磷矿开采企业清洁生产审核实例

阳 光　刘煦晴　刘 哲　熊亚兰

(1.湖北省环境科学研究院， 武汉　430072； 2.湖北省安全环境技术科学研究院

有限公司， 武汉　430071； 3.武汉工程大学化学与环境工程学院， 武汉　430073)



磷矿开采企业清洁生产审核实例

阳 光1，2刘煦晴3刘 哲1，2熊亚兰1，2

(1.湖北省环境科学研究院， 武汉430072； 2.湖北省安全环境技术科学研究院

有限公司， 武汉430071； 3.武汉工程大学化学与环境工程学院， 武汉430073)

摘要：以某磷矿开采企业开展清洁生产审核为例，考察该企业的的生产工艺流程及产排污环节，针对行业生产特点，确定清洁生产审核目标，通过清洁生产实施，使企业获得明显的经济效益和社会环境效益，达到了“节能降耗、减污增效”的目的，为我国同类磷矿开采行业实施清洁生产审核提供了良好的借鉴。

关键词：清洁生产审核；磷矿企业；节能降耗；减污增效

磷矿企业清洁生产可以从源头上减少或消除污染物的产生和排放，是走新型工业化道路、实现可持续发展战略的有效途径[1]。由于我国目前尚未有统一的规范和标准，现仅有云南省工业和信息化委员会公布《云南省磷矿采选行业清洁生产评价指标体系》(试行)，但该评价指标体系适用于采用露天采剥工艺生产磷矿石和采用擦洗脱泥及胶磷矿浮选工艺生产磷精矿的企业。而采用地下开采工艺的磷矿采选企业，尚无相应的清洁生产评价指标体系，这些成为磷矿开采行业实施清洁生产审核工作的障碍之一[2]。本文通过对湖北某磷矿开采企业的清洁生产审核实例，找出了企业生产全过程存在的环境问题，并参照《云南省磷矿采选行业清洁生产评价指标体系》(试行)，给出清洁生产水平评价结论，发掘出清洁生产机会，提出了无低费及中高费清洁生产方案，使企业取得了明显的经济、社会、环境效益，达到了“节能、降耗、减污、增效”的目的，为我国同类磷矿行业实施清洁生产审核提供了良好的借鉴。

1企业概况

企业磷矿石矿区面积为1.062 6 km2，保有储量为3 200万t。年设计开采能力为45万t，服务年限18年。采矿区走向长度1 200 m，倾斜控制在1 040 m以上，矿层出露在矿区面积1.261 8 km2，矿山全部采用地下开采，目前采深已近1 040 m，所揭露的矿层倾角为8～12°，矿层厚度3～6 m，平均4～5 m，磷矿石品位平均为27%，已累计采矿200余万t。根据国家及地方清洁生产审核相关文件要求，该企业不属于强制实施清洁生产审核的重点企业，属于自愿实施清洁生产的企业。

2预审核

2.1现状调查及现场考察

通过收集企业生产工艺情况、企业所在地区域环境功能、环评及“三同时”执行情况、污染源常规监测、排污许可证及总量执行情况、近3年环保守法等资料对企业现状进行了调研，并通过察看其工况、能源及原辅材料消耗情况工作报表、与工作人员交谈，咨询行业专家等方式[4]，发现了一些环保问题：例如废石全部用来回填采空区而没有进行其它综合利用，从而造成回采率低、贫化率高；除尘废水经沉淀池处理后外排；矿石运输道路灰尘大，影响周边环境，这些问题也为清洁生产提供了机会。

经审核小组讨论决定，针对公司实际生产情况，依据《湖北省人民政府关于加强磷矿资源管理的意见》，并咨询相关行业专家，考虑到清洁生产评价指标体系并无相应的标准，因此对企业的清洁生产水平评估将从采矿工艺的先进性、资源利用率、环境健康安全评价指标等方面考虑。

2.1.1采矿工艺先进性

从国内外缓倾斜中厚矿体的开采情况来看，根据其具体的开采技术条件不同，一般采用底盘漏斗空场法、底盘漏斗崩落法、分段采矿法、分层填充法、切顶房柱空场法及浅孔留矿法等。目前该企业采用的是普通房柱法采矿工艺，该技术具有采准工作量小、采矿强度大、采矿成本低、矿石贫化率小的特点，但同时也具有矿石损失大的缺点。审核小组认为可以通过中高费方案的实施，降低矿石损失率。

