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李楼铁矿绿色矿山建设实践

发布日期:2020-09-05   来源:矿道网   投稿者:朱国涛   浏览次数:2534

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        0 引 言

绿色矿山建设是在当前新形势下创建矿产资源开发利用与环境友好和谐发展的系统工程,其包含“依法办矿、规范管理、资源综合利用、技术创新、节能减排、环境保护、土地复垦、社区和谐、企业文化”等内容,走绿色矿业之路,也是企业矿产开发利用的__。其不仅考量企业在矿山开发利用方面技术、装备的“硬实力”,也能展示企业文化的“软实力”,促进企业经济效益与生态环境效益同步发展。本研究以李楼铁矿绿色矿山建设为例,对该企业绿色矿山建设实践措施进行探讨[1-3]。

1 矿山概况

李楼铁矿地质储量为 2.79 亿 t,矿物主要成分为镜铁矿,平均品位为 34.29%,采选设计生产能力为 500 万 t/a,服务年限 39 a。采用分段凿岩—阶段出矿—嗣后充填的采矿工艺,首先将矿体划分为矿房矿柱,中间不留间柱,分两步骤连续回采。矿房矿柱高 100 m,宽 20 m,长度为矿体厚度。然后矿房高度 100 m内划分为 4 个分段,分段高度 25 m在各分段凿岩进路内凿上向扇形孔,分段内以上盘端部切割槽为自由面逐排爆破,分段之间由上至下逐层爆破,上分段超前下分段 2~3 排,空场利用矿柱或充填体支撑,待上面 3 个分段与底部集矿堑沟拉透形成大规模出矿条件后,在底部用 6 m3 电集中出矿,待矿房矿石出完后,立即进行全尾砂胶结充填。

该工程 2007 年 11 月开始建设,2011 年底主体工程投入试生产,2016 年全面实现达产,建设周短,见效快。其关键技术填补了国内大型采场高强度、大流量充填技术的空白,实现了对资源的规模化、高效率开采,达到了少占耕地、地表不塌陷的目的。通过镜铁矿强磁—重选—反浮选选矿工艺的不断创新和优化,选矿综合指标达到了行业领先水平。李楼铁矿是 1 座高度机械化和自动化的新型代化矿山,拥有许多国际先进的矿山设备,正在大力推进智慧化矿山建设。

2 绿色矿山建设的基本原则及目标

李楼铁矿绿色矿山建设遵循因矿制宜的基本原则,全面贯彻创新、绿色、和谐、共享的发展理念,实现矿产资源开发过程中的资源利用、节能排、环境保护、土地复垦、企业文化和企地和谐等方面统筹兼顾并全面发展。以人为本,保护职工身体健康,预防、控制和消除职业危害。依据绿色矿山建设的基本条件以及行业相关标准制定切实可行的规划发展目标,将绿色矿山建设的重点项目指标进行逐级分解,层层狠抓落实。全面鼓励职工为绿色矿山建设献言献策,积极宣传绿色矿山发展理念。

李楼铁矿绿色矿山建设的目标:生态环境治理达到绿色矿山标准,深入开展分段凿岩—阶段出矿—嗣后充填的采矿工艺关键技术研究,解决厚大第四系下大型地下矿山规模化、低充填成本、地表不塌陷等开采关键问题,重点攻克安全高效绿色采矿充填工艺、井下减震爆破技术、大流量高浓度充填技术,以提高采矿作业效率以及资源回收率,降低井下大规模崩矿对地表和充填体的影响。综合利用井下废石充填空区,减少废石排放,实现矿山效绿色开采。提升矿山现代化管理水平,完善绿矿山建设的相关制度,明确责任,依法合规开展矿业生产活动,实现矿产资源的合理利用与生态环境和谐发展。

3 绿色矿山建设实践措施[4-5]

3.1 绿色采矿

李楼铁矿位于淮河平原生态区,赋存于厚大第四系含水层下,矿床规模大。为了实现厚大第四系含水层下安全高效、规模化绿色开采,地表不移动或塌陷,少占耕地,采用分段凿岩—阶段出矿—嗣后充填的采矿。将矿块分成矿房和矿柱,采用二步骤回采,一步采时隔一采一,采场垂直矿体走向布置,阶段高 100 m,分段高度 25 m,采场宽 20 m,长为矿体水平厚度,回采后进行尾砂胶结充填,再回采二步采场。

