华刚矿业“双碳”目标下绿色矿山节能减排技术研究

2022-11-24宁海军

采矿技术 2022年2期

宁海军

(华刚矿业股份有限公司，北京 100039)

力争2030年前实现碳达峰，2060年前实现碳中和（简称“双碳”目标）是党中央经过深思熟虑作出的重大战略部署，也是有世界意义的应对气候变化的庄重承诺。“双碳”目标的提出将把我国的绿色发展之路提升到新的高度，成为我国未来数十年内社会经济发展的主基调之一。

1 华刚矿业现有科研成果

中铁资源华刚矿业自2016年1月1日起正式开启公司绿色矿山示范建设活动以来，围绕绿色矿山节能减排不断改进工艺流程，始终坚持技术创新，已开展科研项目近50项，取得发明及实用新型专利6项。

“刚果金SICOMINES铜钴矿钴矿物综合回收利用研究”项目，采用浮选+磁选联合工艺综合回收钴矿物，研究进一步优化选矿工艺流程、工艺参数和产品方案，提高精矿钴品位、铜钴回收率，降低精矿产率，降低选矿成本，最大限度地利用矿产资源。

“SICOMINES铜钴矿一期采剥矿岩运排方案优化研究”项目，根据矿区现场实际情况，科学、灵活地增设排土场，优化调整了矿石运输的路线和废石堆场的位置，降低了采剥运输综合运距，显著减少了设备零配件的消耗量、道路运输扬尘和道路洒水降尘，保护了矿区整体环境。

“华刚矿业露天矿山深孔爆破参数优化研究”项目，结合实际地质条件和作业环境，通过对空气间隔器的应用、深孔爆破参数的优化，减少了炸药的消耗量，降低了矿区周围的爆破安全风险，降低了爆破后可能产生的有毒有害气体，有效降低了矿区周边环境的影响。

“提高SICOMINES铜钴矿铜浮选回收率的研究”项目，采用磨浮工艺与磨浸工艺相结合，灵活处理各种不同性质矿石；改变浮选药剂加药点至球磨机内，延长药剂作用时间；硫化段适当补加硫化剂作为矿浆电位调整剂，稳定浮选泡沫层，减少药剂种类。提高了经济效益的同时，也提高了资源利用率，减少排废对环境的污染。

“SICOMINES铜钴矿低品位矿石堆浸工业实验应用”项目，对采出的低品位氧化矿石就近利用排土场闲置场地进行堆浸处理，短时间内快速回收了大量Cu金属，减少了矿石运输距离，节约了矿石加工成本，解决了低品位矿石的金属回收问题，同时也解决了废石堆放造成的环境污染问题。

“极细粒级尾矿双分级放矿堆筑子坝技术的工业化应用研究”项目，采用旋流器分级+沉沙稀释冲击分级的双分级工艺，从粒度较细的尾矿中提取出适宜于筑坝的粗粒级用于尾矿筑坝，解决了尾矿较细的情况下尾砂堆筑子坝困难的问题；克服了一般上游式旋流器子坝堆筑的局限性，有效解决了泥化风化严重的超细尾矿的旋流器上游式子坝堆筑问题。

“高品位氧化铜钴矿磨矿-浸出工艺”项目，对高品位氧化铜矿石进行破磨后直接浸出，采用浓密机+沉淀池浓缩的工艺处理浸出矿浆，依靠刚果(金)独特的多日照气候，矿浆在沉淀池内自然风干，无需使用过滤系统脱水，克服了连续破磨+浸出工艺的精矿脱水能力有限这一不足，减少了药剂的使用和排放，同时选矿阶段不产生尾矿，最终的冶炼浸出渣通过压滤洗涤，实现了尾矿干堆，最大限度地降低了尾渣对环境的污染。

2 节能减排的具体措施

2.1 科学开发与综合治理

制定碳达峰、碳中和的近期和远期目标，同时针对各厂建立考核评估制度，不仅把实现“双碳”目标作为硬性条件，而且还要尽可能细化、量化，包括控制二氧化碳的排放量的红线标准是多少，都列出有明确的数值界定。

