矿山绿色开采的理念与技术框架

2018-01-30袁海平

世界有色金属 2018年10期

袁海平

（广东爆破工程有限公司，广东广州 510700）

1 当前我国矿山存在的生态环境问题

由于我国对于金属矿开采存在认识上的局限性，相关法律法规也不够完善，随着金属矿行业的迅速发展，使得开采过程对生态环境造成了严重的影响，制约了我国经济的可持续发展。现阶段我国金属矿山存在的生态问题主要有以下几个方面：①重金属污染：在进行地下金属矿石开采过程中，会将其输送到目的地，经过选冶的过程，导致一定深度的矿石暴露在空气中，使得矿石的物理状态和化学成分发生了改变，造成重金属元素迁移或是释放到自然生态环境中。随着矿石开采时间的不断增加，使得环境中重金属含量不断积累，污染情况逐渐加剧。②酸性废水污染：酸性废水主要包括矿石开采生产环节流出的矿坑水、选矿厂在洗矿过程中排放出的污水以及废石场降水后形成的渗流污水等。通过硫化矿物的氧化作用产生了这些酸性废水。酸性废水污染的危害主要有：对金属设备具有腐蚀性；矿坑内的酸性废水会对地下水和地表水造成污染，使其发生变色、浑浊等现象，造成当地水土生态环境的进一步恶化；假如酸性水渗入耕地中，将会影响农业生产，而且极有可能通过生物链的变更对人的身体健康造成危害。③固体废弃物污染：金属矿山上的固体废弃物由于常年暴露在空气中，经过风化变为粉状物质，极易造成对周边地区的粉尘污染。④固体废弃物占地：在进行采矿、选矿以及冶炼等一系列环节中，会产生大量的固体废弃物。如在进行矿山巷道采矿时，通过露天开采会产生很多剥离物和废石，在进行选冶炼工艺环节也会产生一定的尾矿或废渣。而这些固体废物的存在不仅占用了大量的土地，还影响了正常的农业生产。有的固体废弃物甚至会覆盖掉大片的绿色植物，影响了生态的平衡[1]。

2 绿色开采理念与内涵分析

绿色开采理念是基于我国煤炭开采过程中发生大量矿难、对资源造成浪费和对生态环境的破坏等背景下首次提出的。这一理念提出的目标就是提高矿产资源开采过程的效率，最大程度的降低对生态环境的影响。因此绿色开采理念也适用于金属矿资源的开发过程。但是由于煤矿和金属矿资源在开采条件和生产工艺上存在差异，所以在绿色开采的内涵上也存在一定的区别。金属矿绿色开采的内涵主要体现在以下几个方面：首先在开采的理念上始终坚持在根源上避免和减少采矿对环境造成的污染，摒弃以往的先污染后治理的采矿模式。其次，在技术层面，采用先进的采矿方法和工艺设备，从而有效降低污染物的排放，降低对能源的消耗。再次，在设计层面，实现开采流程的优化和完善，将开采顺序调整为最优，从而达到缓解地面沉降，有效保护地下水资源、减少开采过程中尾气的排放，避免矸石和资源的浪费。最后，在采矿的方式上，采用金属矿资源和共伴生资源的共同开采，增加产品的梯度和深度，从而实现金属矿资源的开发和相关产业协同共进发展。

3 绿色开采的技术框架研究

（1）保水开采技术。水作为人类赖以生存的重要资源，在进行金属矿开采环节，通过采用保水开采技术有效预防地下水的流失。以往的金属矿开采会对水资源造成严重的影响，主要表现为：对水资源造成污染和浪费；地下矿层开采结束后，一般会疏干矿床，对地下水进行抽取，因此会形成疏干漏斗造成地下水的水位降低，地表泉水减少，严重会造成地面塌陷。最大程度上减少金属矿开采对水资源造成的影响，有效避免地下水流失，地下水位下降和水资源浪费的现象。为了提高水资源的循环利用率，可以根据水源水质的差别和用水的不同需求合理选择不同的水处理工艺。

（2）减沉开采技术。此项技术就是指减少因开采金属矿物所造成的地表沉陷，从而实现对地面土资源和建筑的有效保护。当前该技术是金属矿绿色开采技术的重点研究对象。具体内容主要包括：当完成矿体的采集后，要利用固体材料将采空区进行密实充填，这样能够避免采空区顶板冒落，减少地表沉降。减沉开采技术在实际应用时主要表现为：首先要对当地的矿产分布和产状情况进行全面的分析；其次要明确其赋存的状态，充分结合现阶段的生产技术水平和开采技术条件；最后选择科学合理的开采方法。在开采前，要对矿区的环境容量和承载能力进行有效评估，从而制定出符合实际情况的绿色开采方案。

（3）无废开采技术。主要指开采过程最大程度降低废料的产出量和排放量，提高资源的综合利用率，从而减少或消除开采过程对生态环境造成的恶劣影响。金属矿的无废开采主要从两个方面展开研究：一方面，由于金属矿的很大一部分属于多金属矿，因此必须重视对金属资源的综合开发利用，最大限度减少尾矿和废石的产出排放量。为了有效减少尾矿和废石的排放，科学合理选择开采工艺。并对开采工艺的方法进行不断的优化和完善，减少废石产出，并进行废石回收。另一方面，提高尾矿和废石的综合利用率，借助先进的工艺，将其制作成建筑用砖、瓷砖等建筑类材料，或是用于复垦区和井下的填充材料[2]。

（4）共伴生资源综合利用技术。由于多种自然因素的影响，使得我国区域内形成了大量的复合性矿床，因此共伴生矿产比较多，而单一成分的矿产少。金属矿及共伴生资源的综合利用技术主要包含以下几个方面：①在主金属矿和共伴生矿物中含有分离性能良好、嵌布粒度差别大的矿石，经过选矿挑选出各自的精矿，并根据精矿的不同性质，采取合适的冶炼方法。在冶炼的过程中可以将矿物中元素含量低、分选性差、精度细的成分进行分离和提取。②如果矿石中的主金属和共伴生金属的含量均比较低，且共伴生金属处于分散的赋存状态。可以根据其在物理化学性质上的差异进行选择性预处理，从而实现金属的预先富集和分离。③采用艾萨炉这类的冶金反应器来冶炼，将金属进行初步的组分分离，并且能够获得某种组分高的挥发烟尘，从而有效富集金属的溶体产品。