李官集铁矿绿色矿山建设实践_李忠玉.pdf

李官集铁矿绿色矿山建设实践李忠玉（中钢集团山东富全矿业有限公司，山东济宁272500）摘要：李官集铁矿为科学、合理推进绿色矿山建设进程，对比国家绿色矿山建设标准，对照绿色矿山建设规范要求找差距，对矿山建设现状进行自评，并通过设立重点工程等方式改进矿容矿貌、固废利用方式、科技管矿及智慧化矿山建设方面存在的不足，最终实现绿色矿山建设目标。针对以上李官集铁矿进行的一系列矿山建设实践，对其所采用的富余尾矿处理方法及产生的效益进行分析，为类似条件的矿山的绿色建设提供一定参考。关键词：绿色矿山；膏体充填；井下运输智能化；富余尾矿综合利用中图分类号：TD85；X322文献标识码：A文章编号：1672-1152（2023）05-0188-040引言中钢集团山东富全矿业有限公司李官集铁矿（全文简称“李官集铁矿”）地处于山东省济宁市汶上县郭仓镇，隶属于中国中钢集团矿业开发板块。项目于2008 年 5 月开工建设，于 2011 年 11 月建成。项目投资 5.2 亿元，矿区面积 0.872 km2，设计年生产能力为100 万 t，开采方式为井下开采，矿石自然类型为石英闪石型条纹条带状磁铁矿石，工业类型为需选贫铁矿石。于 2019 年编制 李官集铁矿绿色矿山建设实施方案 并成立相应绿色矿山建设领导小组，经过多年打造的基础与建设，李官集铁矿现已成为矿区环境生态化、开采方式科学化、资源利用高效化、管理信息数字化和企地社区和谐化的花园式矿山，于 2021 年成功通过国家遴选进入国家级绿色矿山建设名录。1建设目标1.1总体目标李官集铁矿认真贯彻落实习近平总书记提出的“创新、协调、绿色、开放、共享”发展理念，实现资源开发与生态环境协调发展。并以资源综合利用为核心，以循环经济为依托，以节能减排为重点，以技术创新为支撑，以科学管理为保障，协同打造“绿色、和谐、现代化矿山”的生产模式1。李官集铁矿通过自身绿色矿山建设实践，对建设中存在的富余尾矿进行综合利用、全矿水资源循环利用，可为井下无人化运输的类似矿山的绿色矿山建设提供实践参考。1.2建设期目标李官集铁矿对已开展的绿色矿山建设进行系统分析，并在已有一定成果基础上，对矿山的绿色矿山建设情况进行评估和分析，对存在的问题进行排查，提出解决方案并实施改进。通过系统分析及对照国家绿色矿山建设考核的量化指标，目前矿山亟须解决的问题中，以资源综合利用、节能减排零排废、科技创新和周围生态环境保护为难点，将重点、难点列为重点工程，在建设内科学、合理、有序地开展绿色矿山攻坚建设工作。建设期末项目完成后，达到国家级绿色矿山建设验收标准。2绿色矿山建设现状2.1矿区环境李官集铁矿工业广场主要划分为 4 个区域，分别为办公管理区、生产区、职工生活区和绿化生态区。管理区以办公楼为主；生活区主要包括浴室、宿舍、健身广场、篮球及足球场地等；生态区主要包括原废弃矸石场改建成的百味园，百味园分为阳光大棚种植场地、大田农作物种植场地、果树种植场地和池塘垂钓场地；生产区主要建筑设施有主井、副井、选矿厂、充填站、机修车间、空压机房、卷扬机房、配电室、材料库等。2.2矿区地面防尘矿区环境整洁卫生，生产、储存、运输过程中采取全封闭、洒水喷雾降尘的方式，并采用华联中科的多功能清洗车，对精粉场地、工业广场等扬尘产生区域进行不间断清洗和打扫。将原矸石山推平、覆土、绿化，并兴建了阳光大棚种植场地、露天蔬菜种植场地、果树种植场地、池塘垂钓场地，矿区主要运输道路进行硬化，安装防风抑尘网等。地表运输、选厂系统均采用封闭走廊，同时对精粉场地进行全封闭改造，改造后从源头控制并减少了扬尘的产生，扬尘得到了有效地治理。2.3矿区绿化矿区绿化对于降低噪声、美化洁化环境、控制粉尘污染、吸收有害气体都起着重要作用。为减少粉尘、噪音对周围环境的污染，保障职工的身体健康，同时也为了美化洁化环境，将厂区及道路两侧划为完全绿化地带并植树种草，植物全部选择适合当地自然环境的草皮、乔、灌木，同时利用绿化林带进行隔声、滞尘，有效减轻噪音、粉尘污染。