方新紅，路海軍，栗紅玉，樸志友，陶翠林

石灰石礦山的集約化開采

方新紅1，路海軍2，栗紅玉2，樸志友2，陶翠林2

Intensive Exploitation of Limestone Mine

礦產(chǎn)是不可再生的自然資源。而資源的合理利用不僅是國家戰(zhàn)略問題，也關(guān)系到企業(yè)自身的經(jīng)濟(jì)利益和社會責(zé)任。筆者負(fù)責(zé)管理某石灰質(zhì)原料礦山，經(jīng)歷了從前期礦山勘查、開發(fā)策劃、組織建設(shè)到投入生產(chǎn)的全過程，并在不同階段對不同環(huán)節(jié)，以圍繞資源節(jié)約、降低能耗為核心，采取了一系列的技術(shù)措施，取得了良好的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。

石灰石；資源綜合利用；破碎；粉磨；脫硫；貧化

杭州鑫磊脫硫劑有限公司成立于2005年，是目前浙江省內(nèi)最大的石灰石脫硫劑生產(chǎn)和供應(yīng)基地，是一家利用優(yōu)質(zhì)石灰石資源加工熱能脫硫劑和熔劑灰?guī)r，集采礦、破碎及粉磨加工為一體的大型開采加工聯(lián)合企業(yè)。以下為公司通過對礦山技改實(shí)現(xiàn)資源集約化開采和節(jié)能減排的生產(chǎn)實(shí)踐。

1 礦山資源條件

（1）礦床地質(zhì)特征

礦床處于一個(gè)北東向的向斜核部，礦層為石炭系黃龍組灰?guī)r，礦層平均厚度152m，其中，硅質(zhì)團(tuán)塊灰?guī)r厚17m，縫合線灰?guī)r厚40m，生物碎屑細(xì)晶灰?guī)r及細(xì)晶灰?guī)r厚95m。礦體出露最低標(biāo)高206m，最高標(biāo)高379.53m，相對高差173.53m。

（2）礦體化學(xué)成分

礦體化學(xué)成分沿礦體傾向和走向變化穩(wěn)定。全礦區(qū)礦體平均化學(xué)組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)見表1。

（3）圍巖與夾層

礦體內(nèi)發(fā)現(xiàn)含礦夾石層15個(gè)，全部為高硅夾層。礦體頂板為石炭系下統(tǒng)葉家塘組（C1y），巖性主要為白色、灰白色中—厚層狀石英砂礫巖、砂巖、紫紅色泥巖。礦體底板由黃龍組第二段（C2h2）白云質(zhì)團(tuán)塊灰?guī)r、硅質(zhì)團(tuán)塊灰?guī)r下部巖層組成。

（4）地質(zhì)構(gòu)造

由于受縱向、橫向斷層的影響，礦體沿傾向和走向方向的連續(xù)性受到破壞，并對開采造成一定影響。

（5）工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件

礦區(qū)水文地質(zhì)條件簡單，工程地質(zhì)條件也比較簡單。但在切割斷層部位，采礦工作面需要注意生產(chǎn)安全。

（6）礦區(qū)資源儲量

礦區(qū)內(nèi)脫硫用灰?guī)r、熔劑灰?guī)r、水泥用灰?guī)r資源儲量29 343.35千噸。其中，脫硫用灰?guī)r（332+ 333）資源儲量為5 202.28千噸，熔劑用灰?guī)r（熔劑121b+熔劑122b）資源儲量為8 554.91千噸，水泥用灰?guī)r（121b+122b+333）資源儲量為15 586.16千噸。

