜合利用；破碎；粉磨；脫硫；貧化

杭州鑫磊脫硫劑有限公司成立于2005年，是目前浙江省內最大的石灰石脫硫劑生產和供應基地，是一家利用優質石灰石資源加工熱能脫硫劑和熔劑灰巖，集采礦、破碎及粉磨加工為一體的大型開采加工聯合企業。以下為公司通過對礦山技改實現資源集約化開采和節能減排的生產實踐。

1 礦山資源條件

（1）礦床地質特征

礦床處于一個北東向的向斜核部，礦層為石炭系黃龍組灰巖，礦層平均厚度152m，其中，硅質團塊灰巖厚17m，縫合線灰巖厚40m，生物碎屑細晶灰巖及細晶灰巖厚95m。礦體出露最低標高206m，最高標高379.53m，相對高差173.53m。

（2）礦體化學成分

礦體化學成分沿礦體傾向和走向變化穩定。全礦區礦體平均化學組分質量分數見表1。

（3）圍巖與夾層

礦體內發現含礦夾石層15個，全部為高硅夾層。礦體頂板為石炭系下統葉家塘組（C1y），巖性主要為白色、灰白色中—厚層狀石英砂礫巖、砂巖、紫紅色泥巖。礦體底板由黃龍組第二段（C2h2）白云質團塊灰巖、硅質團塊灰巖下部巖層組成。

（4）地質構造

由于受縱向、橫向斷層的影響，礦體沿傾向和走向方向的連續性受到破壞，并對開采造成一定影響。

（5）工程地質與水文地質條件

礦區水文地質條件簡單，工程地質條件也比較簡單。但在切割斷層部位，采礦工作面需要注意生產安全。

（6）礦區資源儲量

礦區內脫硫用灰巖、熔劑灰巖、水泥用灰巖資源儲量29 343.35千噸。其中，脫硫用灰巖（332+ 333）資源儲量為5 202.28千噸，熔劑用灰巖（熔劑121b+熔劑122b）資源儲量為8 554.91千噸，水泥用灰巖（121b+122b+333）資源儲量為15 586.16千噸。

2 礦床開拓與礦山開采

該礦山在取得采礦許可證前地表已被人為改變，原有簡易道路坡度大、路面狹窄、彎急路險，行車條件極為危險；工作面為“一面坡”開采方式，越采越高，覆蓋剝離物到處堆砌，不僅植被破壞嚴重，而且隨意堆砌于山坡及溝谷的土石導致經常發生泥石流災害。基于礦山實際狀況，經與設計單位溝通，采用公路開拓與溜槽結合的開采形式。

受地質構造影響，礦床分割成東、西兩個礦段。為了降低投資將東西礦段劃分為一期和二期分別開發利用。

一期時礦物加工生產線包括初級破碎均距離礦山2.5km以外。初級破碎選用PCF1616單轉子錘式破碎機。破碎后經過篩分分級進行儲存與粉磨，最終通過汽車運輸至碼頭到用戶。

3 生產建設過程中采取的工藝技術與節能措施

（1）礦山基建期間的運輸

利用溜槽轉載運輸，解決了道路尚不完善期間的工期進度與行車安全問題，并對初期生產出礦量的保證起到儲備作用。

表1 全礦區礦體平均化學組分質量分數

（2）調整采礦計劃，提高礦山管理水平

將部分剝離成本均衡到二期中，降低一期基建投入和一期生產的剝采比。由于礦山開采條件差，初期剝離量很大，如果采用常規方法，一期礦山投資勢必較高，對于企業壓力較大。由于減少一期剝離工程，到二期生產時就需要擴大境界“擴幫”剝離和延深開采。為了確保二期的開采，在一期生產所形成的剝離、采礦臨時邊幫保留足夠的平臺寬度，以滿足二期采礦設備通行和爆破作業的需求。

（3）礦床開拓系統的選擇與確定

山坡露天礦的公路開拓系統一般都設在開采境界以內，隨著開采水平的不斷下降而廢除消失。依據礦體賦存條件和經濟原則確定了本礦山分東西兩個采區分期開采，東采區也分期開采，這就要求保證后期的開采工作開拓道路的完整性。如仍將道路設在開采境界內，則東礦段開采時會破壞開拓道路或保留大量“礦柱”，不利于東礦段的開采。因此考慮開拓道路主要利用東西礦段F2~F5斷層之間的無礦段地形，可以確保開拓系統的完整性，又兼顧了東西礦段。而道路的幾處回頭曲線位置已考慮東西礦段各開采水平道路接線的便利。由于一期開拓系統規劃的預知性與完整性，二期道路銜接非常順暢。

（4）剝離與采礦協調作業，分爆分采，提高采礦回收率

礦山覆蓋層厚，夾層多，地質和開采技術條件復雜。前期設計采用大爆破開采，礦體內的薄夾層和礦、巖交界處的圍巖會混入礦石內造成礦石貧化；部分礦石也會混棄于剝離物中造成礦石損失、廢石排放增加，不僅浪費資源，還會影響環境。

為此，對不同的礦體進行分爆分采，使采礦方法更加科學合理，管理更加精細。在采礦過程中嚴格執行貧富、厚薄、難易、大小和主副兼采的原則，有效提高了資源的綜合回采率，收到了很好的效果。2012年度，礦山實際采礦回采率提高到99%，比國土資源部門核定指標提高7個百分點。

