華剛礦業(yè)“雙碳”目標(biāo)下綠色礦山節(jié)能減排技術(shù)研究

寧海軍

(華剛礦業(yè)股份有限公司， 北京 100039)

力爭2030年前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰，2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和（簡稱“雙碳”目標(biāo)）是黨中央經(jīng)過深思熟慮作出的重大戰(zhàn)略部署，也是有世界意義的應(yīng)對氣候變化的莊重承諾。“雙碳”目標(biāo)的提出將把我國的綠色發(fā)展之路提升到新的高度，成為我國未來數(shù)十年內(nèi)社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主基調(diào)之一。

1 華剛礦業(yè)現(xiàn)有科研成果

中鐵資源華剛礦業(yè)自2016年1月1日起正式開啟公司綠色礦山示范建設(shè)活動以來，圍繞綠色礦山節(jié)能減排不斷改進(jìn)工藝流程，始終堅(jiān)持技術(shù)創(chuàng)新，已開展科研項(xiàng)目近50項(xiàng)，取得發(fā)明及實(shí)用新型專利6項(xiàng)。

“剛果金SICOMINES銅鈷礦鈷礦物綜合回收利用研究”項(xiàng)目，采用浮選+磁選聯(lián)合工藝綜合回收鈷礦物，研究進(jìn)一步優(yōu)化選礦工藝流程、工藝參數(shù)和產(chǎn)品方案，提高精礦鈷品位、銅鈷回收率，降低精礦產(chǎn)率，降低選礦成本，最大限度地利用礦產(chǎn)資源。

“SICOMINES銅鈷礦一期采剝礦巖運(yùn)排方案優(yōu)化研究”項(xiàng)目，根據(jù)礦區(qū)現(xiàn)場實(shí)際情況，科學(xué)、靈活地增設(shè)排土場，優(yōu)化調(diào)整了礦石運(yùn)輸?shù)穆肪€和廢石堆場的位置，降低了采剝運(yùn)輸綜合運(yùn)距，顯著減少了設(shè)備零配件的消耗量、道路運(yùn)輸揚(yáng)塵和道路灑水降塵，保護(hù)了礦區(qū)整體環(huán)境。

“華剛礦業(yè)露天礦山深孔爆破參數(shù)優(yōu)化研究”項(xiàng)目，結(jié)合實(shí)際地質(zhì)條件和作業(yè)環(huán)境，通過對空氣間隔器的應(yīng)用、深孔爆破參數(shù)的優(yōu)化，減少了炸藥的消耗量，降低了礦區(qū)周圍的爆破安全風(fēng)險(xiǎn)，降低了爆破后可能產(chǎn)生的有毒有害氣體，有效降低了礦區(qū)周邊環(huán)境的影響。

“提高SICOMINES銅鈷礦銅浮選回收率的研究”項(xiàng)目，采用磨浮工藝與磨浸工藝相結(jié)合，靈活處理各種不同性質(zhì)礦石；改變浮選藥劑加藥點(diǎn)至球磨機(jī)內(nèi)，延長藥劑作用時(shí)間；硫化段適當(dāng)補(bǔ)加硫化劑作為礦漿電位調(diào)整劑，穩(wěn)定浮選泡沫層，減少藥劑種類。提高了經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，也提高了資源利用率，減少排廢對環(huán)境的污染。

“SICOMINES銅鈷礦低品位礦石堆浸工業(yè)實(shí)驗(yàn)應(yīng)用”項(xiàng)目，對采出的低品位氧化礦石就近利用排土場閑置場地進(jìn)行堆浸處理，短時(shí)間內(nèi)快速回收了大量Cu金屬，減少了礦石運(yùn)輸距離，節(jié)約了礦石加工成本，解決了低品位礦石的金屬回收問題，同時(shí)也解決了廢石堆放造成的環(huán)境污染問題。

“極細(xì)粒級尾礦雙分級放礦堆筑子壩技術(shù)的工業(yè)化應(yīng)用研究”項(xiàng)目，采用旋流器分級+沉沙稀釋沖擊分級的雙分級工藝，從粒度較細(xì)的尾礦中提取出適宜于筑壩的粗粒級用于尾礦筑壩，解決了尾礦較細(xì)的情況下尾砂堆筑子壩困難的問題；克服了一般上游式旋流器子壩堆筑的局限性，有效解決了泥化風(fēng)化嚴(yán)重的超細(xì)尾礦的旋流器上游式子壩堆筑問題。