2 礦床開拓與礦山開采

該礦山在取得采礦許可證前地表已被人為改變，原有簡易道路坡度大、路面狹窄、彎急路險(xiǎn)，行車條件極為危險(xiǎn)；工作面為“一面坡”開采方式，越采越高，覆蓋剝離物到處堆砌，不僅植被破壞嚴(yán)重，而且隨意堆砌于山坡及溝谷的土石導(dǎo)致經(jīng)常發(fā)生泥石流災(zāi)害?；诘V山實(shí)際狀況，經(jīng)與設(shè)計(jì)單位溝通，采用公路開拓與溜槽結(jié)合的開采形式。

受地質(zhì)構(gòu)造影響，礦床分割成東、西兩個(gè)礦段。為了降低投資將東西礦段劃分為一期和二期分別開發(fā)利用。

一期時(shí)礦物加工生產(chǎn)線包括初級破碎均距離礦山2.5km以外。初級破碎選用PCF1616單轉(zhuǎn)子錘式破碎機(jī)。破碎后經(jīng)過篩分分級進(jìn)行儲存與粉磨，最終通過汽車運(yùn)輸至碼頭到用戶。

3 生產(chǎn)建設(shè)過程中采取的工藝技術(shù)與節(jié)能措施

（1）礦山基建期間的運(yùn)輸

利用溜槽轉(zhuǎn)載運(yùn)輸，解決了道路尚不完善期間的工期進(jìn)度與行車安全問題，并對初期生產(chǎn)出礦量的保證起到儲備作用。

表1 全礦區(qū)礦體平均化學(xué)組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)

（2）調(diào)整采礦計(jì)劃，提高礦山管理水平

將部分剝離成本均衡到二期中，降低一期基建投入和一期生產(chǎn)的剝采比。由于礦山開采條件差，初期剝離量很大，如果采用常規(guī)方法，一期礦山投資勢必較高，對于企業(yè)壓力較大。由于減少一期剝離工程，到二期生產(chǎn)時(shí)就需要擴(kuò)大境界“擴(kuò)幫”剝離和延深開采。為了確保二期的開采，在一期生產(chǎn)所形成的剝離、采礦臨時(shí)邊幫保留足夠的平臺寬度，以滿足二期采礦設(shè)備通行和爆破作業(yè)的需求。

（3）礦床開拓系統(tǒng)的選擇與確定

山坡露天礦的公路開拓系統(tǒng)一般都設(shè)在開采境界以內(nèi)，隨著開采水平的不斷下降而廢除消失。依據(jù)礦體賦存條件和經(jīng)濟(jì)原則確定了本礦山分東西兩個(gè)采區(qū)分期開采，東采區(qū)也分期開采，這就要求保證后期的開采工作開拓道路的完整性。如仍將道路設(shè)在開采境界內(nèi)，則東礦段開采時(shí)會破壞開拓道路或保留大量“礦柱”，不利于東礦段的開采。因此考慮開拓道路主要利用東西礦段F2~F5斷層之間的無礦段地形，可以確保開拓系統(tǒng)的完整性，又兼顧了東西礦段。而道路的幾處回頭曲線位置已考慮東西礦段各開采水平道路接線的便利。由于一期開拓系統(tǒng)規(guī)劃的預(yù)知性與完整性，二期道路銜接非常順暢。

（4）剝離與采礦協(xié)調(diào)作業(yè)，分爆分采，提高采礦回收率

礦山覆蓋層厚，夾層多，地質(zhì)和開采技術(shù)條件復(fù)雜。前期設(shè)計(jì)采用大爆破開采，礦體內(nèi)的薄夾層和礦、巖交界處的圍巖會混入礦石內(nèi)造成礦石貧化；部分礦石也會混棄于剝離物中造成礦石損失、廢石排放增加，不僅浪費(fèi)資源，還會影響環(huán)境。

為此，對不同的礦體進(jìn)行分爆分采，使采礦方法更加科學(xué)合理，管理更加精細(xì)。在采礦過程中嚴(yán)格執(zhí)行貧富、厚薄、難易、大小和主副兼采的原則，有效提高了資源的綜合回采率，收到了很好的效果。2012年度，礦山實(shí)際采礦回采率提高到99%，比國土資源部門核定指標(biāo)提高7個(gè)百分點(diǎn)。