坚持科学管理，严格执行“六分一清”原则及“挑矿、挑岩”制度，矿石部位采用分层穿爆、分层采装的方法，合理组织矿石生产，狠抓中和配矿工作，降低矿石损失贫化率，实现充分合理利用矿产资源的目的。通过扎实的现场技术管理和优化的采装方案，矿石损失率和贫化率得到显著改善。自投产以来累计贫化率为3.72%，损失率为2.79%，较原设计降低了25.6%和44.2%，大大节约了金属资源。

通过地质素描、采样及化验分析，对矿石进行二次圈定，现场进行精确放线。根据采场矿石质量分布情况，科学编制矿石质量计划，充分考虑矿石可选性、氧化率、矿石品位、含水率、破磨效率等，进行科学合理配矿，减少矿石品质波动，提高了矿石质量的同时充分合理地利用矿产资源，使生产指标持续保持良好。

根据现场矿石性质、可选性情况和选厂处理能力，采用不同的处理方案提高资源的利用率。采用磨浸工艺处理高品位氧化矿和高钴矿，提高铜金属的回收率至98%，较直接的磨矿浮选浸出工艺76%的回收率，金属回收率提高了29%，钴金属回收率提高至95%，远远高于高钴矿选矿试验回收率。

露天坑疏干水经处理后输送至选冶厂作为生产用水，设置冶炼回水系统，污水中和后再回到洗涤浓密机，实现循环利用。

尾矿库设计采用尾矿砂堆积筑坝，减少尾矿排放对环境的污染，细砂不会被风扬起进而造成二次污染环境。

2.2 三废控制措施

2.2.1 扬尘控制

施工及主要生产道路采用喷淋系统每天洒水降尘，并定期喷洒抑尘剂。

（1）采矿。对中深孔爆破采用多排孔微差爆破，降低二次凿岩爆破频率，减少粉尘产生量；钻探设备配有捕尘装置并采用湿式作业，降低穿孔作业的产尘量；对采场爆堆和道路扬尘采用洒水车进行洒水抑尘，降低铲装和运输过程产生的二次扬尘；严格控制运输车的装载量，不允许车辆遗撒，污染路面。

（2）选矿。破碎站采用水雾喷淋系统喷雾降尘；汽车至给矿机卸料点设置远程射雾器抑尘；矿石运输系统转运站卸料点及胶带受料点，选矿堆场卸料点及胶带受料点设置干雾抑尘装置，实施喷雾降尘。

（3）湿法冶炼。石灰石制浆车间运输、磨矿过程中会产生粉尘，为减小粉尘的危害，采取产尘点密闭尘源和收尘装置除尘的综合措施，控制车间空气环境中粉尘浓度小于《工业企业设计卫生标准》规定的8 mg/m3。

2.2.2 废水治理

（1）建设期。拌合站设置三级沉淀池，避免水泥浆等直接排放污染环境；对于化学品等有毒材料、油料的储存地，采用严格的隔水层设计，做好渗漏液收集和处理。

（2）采矿。在露天采场设置移动泵站，并采用潜水泵将矿坑涌水排至地表综合利用，把多余的部分排至地表水体；对工业场地、机修车间等产生的生产废水及生活污水采用地埋式一体化处理设备处理，处理达标后排至厂区北侧的排水沟内。

（3）选矿。选矿废水、选矿浓密机、精矿过滤机排放的澄清水、选厂除尘设备冷却水、地面冲洗水等直接回用于选厂，其余废水以尾矿浆的形式排入尾矿库，经尾矿库自然曝气氧化、吸附和澄清，溢流水回用于选厂，选矿厂水循环利用率为90.26%，高于《污水综合排放标准》（GB 8978-1996）一级标准中要求的水循环利用率75%的标准。