“高品位氧化銅鈷礦磨礦-浸出工藝”項(xiàng)目，對高品位氧化銅礦石進(jìn)行破磨后直接浸出，采用濃密 機(jī)+沉淀池濃縮的工藝處理浸出礦漿，依靠剛果(金)獨(dú)特的多日照氣候，礦漿在沉淀池內(nèi)自然風(fēng)干，無需使用過濾系統(tǒng)脫水，克服了連續(xù)破磨+浸出工藝的精礦脫水能力有限這一不足，減少了藥劑的使用和排放，同時(shí)選礦階段不產(chǎn)生尾礦，最終的冶煉浸出渣通過壓濾洗滌，實(shí)現(xiàn)了尾礦干堆，最大限度地降低了尾渣對環(huán)境的污染。

2 節(jié)能減排的具體措施

2.1 科學(xué)開發(fā)與綜合治理

制定碳達(dá)峰、碳中和的近期和遠(yuǎn)期目標(biāo)，同時(shí)針對各廠建立考核評估制度，不僅把實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)作為硬性條件，而且還要盡可能細(xì)化、量化，包括控制二氧化碳的排放量的紅線標(biāo)準(zhǔn)是多少，都列出有明確的數(shù)值界定。

堅(jiān)持科學(xué)管理，嚴(yán)格執(zhí)行“六分一清”原則及“挑礦、挑巖”制度，礦石部位采用分層穿爆、分層采裝的方法，合理組織礦石生產(chǎn)，狠抓中和配礦工作，降低礦石損失貧化率，實(shí)現(xiàn)充分合理利用礦產(chǎn)資源的目的。通過扎實(shí)的現(xiàn)場技術(shù)管理和優(yōu)化的采裝方案，礦石損失率和貧化率得到顯著改善。自投產(chǎn)以來累計(jì)貧化率為3.72%，損失率為2.79%，較原設(shè)計(jì)降低了25.6%和44.2%，大大節(jié)約了金屬資源。

通過地質(zhì)素描、采樣及化驗(yàn)分析，對礦石進(jìn)行二次圈定，現(xiàn)場進(jìn)行精確放線。根據(jù)采場礦石質(zhì)量分布情況，科學(xué)編制礦石質(zhì)量計(jì)劃，充分考慮礦石可選性、氧化率、礦石品位、含水率、破磨效率等，進(jìn)行科學(xué)合理配礦，減少礦石品質(zhì)波動，提高了礦石質(zhì)量的同時(shí)充分合理地利用礦產(chǎn)資源，使生產(chǎn)指標(biāo)持續(xù)保持良好。

根據(jù)現(xiàn)場礦石性質(zhì)、可選性情況和選廠處理能力，采用不同的處理方案提高資源的利用率。采用磨浸工藝處理高品位氧化礦和高鈷礦，提高銅金屬的回收率至98%，較直接的磨礦浮選浸出工藝76%的回收率，金屬回收率提高了29%，鈷金屬回收率提高至95%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于高鈷礦選礦試驗(yàn)回收率。

露天坑疏干水經(jīng)處理后輸送至選冶廠作為生產(chǎn)用水，設(shè)置冶煉回水系統(tǒng)，污水中和后再回到洗滌濃密機(jī)，實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用。

尾礦庫設(shè)計(jì)采用尾礦砂堆積筑壩，減少尾礦排放對環(huán)境的污染，細(xì)砂不會被風(fēng)揚(yáng)起進(jìn)而造成二次污染環(huán)境。