废弃矸石场已建成百味园，成为李官集铁矿一道亮丽的风景线。矿区设有相应管理机构和专职绿化养护管理人员，负责矿区容貌的清收稿日期：2022-12-01作者简介：李忠玉（1993），男，山东胶县人，本科，毕业于河南工程学院，工程师，研究方向为富余尾矿综合利用、膏体充填、绿色矿山。总第 208 期2023 年第 5 期山西冶金Shanxi MetallurgyTotal 208No.5，2023DOI:10.16525/14-1167/tf.2023.05.071生产实践2023 年第 5 期图 1水循环系统洁及花草树木的生长修剪。2.4资源开发方式矿山开拓方式采用主井、副井、盲斜井和带式输送机联合开拓，针对矿体呈陡倾斜的似层状及矿房内岩石完整性较好等特点，李官集铁矿对当时的采矿方法进行了创新，发明出一种点柱式全矿床不分中段上向高分层连续推进充填采矿法，该采矿法主要结合传统点柱式空场法和上向分层充填法的优点而发明，该采矿法采用废石不升井、井下采场的方式直接充填，在提高三率指标的同时又降低了采矿成本。2.4.1绿色采矿工艺技术采场沿矿体走向布置，采场长度 60100 m 不等，主要根据矿体长度进行调整；采场间留连续间柱，宽度为 6 m；采场内留点柱，点柱尺寸为 5 m5 m，点柱至点柱中心的间距为 15 m15 m。每次开采分层厚度约 4.5 m，采用浅孔凿岩爆破，由柴油铲运机溜井出矿2。2.4.2绿色选矿工艺选厂破碎系统采用了“三段一闭路”的工艺流程，粗碎位于井下，采用颚式破碎机进行粗碎；磨矿流程采用三段磨矿工艺，球磨机与旋流器形成闭路；选矿流程为阶段磨矿、阶段选别流程。尾矿经直线筛脱水，筛上尾矿直接外卖，筛下尾矿与一、二、三段磁选机和磁悬浮精选机尾矿自流至尾矿泵池。2.4.3膏体充填工艺技术为了配合采矿方法的使用，在矿山地表建设充填站，供井下充填使用。充填系统为膏体浓缩充填系统，采用旋流器+脱水筛+膏体浓缩机联合工艺。具体工艺流程：选厂尾矿经泵送至浓缩机顶部的旋流器，经过旋流器分级，旋流器溢流至膏体浓缩机进行浓缩，浓缩底流自流入充填搅拌机，加入胶固粉充分混合后，直接充填入井下采场采空区，浓缩机的溢流清水返回选厂供生产使用，旋流器一部分底流与膏体浓缩机底流进入搅拌机，加入胶固粉混匀后充填入井下采空区，剩余部分自流入脱水筛，筛上粗粒脱水后直接进行干堆，筛下矿浆经泵送至膏体浓缩机3。充填料浆通过充填钻孔直接下放到中段石门位置，经该中段的充填管路送到各采场，在井下自流输送。2.4.4三率指标李官集铁矿属于稳固急倾斜中厚至厚层矿体，围岩稳固性为稳固，矿石属磁铁矿。建矿达产以来，开采回采率和选矿回收率指标均符合国家及山东省“三率”最低指标要求。2.5资源综合利用2.5.1伴生矿物及固废利用李官集铁矿无共伴生矿物，仅对矿山生产过程中产生的固体废物包括废石、尾砂进行多方面利用。废石根据不同来源采用不同的利用方式：地表干选废石直接转入封闭废石仓再由汽车外运，多用于筑路；井下采准掘进废石全部进入附近的采空区进行废石充填，不升井；细尾砂经膏体充填站制备为膏体，加入胶固粉充分混合后，直接通过自流入井下采空区进行充填；建设期内又设立尾砂压滤项目，可将充填剩余尾砂压滤成干饼销售，现已实现尾砂零外排，变废为宝。2.5.2废水利用针对选矿废水利用方面，在矿区建设“水资源闭环利用系统”（见图 1），实现了井下排水选矿生产井下充填循环利用。矿坑排水由-320 m 水平水泵房泵送至地表新水水池，新水水池溢流至环水水池，供选矿厂使用；选矿厂的生产污水主要来源于冲洗地坪及除尘器用水，其水经沉淀池后用潜水泵送至浊循环水池全部回收使用；尾矿水经膏体浓密机溢流自流至环水池；污水主要来源于办公及生活排水和部分生产废水。李官集铁矿建有地埋式污水处理站，污水经过活化处理后进入生产用水循环利用；生产生活污水经各系统循环不需外排，循环利用率可达 100%。