（4）湿法冶炼。冶炼生产废水主要为车间、地面冲洗水，全部由地坑泵送回工艺流程；工艺废水主要为沉钴废水产生量73 m3/h，泵送至浸出车间用于浸出渣调浆，没有其他废水外排；沉钴生产废水的pH为6～8左右，没有重金属原生及固体残留物；制酸废水主要来自脱盐水工段，该段废水有时呈酸性，有时呈碱性，装置内中和后排放，每两天排一次废水，水量为4 m3，水质pH为6～9，SS＜70 mg/L，优于《污水综合排放标准》（GB 8978-1996）的一级标准。

（5）生活污水。生活污水产生量为384 m3/d，生活污水经一体化地埋式生化处理装置处理后，各污染物指标满足《污水综合排放标准》（GB 8978- 1996）中的一级标准要求后外排。

2.2.3 废气治理

（1）制酸尾气。制酸车间的废气主要是焙烧产生的二氧化硫烟气，废气中SO2浓度取决于SO2转化成SO3的程度，生产过程中采用国产最好的钒催化剂，使SO2转化率达99.7%，整个系统的硫利用率高，大大降低装置对周围环境的影响。尾气中SO2体积分数为 355×10-6（690 mg/Nm3），经过碱液吸收处理后SO2体积分数≤80×10-6，SO3体积分数≤20×10-6（47 mg/Nm3），含尘≤50 mg/Nm3。经过处理的尾气最后经过60 m高烟囱排放。

（2）浸出车间废气。对酸浸车间外溢的SO2进行收集，保持浸出槽上部微负压（-20～0 Pa），收集的气体进入填料洗涤塔，通过浓度φ(m/V)=30%的液碱溶液（液碱溶液来自钴车间）在填料塔内进行洗涤并吸收生成亚硫酸钠，喷淋强度为20～25 m3/(h·m2)，经过循环吸收后，将饱和的亚硫酸钠返回浸出车间作为还原剂使用，净化的气体经过引风机后排入大气。尾气中SO2的体积浓度小于400 mg/m3，低于国家排放标准。

（3）电积车间酸雾。在铜电积过程中，通过在电解槽面覆盖一层50 mm厚的高密度聚丙烯小球，酸雾被吸收和过滤以及密封，此过程只有少量的酸雾从电解槽面溢出，将车间设计成敞开式，以加强通风，电解槽设酸雾吸收装置，统一喷淋洗涤处理。吸收前酸雾体积浓度约200～300 mg/Nm3，处理后酸雾体积浓度≤45 mg/Nm3，通过30 m高排气筒排入大气。确保车间内外酸雾低于国家排放标准。

2.4.4 固体废弃物治理

（1）建筑垃圾控制。施工现场设置封闭式垃圾容器，施工场地垃圾实行袋装化，及时清运。

（2）采矿。根据矿区地形条件，在露天采场南侧及西侧设南排土场、西排土场、高品位废石堆场及表土堆场集中堆存露天采矿产生的废石。

（3）选矿。尾矿输送至尾矿库堆存，尾矿库总占地面积约354×104m2，总库容9765.58×104m3，可满足堆存尾矿的要求。

（4）湿法冶炼。浸出渣经洗涤、中和后Cu离子含量及Co离子含量均满足《危险废物鉴别标准》（GB 5085-2007）、《铜、镍、钴工业污染物排放标准》（GB 25467-2010）和《污水综合排放标准》（GB 8978-1996）的要求。硫化铜精矿浸出渣：石灰中和后，过滤，用汽车运输至渣场单独堆存；氧化铜精矿浸出渣：用选矿回水调浆，调浆后送选矿厂渣选车间，经过浮选回收有价金属后，将渣选尾矿混入常规碱性选矿尾矿中，然后被泵送至尾矿库储存；高品位氧化矿浸出渣：加入回水和适量石灰中和后，经尾矿输送系统送至尾矿库储存；钴精矿浸出渣：加入回水和适量石灰中和，经尾矿输送系统泵送至尾矿库储存。