（5）調(diào)整破碎加工系統(tǒng)工藝，提高主導(dǎo)產(chǎn)品（8~ 55mm粒級）成品率

礦石原有破碎加工系統(tǒng)，采用單段錘式破碎機(jī)一次破碎工藝流程，粉礦占比35%以上，降低了主導(dǎo)產(chǎn)品的出產(chǎn)率，造成資源浪費(fèi)并增加了廢棄物的排放。

經(jīng)過對破碎加工工藝流程、設(shè)備選型的反復(fù)試驗(yàn)和研究，確定將原有單段錘式破碎機(jī)工藝改為顎破+圓錐+圓錐的三段破碎一閉路的生產(chǎn)工藝，改進(jìn)了工藝流程，提高了主導(dǎo)產(chǎn)品的產(chǎn)量，將塊礦產(chǎn)品率提高到72%（指8mm以上，原為65%）。

（6）采用能耗低的膠帶機(jī)取代汽車運(yùn)輸

礦山原采用汽車運(yùn)輸，道路彎曲長度約2km。生產(chǎn)穩(wěn)定以后，由于產(chǎn)品比率不理想，借破碎系統(tǒng)改造機(jī)會對長距離運(yùn)輸方式進(jìn)行了論證。

通過比較，最終確定采用膠帶機(jī)輸送，建成了由6條膠帶機(jī)組成的運(yùn)輸線路，充分利用了高差，下坡運(yùn)行節(jié)省了大量的電能，運(yùn)輸成本銳減。同時(shí)線路多數(shù)地段標(biāo)高的設(shè)計(jì)與道路坡度接近，工作人員在道路行車時(shí)對膠帶機(jī)運(yùn)行狀態(tài)一目了然，提高了巡檢效率與巡檢次數(shù)。

（7）加強(qiáng)礦區(qū)生產(chǎn)勘查，優(yōu)礦優(yōu)用，提高資源利用的附加值，提高低品位礦（按工業(yè)指標(biāo)CaO< 51%）資源的綜合利用率

與地質(zhì)勘查單位合作，對礦體、圍巖與夾石特征及分布情況做了進(jìn)一步勘查，為提高低品位礦產(chǎn)資源的綜合利用率打下了基礎(chǔ)。礦山按質(zhì)分類開采，達(dá)到優(yōu)礦優(yōu)用；按不同礦種分爆分采；礦山生產(chǎn)要求分堆、分裝、分運(yùn)。結(jié)構(gòu)細(xì)膩的純灰?guī)r（CaO> 51%）做脫硫用，保證脫硫效率（95%以上）和再生石膏達(dá)到可利用的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)；含有燧石（SiO2）條帶或結(jié)核的灰?guī)r（SiO2超過脫硫灰?guī)r工業(yè)指標(biāo)要求）則搭配加工生產(chǎn)，白云質(zhì)灰?guī)r（MgO不超標(biāo)）用作熔劑用灰?guī)r。通過上述措施和工作，最大限度地提高了資源利用的附加值和低品位資源的綜合利用率。

（8）新增粉體材料深加工系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)尾礦（指8mm以下碎屑礦）全部綜合利用

為改變原有單段錘式破碎加工系統(tǒng)塊礦率較低、廢棄物排放多、粉礦未能得到綜合利用的局面，2009年公司針對粉礦的回收利用進(jìn)行了研究，新增一臺球磨機(jī)（?3m×9m）及粉磨分級系統(tǒng)，將加工過程中產(chǎn)生的尾礦（碎屑礦），深加工成325目的粉體材料，使尾礦得以100%全部綜合利用。

表2 技改后新增主要設(shè)備

表3 技改后各項(xiàng)指標(biāo)完成情況

4 技改后工藝流程、主要設(shè)備及技術(shù)指標(biāo)

