新桥矿业排土场废石大规模资源化利用方案研究

张长锁 付和生 刘庆宏

摘 要：新桥矿业排土场堆存有大量岩性为石英砂岩和灰岩的废石，符合制备建筑砂石骨料和机制砂的要求，结合建设“无废矿区”的要求和市场需求，研究利用排土场废石进行砂石料制备，为矿山固体废弃物大规模资源化利用找到一条可行的途径。

关键词：废石;资源化利用;砂石骨料

中图分类号：TB     文献标识码：A      doi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2020.36.065

铜陵市作为安徽省唯一入选全国“无废城市”建设试点城市，为探索将固体废物环境影响降至最低的城市发展模式、探索绿色转型和综合管理路径开展先行先试。《铜陵市推进矿业绿色发展实施“无废矿区”建设试点工作方案》中提出：强化生产矿山固废物减量化和利用化处置，采用先进、合理的技术工艺和环保设施进行固废物资源化利用，有效减少固废物产生和贮存处置量。

近年来蓝天保卫战、绿色矿山等整治政策频出，砂石矿山数量锐减，砂石供给或将继续收缩。砂石市场需求端保持高位，砂石行业出现供不应求的紧张局面，直接推动砂石价格不断攀升。近三年以来，全国砂石骨料价格持续上涨，部分区域市场甚至出现阶段性缺货现象。

在无废城市建设方案中心思想的指导下，综合考虑市场需求和现实供应情况，基于国家政策和资源条件，新桥矿业利用区位优势和铁路、港口等基础设施优势，利用排土场堆存的废石为原料，变废为宝，建设砂石骨料生产线，建设无废矿区的同时，又可以满足市场需求，促进地区经济发展。

1 排土场现状

新四房排土场是新桥矿业公司露采矿山的配套项目，整个排土场位于长“箕形”沟谷中，排土场三面环山，西侧谷口筑坝。自新四房排土场启用至今，南部排土顶标高部分达到+208m，北部排土顶标高至+180m～+190m，形成南北走向长约2000m，东西宽约550m的排土范围，目前已堆废石约5329.62万m2。

排土场堆存废石来自于露天开采上下盘剥离物，主要为产自上盘的栖霞灰岩和产自下盘的石英砂岩。灰岩块状构造，岩体较完整，岩石强度中等。石英砂岩节理裂隙均不发育，石英含量高，致密坚硬，强度高。

根据岩石力学试验研究结果，石英砂岩单轴抗压强度为90.4～191.0MPa，灰岩单轴抗压强度50.16～54.53Mpa，有害物质如云母、轻物质、硫化物、氯化物等含量低于《建筑用砂》（GB/T14684-2011）规定的标准，是理想的制备机制砂和砂石骨料的原料。

2 排土场回采工艺

2.1 回采顺序

因排土场形态为狭长形，废石品质分布也有差别，废石回采的同时还有排放作业进行，基于以上考虑，为避免回采作业和排放作业相互影响，同时考虑优先回采便于回采、品质高的废石，设计将排土场划分为北区、中区和南区，进行分区回采，回采顺序为首先开采中区，其次开采北区，最后开采南区，图1为中区开采终了示意图。

每一分区内回采的顺序基本按照排放过程的逆序进行操作，由上至下分层进行回采，每一回采层高度为3.0m，采用平地装车方式，同一分層回采为由道路起始处堆置坡面向远端推进。回采过程可上下台阶同时作业，上部作业台阶超前下部作业台阶距离不小于50m。

2.2 边坡参数

中区开采各分层推进到中区与南区分界线时，为保证南区能在中区开采过程中保持稳定，在南区和中区之间形成台阶状短期边坡，考虑与南区其它三侧现有台阶匹配，中区开采各分层进行并段，形成200m、185m、170m、160m、150m、140m、130m、120m共8个台阶，台阶坡度1∶1.5，安全平台宽度15m，最终边坡角18°。

为使中区与南区的边坡更加稳定，各台阶并不是一次性推进到设计边坡位置，在生产过程中留设平台的宽度为45m，形成生产期边坡，边坡角度为12°，以保证边坡的绝对稳定。在中区生产的末期，集中将各平台推进到设计位置，形成最终边坡，减少最终边坡持立时间。