（5）調整破碎加工系統工藝，提高主導產品（8~ 55mm粒級）成品率

礦石原有破碎加工系統，采用單段錘式破碎機一次破碎工藝流程，粉礦占比35%以上，降低了主導產品的出產率，造成資源浪費并增加了廢棄物的排放。

經過對破碎加工工藝流程、設備選型的反復試驗和研究，確定將原有單段錘式破碎機工藝改為顎破+圓錐+圓錐的三段破碎一閉路的生產工藝，改進了工藝流程，提高了主導產品的產量，將塊礦產品率提高到72%（指8mm以上，原為65%）。

（6）采用能耗低的膠帶機取代汽車運輸

礦山原采用汽車運輸，道路彎曲長度約2km。生產穩定以后，由于產品比率不理想，借破碎系統改造機會對長距離運輸方式進行了論證。

通過比較，最終確定采用膠帶機輸送，建成了由6條膠帶機組成的運輸線路，充分利用了高差，下坡運行節省了大量的電能，運輸成本銳減。同時線路多數地段標高的設計與道路坡度接近，工作人員在道路行車時對膠帶機運行狀態一目了然，提高了巡檢效率與巡檢次數。

（7）加強礦區生產勘查，優礦優用，提高資源利用的附加值，提高低品位礦（按工業指標CaO< 51%）資源的綜合利用率

與地質勘查單位合作，對礦體、圍巖與夾石特征及分布情況做了進一步勘查，為提高低品位礦產資源的綜合利用率打下了基礎。礦山按質分類開采，達到優礦優用；按不同礦種分爆分采；礦山生產要求分堆、分裝、分運。結構細膩的純灰巖（CaO> 51%）做脫硫用，保證脫硫效率（95%以上）和再生石膏達到可利用的質量標準；含有燧石（SiO2）條帶或結核的灰巖（SiO2超過脫硫灰巖工業指標要求）則搭配加工生產，白云質灰巖（MgO不超標）用作熔劑用灰巖。通過上述措施和工作，最大限度地提高了資源利用的附加值和低品位資源的綜合利用率。

（8）新增粉體材料深加工系統，實現尾礦（指8mm以下碎屑礦）全部綜合利用

為改變原有單段錘式破碎加工系統塊礦率較低、廢棄物排放多、粉礦未能得到綜合利用的局面，2009年公司針對粉礦的回收利用進行了研究，新增一臺球磨機（?3m×9m）及粉磨分級系統，將加工過程中產生的尾礦（碎屑礦），深加工成325目的粉體材料，使尾礦得以100%全部綜合利用。

表2 技改后新增主要設備

表3 技改后各項指標完成情況

4 技改后工藝流程、主要設備及技術指標

（1）工藝流程

原礦用汽車從礦山運至破碎車間原礦受礦倉內，經棒條振動給料機喂至顎式破碎機內進行破碎，破碎后的物料經地槽帶式輸送機運至過渡料倉，過渡料倉的物料經膠帶喂至圓錐破碎機（二破）進行破碎，破碎后的物料經1.5km的長膠帶輸送至半成品料倉，半成品料倉的物料用膠帶機送至振動篩上進行粒度分級，分級后60mm以上的物料送至圓錐破碎機（三破）進行破碎，破碎后的物料重新送至振動篩上進行粒度分級，形成閉路循環。根據不同礦種，＜60mm的物料經振動篩篩分為三種產品，一為石灰石脫硫劑碎石，產品粒度為8~25mm；二為熔劑灰巖，產品粒度為26~60mm；三為＜8mm的物料經球磨機和選粉機生產325目脫硫劑粉產品。

（2）技改后新增主要設備見表2。

（3）技改后各項指標完成情況見表3。

5 技改后新增經濟效益

（1）開采回采率由92%提高到99%，可增加資源量17.5萬噸，增加銷售收入875萬元。計算過程：

250萬噸×（99%-92%）=17.5萬噸

17.5 萬噸×50元/噸=875萬元

（2）礦塊成品率由65%提高到72%，可增加主導產品17.5萬噸，增加經濟效益1 016.4萬元。計算過程：

250萬噸×（72%-65%）=17.5萬噸

17.5 萬噸×（78.08-20）元/噸=1 016.4萬元

（3）科學設計，合理規劃，實現資源全部綜合利用。二氧化硅、氧化鎂含量較高的低品位礦石經適當配礦后全部利用，尾礦全部深加工為脫硫用粉體材料，剝離表土用于復墾、復綠。

尾礦100%被利用，可利用尾礦23.44萬噸，增加經濟效益1 584.54萬元。計算方式：

23.44 萬噸×（87.6-20）元/噸=1 584.54萬元

（4）實現了資源利用集約化、開采方式科學化、生產工藝環保化，促進了礦業經濟與生態環境的和諧發展。

6 綜合效益與推廣前景

公司通過適當的技術改造，采用科學合理、先進環保、成熟可靠的工藝技術裝備，初步建成了資源節約、環保節能、生態環境好、符合礦山循環經濟發展要求的礦山，并能給當地礦山起到明顯的示范作用，促進本地區礦山的礦產資源節約與綜合利用水平邁上一個新的臺階，同時該項目被國家財政部、國土資源部列為礦產資源節約與綜合利用示范工程。?

TD216

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2016-07-25；編輯：趙蓮