浅析发展循环经济、实现矿山可持续发展

吴秀仪，林玉明，徐 超，王长友

(四川省川威集团有限公司，四川 成都 610095)

1 引言

矿山循环经济是以资源的高效利用和循环利用为核心，以低消耗、低排放、高效率为原则，实现矿山的可持续发展，是对“大量生产、大量消耗、大量废弃”的传统增长模式的根本变革[1－2]。

为进一步提高矿山开发的技术水平、经济效益，发展循环经济、实现矿山可持续发展，矿业公司近几年已从矿山开采、选矿工艺、尾矿处理的矿山开发系统流程进行研究，开展多项科技攻关、技改项目，在发展循环经济、实现矿山可持续发展取得良好的经济效果[3－4]。

2 打造矿山超贫钒钛磁铁矿高效回采、节约资源示范工程

2.1 行业开采标准

按照行业规定，钒钛磁铁矿的工业品位≥20%，20%以下的矿石属于表外矿。对表外矿，矿山过去基本采取排土场堆存或弃采，基本未予利用，造成资源浪费。例如:攀枝花地区大部分矿山企业仅开采品位在20%以上的矿石。

2.2 公司矿山开采标准

通过生产勘探预测，公司矿山尚有超贫钒钛磁铁矿 1551万 t，平均品位仅为 TFe17.76%、TiO27.6%。为了充分利用该部分资源，提高资源利用水平，公司技术人员科技攻关，优化采剥方案，通过贫富兼采、改进选矿工艺等对矿区1551万t超贫资源进行综合利用。

2.3 效益评价

(1)降低精矿成本

公司采取贫富兼采的办法，对品位在15－20%的低品位矿与高品位矿共同开采，使得出矿综合品位由21.59%降为21.09%，剥采比从2.35 降为1.82，选比由4.6 升至4.89。

因入选品位下降，吨精矿选比升高，导致洗选加工费增加8.7元/t，多消耗原矿增加成本18.47元/t;但剥采比降低，吨精矿降低成本62.2元/t。从而使每吨精矿成本下降35.03元/t。

按年产精矿产量110万 t，每年可降低成本3853万元;同时延长白草矿山2.9年的服务年限。

(2)项目实施后，公司在超贫钒钛磁铁矿的开采利用方面走在行业前列，同时获得政府1000万元的奖励基金。

3 选厂干式抛尾渣再回收利用，实现矿石资源利用的最大化

3.1 项目背景

矿山在并购前，选厂入选品位定位在23%以上，而对于低于23%的原矿全部进行抛尾，丢弃在排土场。矿山并购后公司技术人员取样分析，发现原选厂抛尾矿TFe13.5%。科技人员提出了对原选厂丢弃的抛尾矿进行再造的项目。

3.2 抛尾渣再选技术工艺指标

干式磁选生产线的主要生产工艺指标:抛尾矿原料品位TFe13.5%，产出磁性粉矿TFe20%，磁性粉矿含磁性铁 MFe10.4～13.6%。

产能分析:生产线处理能力200t/h，作业率83%，日处理4000t，生产磁性粉矿1261t/天，考虑雨季等影响因素，预计磁性粉矿产量31万t/年。

3.3 效益评价

在不增加采剥量、采剥费用的情况，多产铁精矿6.9万t/年，从而降低原矿采剥的分摊费用;降低管理、折旧等分摊费用;同时因粉矿的可选性较好，选比降为4.5(原矿的选比为4.88)，从而降低选矿成本。抛尾渣再选项目已投产，预计可创效1200万元/年以上。

项目实施后其它效益分析:

由于对抛尾矿回收，其回收量约31.5%，故减少抛尾废石堆置量约1/3，对堆场的安全有利;在不增加采剥量的情况，可多产铁精矿，延长矿山选厂服务年限。

3.4 项目推广应用

根据抛尾渣再选利用的工艺技术，技术人员正在公司其它选厂积极推广该技术。目前该抛尾矿再利用项目正在进行设备的安装工作，项目投产后预计年效益1200万元以上。

4 绿色开采－尾砂充填技术

4.1 技术背景

公司另一井下开采的矿山因历史原因，选厂无尾矿库，当地相关部门已就矿山尾砂排放问题提出整改意见。为使矿山实现可持续发展，尾砂排放问题急需解决。

制约矿山2014年安全生产的另一重大影响因素为干式抛尾渣的处理。目前抛尾渣堆场已出现多条裂缝、剩余堆放空间不多的情况。如不及时解除，14年将出现:雨季期间堆场将存在较大安全隐患。

4.2 尾砂充填的必要性

在当前安全环保要求日趋严格的形势，根据阿坝矿山实际情况，对矿山尾矿排放、抛尾渣堆放问题的解决措施为:抛尾渣+小型尾矿库。采用该方案主要由以下因素决定:

(1)行业政策要求。安监总管[2012]32号:“新建金属非金属地下矿山必须对能否采用充填采矿法进行论证并优先推行充填采矿法”。尾砂充填技术将是地下开采开采的一种发展趋势，其优势在于:利用尾砂、废石、水泥等物料将井下采空区回填，可解决尾矿、抛尾渣的排放问题，消除尾矿库、堆渣场的安全隐患，减少对土地的占用;同时解决或缓解采空区塌陷，从而避免或减缓地表塌陷而诱发地表的地质灾害[3]。