充填工艺采用大流量高浓度充填技术,将产生的尾砂基本回填空区,爆破采用中深孔减震爆破技术,降低井下大规模崩矿对地表和充填体的影响;回采设计二步骤采场预留护壁,采用 Dmine 软件和三维空区扫描成果绘图,尽量以“无损失无贫化”布置工程,减少岩石的混入;掘进废石就近充填空区,实现国内资源低成本高效开发,保证矿石资源供应,保证安全生产,提高资源回收率,保护矿区生态环境。2018 年实际回采率为 90.8%,与目前国铁矿大量采用的无底柱分段崩落法相比,回采率提高了 9.5%,矿石贫化率降低 10%,矿石 TFe 采出品位提高 2.43 %,精矿年产量增加 22.61 万 t,年收入增加 9045 万元。

井下采矿和掘进采用大型无轨自行设备,以液压凿岩台车和电动铲运机为主,主要采用目前__的进口设备。竖井采用大型提升机和箕斗、罐笼。采用自动化和控制水平较高的生产管理系统,矿山各项技术和装备达到国际先进水平和清洁生产水平。

3.2 绿色选矿

李楼铁矿矿石中可供选矿回收的主要组份是铁,品位较低,原矿品位 29.78%;铜、铅、锌、锡等其他有价元素均因含量太低,综合回收意义不大。矿石中铁的赋存状态较为简单,呈赤(褐)铁矿产出的高价氧化铁占 94.83%,加上分布在磁铁矿中的铁,合计分布率为 95.40%。在查明矿石性质的基础上进行大量的实验研究和选矿试验,最终选择了阶段磨矿—强磁(获得精矿)—阴离子反浮选流程作为选矿工艺流程,2018 年实际回收率为78.07%。

3.3 生态环境保护

矿山一直高度重视矿区的生态环境保护工作,严格执行《矿山地质环境保护与综合治理方案》和绿色矿山建设的相关行业标准,落实生态环境保护和治理“三同时”制度,通过对工业场地景观规划,精心组织施工,基本完成工业场地绿化 100%,目前矿区已呈现林木葱郁、绿草如茵、环境整洁、景色宜人的景象,成为了洁、绿、亮、美的园林式、花园式矿山,最终实现了矿山经济效益和环境效益的同步发展。

公司委托具备相关资质的监测单位按季度开展废水监测、废气监测、噪声监测,放射工作人员个人剂量检测等服务,各相关单位针对通风、粉尘、噪声进行日常监测,建立健全环保设施点检、运行、维修等记录台账,实行规范化、痕迹化管理利用 GPS 技术建立地表沉降监测系统,每季度进行测量,并对采集的大量数据进行理论分析、数值模拟分析,从而更能准确预测地表变形沉降的规律,有效地指导安全生产,避免可能发生重大地质灾害风险。

3.4 科学创新与智慧矿山建设

3.4.1 技术升级改造

积极对充填站立式砂仓溢流和造浆系统进行技术革新,当前完成技术革新并进行试生产,尾砂溢流基本控制澄清状态,实现了“无动力”造浆并且连续不间断充填,尾砂利用率和充填生产能力大幅度提升。

通过镜铁矿二段磨选系统分级重选新工艺研究项目的优化改造后,镜铁矿钢球单耗降低约 0.11kg/t,二段旋流器溢流粒度由 83%提高至 90%,满足浮选常温药剂入浮粒度条件。达到减少二段球磨的入磨量,提高浮选给矿品位,稳定浮选系统的运行。