2.3 装运设备选型

根据废石回采量、作业台阶高度、作业面长度、运输条件、服务年限和外部供应条件等因素，本着采矿生产大型化、机械化、高效化的原则，确定采用的铲装设备为斗容4.0m3的液压挖掘机进行废石装载，选择载重50t的自卸矿用卡车与液压挖掘机配合进行岩石运输。

3 产品方案

新桥矿业堆存在排土场的废石中，主要岩石为灰岩和石英砂岩，为了提高工程效益，充分、合理地利用不同种类和成分的岩石，生产附加值高的产品，综合考虑本工程的岩石种类和成分，确定不同的产品品种。

（1）对于硫含量小于0.5%的灰岩和石英砂岩，可生产市场价格较高的机制砂，制砂产生的大粒级的物料作为建筑碎石;制砂产生的-0.15mm石粉，可用于筑路垫层。

（2）对于硫含量0.5～1.0%的灰岩和石英砂岩，用于生产建筑骨料，生产中产生的-5mm细砂，可用于筑路垫层外销。

根据岩石性质、种类及市场情况，砂石料生产线产品可分为建筑骨料、机制砂、细砂及石粉，其中的建筑骨料和机制砂作为建筑用砂和骨料销售;含硫较高的细砂及石粉可用于筑路垫层，作为副产品销售;另外，生产过程中产生的渣土可用于矿山井下回填、临时设施建设的基础垫层。

设计处理量为300万t/a，产品及产量指标见表1。

4 生产工艺流程

根据《建设用碎石卵石》和《建设用砂》标准，机制砂和建筑骨料产品对含硫量要求不同，因此本工程中硫含量不同的灰岩和石英砂岩采用不同的生产工艺，对硫含量小于0.5%的岩石，用于生产建筑碎石和机制砂;硫含量0.5～1.0%的岩石，用于生产建筑骨料及细砂。因此本工程的石料加工采用两种工艺：

（1）机制砂及建筑石料生产工艺，采用三段一闭路破碎，两段筛分干法生产工艺流程，一级破碎采用颚式破碎机开路破碎并脱泥筛渣，二级破碎采用圆锥破碎机开路破碎，制砂采用立轴破碎机闭路破碎，再经过二级筛分及选粉机分离后，产出成品。可生产机制砂、建筑骨料、石粉。

（2）建筑石料生产工艺，一级破碎、筛渣、二级破碎和筛分采用与机制砂及建筑骨料生产工艺相同，区别在于二级破碎后的碎石料返回二级、三级破碎及制砂车间，切换到三级破碎圆锥破碎机。可生产建筑骨料、细砂两种产品。

5 生產计划

排土场废石生产砂石料计划为年处理能力为300万t，排土场共计采出废石6731万t，密实容重2.2，释放排土场库容3059.84万m3，占排土场总库容的57%。

6 社会效益

铜陵新桥矿业利用排土场废石制备砂石骨料，社会效益明显：

一是消除了安全隐患，对堆存在排土场的废石进行大规模利用，降低了排土场边坡的高度，释放了排土场库容，消除了泥石流、滑坡等发生的潜在危险。

二是充分利用了废石资源;利用露天采矿已经剥离的石英砂岩和灰岩，用于加工生产机制砂和建筑骨料，实现物尽其用，为铜陵经济做贡献，是自然赋予的历史使命。

三是同步对露天排土场废石回收利用，是对建设“无废矿山”“无废城市”的有力配合，铜陵作为安徽省唯一的“无废城市”试点，真正需要有规模的、有影响的项目作为试点措施，以实现真正意义上的突破。

四是项目规模大、效益好，不仅能有效缓解本区域建筑砂石市场的紧张状况，还能一定程度为社会提供就业机会。

7 结论

新桥矿业大规模利用排土场废石生产建筑砂石骨料和机制砂，落实铜陵市建设“无废矿区”政策要求，满足市场对砂石料需求的同时，为企业促进固废物资源化利用，有效减少固废物贮存处置量探索出一条可行的道路，同时对于释放排土场扩容、消除安全隐患、增加企业效益具有重要意义。

参考文献

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