(2)矿山环保要求。当地环保部门已对选厂尾砂排放提出质疑，如不及时解决，尾砂排放问题将制约矿山正常生产。

(3)矿山安全生产要求。公司矿山2008年“5.12大地震”、2013年“7.10泥石流”影响，矿区范围内出现多处地质灾害隐患区。为保证矿山安全生产，一方面需对地质灾害隐患区进行治理，另一方面需尽量减小井下开采对地表的影响。

尾砂充填井下采空区可预防或缓解采空区塌陷，从而避免或减缓因地表塌陷而诱发地表的地质灾害。因此尾砂充填技术一定程度上可缓解矿山地灾频发的安全隐患[5－7]。

4.3 抛尾渣堆放+尾矿排放+地灾预防的技术方案

根据充填技术，结合矿山实际情况，公司技术人员对抛尾渣堆放、尾矿排放问题的技术措施提出三种方案:

(1)建设二等尾矿库;

(2)尾砂充填+小型尾矿库;

(3)尾砂充填+现有生产系统。

通过对初期投资、运行成本、经济效益，矿山安全环保、建设工期对矿山安全环保影响等综合考虑，建议采用方案二:尾砂充填+小型尾矿库来解决阿坝抛尾渣堆放、尾矿排放问题。

该方案的优势:

(1)确保尾矿库建设期间选厂正常生产;

尾砂充填系统建设期短(6个月)，建成运行后，井下现有采空区及新出现的采空区，可解决2014年至2016年期间的抛尾渣+尾矿;待尾矿库建成后，抛尾渣+尾矿将实现部分充填、部分尾矿库排放，实现矿山可持续发展;有效避免因单纯建设尾矿库工期长达3年而影响尾矿排放，从而制约选厂生产;

(2)项目审批程序简单，总投资比建设二等尾矿库低;可提高资源回收率，可降低生产成本;

(3)可缓解矿山地表地质灾害的发生频率，而且符合行业政策要求;

(4)可解决矿山2014年、2015年及后续抛尾渣无处堆放的制约矿山安全生产的隐患，而单存尾矿库不能解决抛尾渣堆放问题。

5 结论与展望

5.1 结论

为实现发展循环经济、实现矿山可持续发展，矿业公司近今年已对矿山开采、选矿工艺、尾矿处理的进行系统研究，开展了科技攻关，并取得良好的经济效果。

(1)打造矿山超贫钒钛磁铁矿高效回采、节约资源示范工程。该项目于2012年获1000万元的政府奖励基金。同时降低成本3853万元，延长矿山2.9年的服务年限，实现矿山可持续发展;

(2)选厂干式抛尾渣再利用项目，在不增加开采量的情况，多产铁精矿，年创效1200万元以上，实现矿石资源利用的最大化;同时减少抛尾渣量，增强堆场的安全稳定性，占用量土地也有所下降;

(3)应用绿色开采关键技术尾砂充填+小型尾矿库，该技术符合行业安全环保标准，也可解决制约阿坝长期以来尾矿排放、抛尾渣堆放，可提高资源回收率，降低生产成本;同时对矿山频发的地灾起到预防或减缓作用，使阿坝矿山实现可持续发展。

5.2 展望

为实现“低开采、高利用、低排放”的矿山，使矿山步入可持续发展轨道上，形成矿山开发与环境协调一致，公司今后将做好以下几点:

(1)依靠信息化、高新技术支撑;落实行业安全生产标准化建设。矿山开发的管理理念将进行三大转变:矿山发展由规模性向效益型转变、管理由粗放性向精细型转变、生产由劳动密集型向科技密集型转变;

(2)加快矿山信息化建设。加快矿山信息化建设，充分利用现代信息技术，实现矿业的可持续发展，达到资源开发与环境保护和谐统一;同时矿业信息化建设可使矿山开发企业由经验型、传统型向科学型、定量分析与处理、自动化控制方向发展;

(3)致力钒钛磁铁矿尾矿钛铁矿再次回收利用的研究。对选厂事故处理池尾矿、尾矿库尾矿的钛铁再次回收工艺进行科技攻关研究，实现资源综合。

[1]张锦瑞，徐晖，饶俊.循环经济与金属矿山尾矿的资源化研究[J].矿产综合利用，2005(03):29－32.

[2]吕昊子，童雄.近年来国外尾矿再选与治理的研究[J].矿产综合利用，2014(02):24－28.

[3]张晓铜.尾矿充填技术综述[J].铜业工程，2010(3):16－19.

[4]吴秀仪，林玉明，郭名梁.浅析非矿山企业并购生产矿山的风险[J].铜业工程，2013(03):41－44.

[5]吴秀仪，林玉明，方延强.无底柱分段崩落法进路极限宽度研究[J].铜业工程，2011(06):18－23.

[6]赵丽琼，张应平，尾砂充填技术在大红山铜矿的运用与研究[J].环境科学导刊，2013(06):58－61.

[7]张晓铜.尾矿充填技术综述[J].铜业工程，2010(03):16－19.