2.2 三廢控制措施

2.2.1 揚(yáng)塵控制

施工及主要生產(chǎn)道路采用噴淋系統(tǒng)每天灑水降塵，并定期噴灑抑塵劑。

（1）采礦。對中深孔爆破采用多排孔微差爆破，降低二次鑿巖爆破頻率，減少粉塵產(chǎn)生量；鉆探設(shè)備配有捕塵裝置并采用濕式作業(yè)，降低穿孔作業(yè)的產(chǎn)塵量；對采場爆堆和道路揚(yáng)塵采用灑水車進(jìn)行灑水抑塵，降低鏟裝和運(yùn)輸過程產(chǎn)生的二次揚(yáng)塵；嚴(yán)格控制運(yùn)輸車的裝載量，不允許車輛遺撒，污染路面。

（2）選礦。破碎站采用水霧噴淋系統(tǒng)噴霧降塵；汽車至給礦機(jī)卸料點(diǎn)設(shè)置遠(yuǎn)程射霧器抑塵；礦石運(yùn)輸系統(tǒng)轉(zhuǎn)運(yùn)站卸料點(diǎn)及膠帶受料點(diǎn)，選礦堆場卸料點(diǎn)及膠帶受料點(diǎn)設(shè)置干霧抑塵裝置，實(shí)施噴霧降塵。

（3）濕法冶煉。石灰石制漿車間運(yùn)輸、磨礦過程中會產(chǎn)生粉塵，為減小粉塵的危害，采取產(chǎn)塵點(diǎn)密閉塵源和收塵裝置除塵的綜合措施，控制車間空氣環(huán)境中粉塵濃度小于《工業(yè)企業(yè)設(shè)計(jì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定的8 mg/m3。

2.2.2 廢水治理

（1）建設(shè)期。拌合站設(shè)置三級沉淀池，避免水泥漿等直接排放污染環(huán)境；對于化學(xué)品等有毒材料、油料的儲存地，采用嚴(yán)格的隔水層設(shè)計(jì)，做好滲漏液收集和處理。

（2）采礦。在露天采場設(shè)置移動泵站，并采用潛水泵將礦坑涌水排至地表綜合利用，把多余的部分排至地表水體；對工業(yè)場地、機(jī)修車間等產(chǎn)生的生產(chǎn)廢水及生活污水采用地埋式一體化處理設(shè)備處理，處理達(dá)標(biāo)后排至廠區(qū)北側(cè)的排水溝內(nèi)。

（3）選礦。選礦廢水、選礦濃密機(jī)、精礦過濾機(jī)排放的澄清水、選廠除塵設(shè)備冷卻水、地面沖洗水等直接回用于選廠，其余廢水以尾礦漿的形式排入尾礦庫，經(jīng)尾礦庫自然曝氣氧化、吸附和澄清，溢流水回用于選廠，選礦廠水循環(huán)利用率為90.26%，高于《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 8978-1996）一級標(biāo)準(zhǔn)中要求的水循環(huán)利用率75%的標(biāo)準(zhǔn)。

（4）濕法冶煉。冶煉生產(chǎn)廢水主要為車間、地面沖洗水，全部由地坑泵送回工藝流程；工藝廢水主要為沉鈷廢水產(chǎn)生量73 m3/h，泵送至浸出車間用于浸出渣調(diào)漿，沒有其他廢水外排；沉鈷生產(chǎn)廢水的pH為6～8左右，沒有重金屬原生及固體殘留物；制酸廢水主要來自脫鹽水工段，該段廢水有時(shí)呈酸性，有時(shí)呈堿性，裝置內(nèi)中和后排放，每兩天排一次廢水，水量為4 m3，水質(zhì)pH為6～9，SS＜70 mg/L，優(yōu)于《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 8978-1996）的一級標(biāo)準(zhǔn)。

（5）生活污水。生活污水產(chǎn)生量為384 m3/d，生活污水經(jīng)一體化地埋式生化處理裝置處理后，各污染物指標(biāo)滿足《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 8978- 1996）中的一級標(biāo)準(zhǔn)要求后外排。

2.2.3 廢氣治理

（1）制酸尾氣。制酸車間的廢氣主要是焙燒產(chǎn)生的二氧化硫煙氣，廢氣中SO2濃度取決于SO2轉(zhuǎn)化成SO3的程度，生產(chǎn)過程中采用國產(chǎn)最好的釩催化劑，使SO2轉(zhuǎn)化率達(dá)99.7%，整個(gè)系統(tǒng)的硫利用率高，大大降低裝置對周圍環(huán)境的影響。尾氣中SO2體積分?jǐn)?shù)為 355×10-6（690 mg/Nm3），經(jīng)過堿液吸收處理后SO2體積分?jǐn)?shù)≤80×10-6，SO3體積分?jǐn)?shù)≤20×10-6（47 mg/Nm3），含塵≤50 mg/Nm3。經(jīng)過處理的尾氣最后經(jīng)過60 m高煙囪排放。