2.1.2资源利用率

企业现有七个矿硐均为地下开采，其矿石的平均回采率约为72%。与全国同类型的矿山相比处于先进水平，但与世界的先进水平相比，尚有一定的差距。《湖北省人民政府关于加强磷矿资源管理的意见》要求：“规模矿区实现矿石全层开采、贫富兼采、分级使用，回采率达到70%以上”。参考宜昌地区相关规划，宜昌地区磷矿现状开采回采率为78%，清审企业采用较先进的采矿技术，实际回采率达到73%，高于设计回采率68.99%，满足《湖北省人民政府关于加强磷矿资源管理的意见》关于回采率的要求，但距离宜昌地区磷矿回采率尚有一定差距。虽然处于国内清洁生产基本水平，但审核小组认为通过本轮次清洁生产，清审企业的实际回采率还将有一定的上升空间。

2.1.3环境、健康安全评价指标

清审企业环境、健康安全评价指标体系如表1所示。

表1　环境、健康安全评价指标体系

2.1.4磷矿采选企业清洁生产定性评价指标

企业清洁生产定性评价指标项目见表2。

表2　清审企业清洁生产定性评价指标项目

2.2确定清洁生产审核重点

按照污染物产生量及排放量的多少、能源的消耗情况、原辅材料的消耗情况、清洁生产潜力大小、部门关心配合的程度等多方面综合考虑，审核小组采用权重总分合计排序法，确定本轮清洁生产审核的重点，将矿井车间和废石渣场作为本轮审核重点。

2.3设置清洁生产目标

本轮清洁生产目标见表3。

表3　本轮清洁生产目标

3审核

通过对本轮清洁生产审核重点详细的生产情况及环保情况分析的基础上，根据现场测试建立公司磷矿石物料平衡等环节，分析能源消耗以及主要污染物的环节和部位物料流失原因及解决方案见表4。

表4　审核过程物料流失原因及减少物料损失途径

4清洁生产审核方案

4.1方案的产生与筛选

清审小组通过在全厂范围内宣传动员，鼓励全员参与，有针对性地提出了本轮清洁生产方案及合理化建议。经筛选， 本轮清洁生产审核，共计产生了可行方案36项，其中无/低费方案33项，中/高费方案3项，33项无/低费方案已全部实施完成，实施率100%；3项中/高费方案已实施完成3项(即：房柱式刻槽法开采工艺、采矿跨度调整和科学配矿)，实施率100%。

4.2中高费方案的研制及可行性分析

4.2.1“房柱式刻槽法开采工艺”方案

清审企业采用“房柱式刻槽法”进行开采，即在原采矿方法的基础上，在矿房中间沿矿石倾向对底板进行刻槽，形成电耙运输通道。刻槽两翼的矿石爆破后落入刻槽内，用电耙将矿石运至矿房溜口装车运出。同时采用一次性浅孔凿岩、矿层与废石分层爆破的方法，虽然开采成本有所增加，但却有效降低了采矿贫化率，使贫化率由设计的7.2%降低到3%左右。

表5　清审企业房柱式刻槽法开采工艺相关参数

该清审企业磷矿山属于国内少有的厚大矿体，矿层平均厚度17.7 m，最厚处近25 m，开采难度大，国内目前只能用无底柱采矿法开采厚大矿体，但矿区因有危岩体不适用该方法开采。清审企业在充分借鉴国内贵州开阳、云南大红山等大型矿山开采经验的基础上，通过采矿试验，探索出了新的采矿方法。本方案投资120万元，通过这一技术，2014年共开采薄矿体和低品位矿石43.7万t，提高了矿产资源回采率。

4.2.2“采矿跨度调整工程” 方案

根据回采地段的地质构造情况，适当调整采场跨度至8 m左右，使其顶板不易冒落，进一步保证采场安全，从而提高采矿回采率。同时对采场顶板不稳定的矿房采用小矿房、小矿柱或多留矿柱，充分回收。小矿柱距地表 500 m以下的采场回采底柱时应加大人工顶柱的高度,回采主要承载矿柱必须采取安全措施。根据采场具体情况和矿体顶板抗压能力，确定合适的矿房结构要素，调整矿柱尺寸，预留采场小矿柱。从维护采场稳定性方面考虑，矿柱间距应该小于矿房跨度，矿柱本身的尺寸应满足承载力要求。根据磷矿段矿体赋存条件和采空区分布情况，考虑覆盖岩层厚60 m、100 m两种情况，矿柱净距由13 m调整为8 m，按矿柱截面尺寸为6 m×6 m或者7 m×7 m进行设计，不仅避免因矿房尺寸过大或者预留矿柱不合适引起顶板冒落而造成矿石损失，而且提高采场运输能力。矿柱预留的形状为矩形或圆形，矿柱预留的位置为梅花状，应相互错开。在实际操作过程中，将原来功率为15 kwh的电耙增加到30 kwh，提高采场运输能力，缩短采场回采时间，降低或杜绝不安全因素，减少不必要的资源浪费。