（1）工藝流程

原礦用汽車從礦山運(yùn)至破碎車間原礦受礦倉內(nèi)，經(jīng)棒條振動(dòng)給料機(jī)喂至顎式破碎機(jī)內(nèi)進(jìn)行破碎，破碎后的物料經(jīng)地槽帶式輸送機(jī)運(yùn)至過渡料倉，過渡料倉的物料經(jīng)膠帶喂至圓錐破碎機(jī)（二破）進(jìn)行破碎，破碎后的物料經(jīng)1.5km的長膠帶輸送至半成品料倉，半成品料倉的物料用膠帶機(jī)送至振動(dòng)篩上進(jìn)行粒度分級，分級后60mm以上的物料送至圓錐破碎機(jī)（三破）進(jìn)行破碎，破碎后的物料重新送至振動(dòng)篩上進(jìn)行粒度分級，形成閉路循環(huán)。根據(jù)不同礦種，＜60mm的物料經(jīng)振動(dòng)篩篩分為三種產(chǎn)品，一為石灰石脫硫劑碎石，產(chǎn)品粒度為8~25mm；二為熔劑灰?guī)r，產(chǎn)品粒度為26~60mm；三為＜8mm的物料經(jīng)球磨機(jī)和選粉機(jī)生產(chǎn)325目脫硫劑粉產(chǎn)品。

（2）技改后新增主要設(shè)備見表2。

（3）技改后各項(xiàng)指標(biāo)完成情況見表3。

5 技改后新增經(jīng)濟(jì)效益

（1）開采回采率由92%提高到99%，可增加資源量17.5萬噸，增加銷售收入875萬元。計(jì)算過程：

250萬噸×（99%-92%）=17.5萬噸

17.5 萬噸×50元/噸=875萬元

（2）礦塊成品率由65%提高到72%，可增加主導(dǎo)產(chǎn)品17.5萬噸，增加經(jīng)濟(jì)效益1 016.4萬元。計(jì)算過程：

250萬噸×（72%-65%）=17.5萬噸

17.5 萬噸×（78.08-20）元/噸=1 016.4萬元

（3）科學(xué)設(shè)計(jì)，合理規(guī)劃，實(shí)現(xiàn)資源全部綜合利用。二氧化硅、氧化鎂含量較高的低品位礦石經(jīng)適當(dāng)配礦后全部利用，尾礦全部深加工為脫硫用粉體材料，剝離表土用于復(fù)墾、復(fù)綠。

尾礦100%被利用，可利用尾礦23.44萬噸，增加經(jīng)濟(jì)效益1 584.54萬元。計(jì)算方式：

23.44 萬噸×（87.6-20）元/噸=1 584.54萬元

（4）實(shí)現(xiàn)了資源利用集約化、開采方式科學(xué)化、生產(chǎn)工藝環(huán)?；龠M(jìn)了礦業(yè)經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境的和諧發(fā)展。

6 綜合效益與推廣前景

公司通過適當(dāng)?shù)募夹g(shù)改造，采用科學(xué)合理、先進(jìn)環(huán)保、成熟可靠的工藝技術(shù)裝備，初步建成了資源節(jié)約、環(huán)保節(jié)能、生態(tài)環(huán)境好、符合礦山循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展要求的礦山，并能給當(dāng)?shù)氐V山起到明顯的示范作用，促進(jìn)本地區(qū)礦山的礦產(chǎn)資源節(jié)約與綜合利用水平邁上一個(gè)新的臺階，同時(shí)該項(xiàng)目被國家財(cái)政部、國土資源部列為礦產(chǎn)資源節(jié)約與綜合利用示范工程。?

TD216

A

1001-6171（2017）02-0091-04

通訊地址：1中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心浙江總隊(duì)，浙江杭州310022；2天津水泥工業(yè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，天津300400；

2016-07-25；編輯：趙蓮