（2）浸出車間廢氣。對酸浸車間外溢的SO2進(jìn)行收集，保持浸出槽上部微負(fù)壓（-20～0 Pa），收集的氣體進(jìn)入填料洗滌塔，通過濃度φ(m/V)=30%的液堿溶液（液堿溶液來自鈷車間）在填料塔內(nèi)進(jìn)行洗滌并吸收生成亞硫酸鈉，噴淋強(qiáng)度為20～25 m3/(h·m2)，經(jīng)過循環(huán)吸收后，將飽和的亞硫酸鈉返回浸出車間作為還原劑使用，凈化的氣體經(jīng)過引風(fēng)機(jī)后排入大氣。尾氣中SO2的體積濃度小于400 mg/m3，低于國家排放標(biāo)準(zhǔn)。

（3）電積車間酸霧。在銅電積過程中，通過在電解槽面覆蓋一層50 mm厚的高密度聚丙烯小球，酸霧被吸收和過濾以及密封，此過程只有少量的酸霧從電解槽面溢出，將車間設(shè)計(jì)成敞開式，以加強(qiáng)通風(fēng)，電解槽設(shè)酸霧吸收裝置，統(tǒng)一噴淋洗滌 處理。吸收前酸霧體積濃度約200～300 mg/Nm3，處理后酸霧體積濃度≤45 mg/Nm3，通過30 m高排氣筒排入大氣。確保車間內(nèi)外酸霧低于國家排放 標(biāo)準(zhǔn)。

2.4.4 固體廢棄物治理

（1）建筑垃圾控制。施工現(xiàn)場設(shè)置封閉式垃圾容器，施工場地垃圾實(shí)行袋裝化，及時(shí)清運(yùn)。

（2）采礦。根據(jù)礦區(qū)地形條件，在露天采場南側(cè)及西側(cè)設(shè)南排土場、西排土場、高品位廢石堆場及表土堆場集中堆存露天采礦產(chǎn)生的廢石。

（3）選礦。尾礦輸送至尾礦庫堆存，尾礦庫總占地面積約354×104m2，總庫容9765.58×104m3，可滿足堆存尾礦的要求。

（4）濕法冶煉。浸出渣經(jīng)洗滌、中和后Cu離子含量及Co離子含量均滿足《危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)》（GB 5085-2007）、《銅、鎳、鈷工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 25467-2010）和《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 8978-1996）的要求。硫化銅精礦浸出渣：石灰中和后，過濾，用汽車運(yùn)輸至渣場單獨(dú)堆存；氧化銅精礦浸出渣：用選礦回水調(diào)漿，調(diào)漿后送選礦廠渣選車間，經(jīng)過浮選回收有價(jià)金屬后，將渣選尾礦混入常規(guī)堿性選礦尾礦中，然后被泵送至尾礦庫儲存；高品位氧化礦浸出渣：加入回水和適量石灰中和后，經(jīng)尾礦輸送系統(tǒng)送至尾礦庫儲存；鈷精礦浸出渣：加入回水和適量石灰中和，經(jīng)尾礦輸送系統(tǒng)泵送至尾礦庫儲存。

3 結(jié)語

在綠色礦山節(jié)能減排基礎(chǔ)上進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)需要突破思想屏障，制定碳達(dá)峰、碳中和的近期和遠(yuǎn)期目標(biāo)；同時(shí)強(qiáng)化制度引領(lǐng)，始終堅(jiān)持技術(shù)創(chuàng)新，才能實(shí)現(xiàn)企業(yè)資源效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會效益的有機(jī)統(tǒng)一，努力將華剛銅鈷礦項(xiàng)目打造成中國中鐵綠色礦山建設(shè)示范引領(lǐng)的樣板工程。