该方案投资约200万元，采场矿跨度调整到8 m，不仅有效地防止了采场顶板冒落，确保了采矿安全，而且还提高了采矿的强度，特别是对于缓倾斜薄体矿而言，增加了矿石开采量，避免了磷矿资源的浪费和废石排放。

4.2.3“科学配矿”方案

清洁生产审核实施阶段，清审企业组建了配矿场，使年配矿能力达到35万t/年，同时制定了磷矿技术规程和配矿管理制度，设立了配矿计算原始记录和入帐及配矿统计报表，同时加强现场配矿管理，及时有效地转好斗位，切实准确地掌握好料仓内各斗位不同品位矿石技术指标情况，严格按配矿技术要求进行计算配矿混匀。清洁生产审核后，配矿后的磷矿石综合合格率比配矿前的矿石提高20%～30%，出厂磷矿质量稳定提高。

具体做法是：矿山上所有原矿一律进入配矿场，把高低品位矿石进行科学配矿；或者外购一部分高品位矿石对公司低品位矿石进行配兑，以达到充分利用低品位矿石，降低磷矿资源贫化率的目的。该清洁生产方案利用低品位矿与高品位矿进行科学配矿，通过该方案的实施，使得贫矿得到了合理的开发利用，充分地回收和利用了磷矿资源，延长矿山开采年限，同时降低开采、运输成本，将废弃低品位矿石变废为宝，提高了资源综合利用率，符合国家产业政策，为企业创造了较好的经济效益。

本方案投资约100万元，年净现金流量为96.54万元，投资偿还期2.18年。通过本轮清审，减少了废石的排放，提高了矿石的品位，是实现绿色矿山的重要举措之一。

5清洁生产审核产生的效益

通过本轮清审，清审企业无/低费方案减少磷矿流失2 500 t/a，节水230 t/a。中高费方案每年减少废石排放12 500 t/a，节省磷矿流失2 500 t/a，减少了废石对土地的占用。开采回采率由现状的73%提高至清洁生产审核后的75%，贫化率由现状的6.8%降低至清洁生产审核后的3%，削减电能消耗6 356 kwh/a，本轮次清洁生产方案完成了预定的清洁生产目标。清审后提高了磷矿石回收率，节约了废石及矿石运输成本，延长了矿山的服务年限，使出厂磷矿质量稳定提高，无/低费和中高费方案为企业带来直接经济效益1 111.88万元/年。

6结语

本轮清洁生产审核提出的无费及中高费方案实施后，降低了企业的生产成本，实现了节能降耗、减污增效的清洁生产目的，实现了经济、环境和社会效益的统一，可为我国同类磷矿石开采行业实施清洁生产审核提供良好的借鉴。

参考文献

[1] 伍名群.磷矿山清洁生产评价指标体系研究[D].贵阳：贵州大学，2009.

[2] 王斌，陈建宏.矿山清洁生产评价体系研究[J].金属矿山,2007(08):79-82.

[3] 国家环境保护总局科技标准司.清洁生产培训教材[M].北京:中国环境科学出版社,2001：10-16.

[4] 郭希红,刘晓涛，刘勇，等.清洁生产审核在氮肥企业的应用[J].环境保护与循环经济，2011(03)：39-42.

[5] 孙启宏.清洁生产标准体系研究[M].北京：新华出版社，2006：22-40.

The case of cleaner production audit in a phosphate mining enterprise

Yang Guang1,2, Liu Xuqing3，Liu Zhe1,2， Xiong Yalan1,2

(1. Hubei Academy of Environmental Science, Wuhan 430072；2.Hubei Safety & Environment Institute Co., Ltd，Wuhan 430071;3. School of Chemistry & Environmental Engineering，Wuhan Institute of Technology, Wuhan 430072, China)

Abstract:This article introduced a case of cleaner production audit(CPA) in a phosphate mining enterprise. Firstly, we investigated the whole production process of the enterprise, and drew out the pollution generation and discharge spots. Then based on the characteristic of such industry, we set up the CPA goal. Through the implementation of CP solutions, significant economic, social and environmental benefits were achieved. This case provided a good reference for CPA performance in similar phosphate industry.

Keywords:cleaner production audit; phosphate mining enterprise; energy conservation& consumption reduction; pollution reduction& efficiency increase

中图分类号：X383

文献标志码：A

作者简介：阳光，女，1970年生，高级工程师，研究方向：清洁生产审核、环境影响评价、环境评估。E-mail：ybai1970@qq.com

收稿日期：2015-09-17；2015-12-18修回