2.6节能减排矿在环保除尘方面，李官集铁与中钢马矿院合作提出新型孔膜过滤技术，以此技术为支撑，对矿石在运输、破碎、筛分过程中产生的粉尘予以全封闭捕集，同时配合喷雾水化的方式，补充降尘，有效地解决粉尘问题。李官集铁矿又与山东科灵有限公司合作，成功应用水源热泵技术，此技术主要通过利用水体太阳辐射能作为空调冷热源，进行供暖制冷。通过此技术的应用，李官集铁矿杜绝了高燃煤的使用，在实现节能降耗的同时为职工提供了适宜生活和工作环境。2.7矿区生态环境保护李官集铁矿自建矿开始，就始终重视“三同时”工作。2004 年，李官集铁矿委托山东省冶金设计院编制山东汶上李官集铁矿开发工程环境影响报告书。山东联创矿业设计有限公司编制 中钢集团山东富全矿业有限公司李官集铁矿矿山地质环境保护与土地复垦方案，于 2021 年 3 月完成方案的编制评审工作，消防、绿化等压滤井下充填压滤厂房筛砂厂房湿抛石子铁精粉筛砂环水池水源井生活用水食堂用水浴室用水其他用水生活污水处理站充填站岩选系统钻孔用水新水池水仓疏干排水李忠玉：李官集铁矿绿色矿山建设实践189山西冶金E-mail:第 46 卷在山东省自然资源厅官网进行了公示，并严格按照方案执行。2.8科技创新与数字化矿山李官集铁矿为鼓励创新，将科技成果转换成生产力，不断提升企业内生动力，公司制定了 企业创新管理办法 中钢富全矿业科技创新管理及奖励办法，极大地提升了广大干部员工创新积极性。近年来，共收集合理化建议、科技成果近 1 000 项，科技成果转化 300 余项，发明专利 3 项，实用新型 20 余项，省部级科技奖 10 余项，且多项先进技术进入国家先进技术名录。科研及技改投入每年均高于上年主营业务收入的 1.5%。3存在问题及改进措施3.1生产矿山矿容矿貌生产矿山矿容矿貌方面的改善需要一定的厂区初步设计基础，此方面的主要不足在于李官集铁矿已建矿多年，生活辅助设施、生产性厂房、办公楼等建筑存在墙皮及防腐层脱落。针对本方面不足，李官集铁矿设立重点工程，为转移矿山建设施工方面压力，将厂区内建筑、钢结构进行刷漆、防腐外包施工，由专人严格监督施工质量、进度、安全，确保在绿色矿山建设期末完成。3.2低品位资源富余选矿尾矿的综合利用低品位矿山选矿过程中产生巨量尾矿，即使矿山本身采用充填工艺仍富余较多尾矿，如采用原始直接的尾矿库堆存，会对社会、安全、环保等方面产生负面风险，并且不利于绿色矿山建设，经研究决定对充填富余尾矿进行旋流器颗粒分级处理，充填系统如图 2所示。应用振动筛对富余粗颗粒尾矿进行去水处理，外销主要用于建设方面；针对富余细颗粒尾砂处理引进压滤设备，将多余尾矿压滤制备成干饼，外销主要用于建设方面。通过两项工艺设备革新，使矿山生产性尾矿全部得以利用，在矿区内形成循环利用整体，可不进行任何外排，并为矿山增加经济、社会、安全、环保等方面的效益。3.3地下矿山运输智能化建设智能化矿山建设是绿色矿山建设的重点，一般矿山建设地面设备自动化建设相对容易实现，但绿色矿山建设中明确需要建立井下智能化运输系统（见图3）。针对此问题，李官集铁矿决定在已有的自动化基础上，建立智能化运输系统研发队伍，以实现井下有轨智能运输。经李官集铁矿科研决定，将分控制室设置在井下调度室，控制系统以 PLC 为控制核心，在各个位置分设主站和从站，建立一套完整的运输控制线，从而实现整个运输系统的联动联控。现该网络已组建完成，实现了电机车与控制中心的无线通信、巷道 PLC 子站与控制中心主站的通信以及信集闭系统的联锁；完成集控及调度中心与控制中心的联网；实现集控对巷道、机车的远程操作；实现控制中心与装载站、卸载站系统的联锁控制，并达到集控室的对装卸载现场操作。该系统运行效果较好，现已实现井下有轨电机车自动安装及卸载运行。经过建设期的查缺点、改不足，以及全体员工的不懈努力，李官集铁矿顺利完成绿色矿山建设重点工作，并经遴选进入国家级绿色矿山建设名录。4结语李官集铁矿在已有绿色矿山的基础上，通过对标国家量化指标，在建设期内通过完善制度、加大科技投入、设立重点项目、建立科研队伍自主研发、借鉴先进