3.4.2 智慧化矿山建设

公司在自动化、信息化、智能化建设方面进行了不断地探索,并取得了极大的成效,如破碎机挤满给料系统,增加并校准机腔料位监测系统、增加自动化调频系统,从而配合破碎机整体挤满给料条件,然后通过自动化 PID 程序控制,完成挤满给料,实现破碎机最大效率工作,同时挤满给料的实现延长衬板及备件的使用寿命,使备件实现效益__。过铁系统进行升级改造,增加电控释放阀,使之达到 9.5 MPa 压力时,系统可以瞬间将主轴降到底部,减少铁器带来的液压系统的冲击,保护设备不受损伤。办公网络覆盖整个办公厂区,并建设了公司内部网站、风险管控系统、调度报表系统、VSS 文件共享平台等应用软件,还建设并应用了 ERP 系统,包含物资、工程、人力、财务、设备管理 5 大模块,下一步将建设 ERP 生产管理模块。已建成千兆工业环网,并依托网络优势建设了人员定位、监测监控通讯联络、尾矿库在线监测等系统;搭建了综合信息化平台,将选厂、电力、提升、充填自动化等各类安全生产数据集成到平台,调度人员能够实时通过数据平台了解矿山安全生产情况,并根据实际情况下达调度指令,提高生产效率。

3.4.3 实施联合科研攻关项目

与国内多所高校、研究院所建立密切的科研合作关系,为了开采低品位、复杂难处理矿石,广泛开展了高效、节能、环保采选矿联合技术攻关研究,其中分段凿岩—阶段出矿—嗣后充填采选项目关键技术研发,被列为国家“十二五”科技计划课题,并通过了国家科技部的验收,最大限度地减少了对耕地的占用和对环境造成的破坏,实现了对资源的规模化、高效率开采;镜铁矿强磁—重选—反浮选选矿项目,综合指标达到了行业领先水平。

3.5 节能减排

李楼铁矿采选均采用国内外领先技术工艺和大型自动设备,节能降耗效果明显。后期通过建立完善节能管理体系、加强宣传教育、提高全员节能意识、强化日常节能管理措施,进一步实现节能降耗。主井提升系统提高主电机电枢绕组绝缘值(除尘、进风口除湿、出风口热风循环利用等),减少设备本体电耗;副井提升系统制定副井乘罐管理制度,合理规定非生产时间人员乘罐,减少罐笼运行次数;排水系统−525 泵房主排水泵加装真空泵和真空压力检测装置,提高排水效率;采掘系统适度扩大铲斗斗容,确保电铲每斗达到额定值,并尽量减少峰段运行时间。运输系统在安全的前提下确保机车满载,以达到最大装载系数,减少峰段运行时间;供风系统规范井下用风设备的用风时间,根据用风时间启停空压机。井下生产采取湿式作业;矿石破碎、卸矿、运输等环节都安装了矿用手动喷雾降尘装置;渣场及精粉堆场都采用定期洒水、蓬盖等措施进行降尘,尽量减少对空气质量的影响。厂区内外进行绿化,减少扬尘。锅炉房原有燃煤锅炉更换为燃气锅炉。生产废水循环利用,无废水排放。开展井下废石协同尾砂充填技术应用,将井下产生废石尽量回填采空区,减少废石的井下拉运、提升费用。积极对充填系统技术革新改造,降低尾砂溢流,加大尾砂的使用,减少尾砂的外排。对部分少量的废石提升出地表,将外售做建筑材料。

3.6 社区和谐

强力推进文化强企战略,继承和发扬五矿邯邢矿业艰苦奋斗的优良传统,全力推进和深化“矿业报国 矿兴家旺”的五矿矿业核心企业文化理念,以建设“技术工艺新、干群素质优、管理水平高、经济效益好、企业贡献大、生态环境美、职工生活富裕、内外环境和谐”的__现代化、绿色环保生态矿山作为公司全体员工的共同追求。矿山配有完备精良的设施、设备和高标准的安全智能化弱电系统、中央空调系统、冷热水系统,配有餐饮、招待所、商业超市、幼儿园等基础生活设施和娱乐健身设施,为员工生活提供了便利,发放年终关怀职工资金,每年组织一次作业人员职业健康体检。通过中国扶贫基金会向云南贫困学生捐款 3.4 万元。矿山还积极为矿区周边群众提供交通、就业、教育等方面的支持。对周边群众新增了矿山生产和物业就mm,监测曲线趋于稳定状态;监测数据说明数计算优化得出的支护方案能较好地维护该类巷道的长期稳定,支护强度比较合理,满足现场生产需要。

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