探讨金属矿山地下开采节能减排技术的应用

吴太茂

（四川南江矿业集团有限公司，四川 巴中 635600）

我国目前在金属矿山地下开采方面已经形成了较大的产业规模，各类矿场以及地下开采技术已经成熟，但是在技术运用方面，受到外界因素的限制依然存在一定的局限性，因此，为了充分提升相应的技术指标，加强金属矿山开采的实际效率，应该从技术层面、设备运用层面、工作开展层面综合考虑，最大化提升金属矿山地下开采技能减排技术的应用效率。

1 我国金属矿山地下开采节能减排现状

矿产资源是推进经济发展的一大动力，正为了提高和保持我国经济快速平稳发展，因此，近年来，对其需求持续上升。而随着对矿产资源的需求量的加大，金属矿山的发展也越平稳快速。如由于铁矿石的产量从2005年到2011年由4.2亿t增加到13.27亿t，给金属矿山在规模化等方面的发展水平也带来了大幅提升。但对于矿山资源的开采也是付出了沉重的代价，如付出了资源、能源与环境等破坏生态文明的代价，同时也使得关于经济发展与能源、资源和环境这两方面的矛盾变得更加尖锐。

因此，从事金属矿山的节能减排方面的工作，既是一个挑战又是一个机遇。其中钢铁行业的能耗占全国总能耗的9%～10%，是我国的资源和能源的消耗大户。我国金属矿山资源的开采主要存在两方面的问题，一是节能技术落后，二是利用率低。而因为节能技术很落后，所以导致我国当前的金属矿山仍处于能耗量大的状态。节能技术方面可以从主体工序流程能量的分配、矿山节能工艺和设备等来进行考虑。同时，我国废弃物的排放量与以前相比增加了很多，与其他国家相比也是更多的。

2 金属矿山节能减排的技术进展

自改革开放以来，为了使我国金属矿山资源的开采、利用能够向着节能降耗、提效、减排、利废等的道路前进，矿山企业有针对性地开展了大量科研和技术改造等方面的活动。就节能减排方面，矿山企业攻关了工艺的技术、装备的研制、主体工序流程的能量分配和大型设备的用电[1-3]。

2.1 大型露天铁矿陡帮开采技术

为使新建矿山和深凹露天矿山推迟前期剥岩量，减少建设投资和推迟最终边坡暴露时间，和解决凹陷露天矿初期剥岩量大，生产剥采比大于平均剥采比等问题，四川南江矿业集团等单位利用组合台阶，将工作帮坡角改成了19º比原来增加了5°～9º，开发了陡帮开采的工艺。该工艺极大地减少了废石剥离量从而达到节能的目的，是利用了对最终边坡角的提高。在南芬露天矿、鞍钢大孤山露天矿进行了大型露天矿汽车运输和铁路运输陡帮开采工业试验，并且取得较好成绩。不仅在经济和社会效益的提高有巨大作用，而且使我国的露天开采工艺有质的飞跃，以致于将该技术推广到我国的冶金、有色、黄金、化工等大露天矿山。

2.2 大型深凹露天矿陡坡铁路运输技术

露天开采是我国矿山量的主要来源——矿山量的60%，而其主要工艺环节和最薄弱环节都是运输。换句话说，运输的技术和装备水平决定着矿山的经济效益。但在矿山开采中，开采条件却愈来愈差——运输的各个方面都相当困难，从运输路线到运输环境。运输的路线由于狭窄的采场空间，变得布置困难;运输的距离的加长导致成本增加、能耗增加。同时，运输的线路数量多，这导致严重压矿，也造成资源利用率的降低和剥采比的增大等问题;运输的工具——汽车，给环境带来严重的污染；运输的环境，大气质量的急剧下降导致劳动效率低下。

2.3 露天地下三阶段开采技术

为了使矿山的基建投资减少，跟据国内外露天转地下开采矿山的经验，可以对工程布置的露天与地下开采进行统筹，这实际上是工艺：露天与地下开采矿产的特点的充分利用。但在设计露天转地下的矿山时，我国对矿床没有进行统筹规划。并且，在确定露天与地下开采的界线时，也没有考虑到成本会随着深度的改变而变化。

目前，针对上述问题，还没有想出一套可以解决问题的有效办法。但正在解决中，由四川南江矿业集团等单位提出的将矿山露天转地下分为露天开采阶段、露天转地下过渡阶段和地下开采阶段这三个阶段的思想，可以使整个矿床开采获取的利益最大。同时，这种思想是对矿床开采的生命周期进行了整体的规划和设计，这不但可以解决露天转地下时期的产量衔接、投资浪费等问题，还可以解决过渡阶段的时机问题。

3 金属矿山节能减排的关键技术

3.1 应用先进设计理念，进行系统优化

为落实金属矿山节能减排理念，应立足于我国，包括国情和矿产资源自身的特点。

就矿产资源方面，第一，可以采用先进、高效节能减排的技术和装备，对矿山勘探、采掘、选别、烧结、冶炼产业链条工艺中的资源走向和资源利用进行系统优化。第二，为使整个矿产资源工程的节能减排效果最优、爆破等全套工序节能和总成本最低，可以将先进的设计理念，运用到规划和设计中去，使之合理、高效。

3.2 冶金矿产资源高效开采技术

对于冶金矿产资源而言，在开采过程中，应该结合应用过程中效率最高的自动化控制技术，并且针对开采位置以及实际情况的不同，合理选择将工艺流程进行全面优化，通过新型的采矿设备结合不同环境下的矿产开采技术，提升使用设备的效率，从而提升开采质量。

此外，对于地下矿山而言，在进行连续开采的过程中，需要规模化采用浓度较高的全尾砂胶结技术进行综合运用，而对于一些矿山距离居民区较近的地方，需要考虑采用无废开采技术，对当地的环境以及开采设备中的排水检测系统进行综合管理。

3.3 冶金矿产资源高效选矿技术与装备

在矿石的选矿加工系统中，节能减排的突破点主要是选矿的工艺、设备的研发和现有选矿系统的配置和技术以及选矿药剂等方面，需要结合现有选矿系统的配置和技术来开发新的选矿工艺和研发新的设备、创造高效节能减排的选矿药剂。

对于选矿技术和设备可以从多碎少磨、以碎代磨等来进行创新，对于现有的选矿系统的技术可以从现阶段的磨矿和粗粒的预选、抛尾等技术来进行节能减排，而选矿药剂利用多金属可以共生的矿石技术来改进贫细赤(磁)铁矿反浮选的技术从而制造高效节能的选矿药剂。

4 结语

为开创金属矿山又好又快发展的新局面，国家提出了三个方面措施。第一制定和完善就矿产资源方面的标准。通过一系列研究制定出合理的矿产资源开发和利用的标准，同时，根据环境与资源、能源的关系对标准进行完善。第二，在遵循企业发展规律的前提下，转变企业发展方式，进行深化改革。第三，在各项工作中，始终将环境保护和节能减排放在首位。