張長貴

（湖州鹿山塢礦業(yè)有限公司，浙江 湖州313025）

1 緒論

人類社會的發(fā)展依賴于物質，而礦產資源則是這些重要物質基礎之一。目前，95%以上的能源、80%以上的工業(yè)原料和70%以上的農業(yè)生產資料都來自礦產資源［1］。礦產資源大多來自于礦山，而露天開采建筑石料型礦山作為我國各類礦山的一部分，就礦山個數而言可占到總礦山60%左右。因此，它的資源綜合利用實現(xiàn)的程度，對我國礦山資源綜合利用總體發(fā)展起到舉足輕重的作用。在建筑礦山領域中，如何綜合利用礦山資源，保護礦山環(huán)境，建設綠色礦山，推進綠色礦業(yè)多做些有益探索，促進礦產資源開發(fā)綜合利用和生態(tài)環(huán)境的持續(xù)健康協(xié)調發(fā)展，具有重要的指導意義。浙江湖州鹿山塢礦業(yè)有限公司位于浙江省湖州市吳興區(qū)妙西鎮(zhèn)鹿山塢，始建于2000年，注冊資金1600萬元，是一家從事露天開采、加工、銷售的建筑石料民營礦山企業(yè)，年開采規(guī)模65萬t，年加工能力200萬t。是首批浙江省省級綠色礦山企業(yè)，目前正在創(chuàng)建國家級綠色礦山企業(yè)，大力推廣綠色開采理念，致力于綠色礦山的創(chuàng)建。為實現(xiàn)礦山資源的綜合利用，企業(yè)進行自主科研活動，為綠色礦山創(chuàng)建提供專項基金，立足 “精”字做文章，履行節(jié)能減排義務，抓好環(huán)境保護和建設，全力打造綠色礦山，為礦山資源的綜合利用提供了科學有效的實現(xiàn)途徑。現(xiàn)已初步實現(xiàn)資源效益、生態(tài)效益、經濟效益和社會效益有機統(tǒng)一，企業(yè)效益穩(wěn)步提升。

2 礦石開采階段資源綜合利用

浙江省湖州鹿山塢礦業(yè)有限公司礦區(qū)，地處湖州市吳興區(qū)妙西鎮(zhèn)鹿山塢，屬山坡露采礦山。階梯山坡露天豎直采掘，水平分層，自上而下依次逐層水平臺階開采，開采工序可以簡單描述為剝離－鉆孔－爆破－二次破碎－鏟裝運輸。在這個過程中，會產生大量礦山廢棄物。公司通過研究并結合自身生產實際情況，制定了一系列礦山開采階段所產生廢棄物的綜合利用措施。

2.1 礦山表層植被的利用

目前，礦山開采過程中，對于表面覆蓋的林木，一般采用的方法是砍伐，或棄置堆放待其自然腐爛。這樣做，不論是對環(huán)境還是資源都是一種很嚴重的浪費。為解決這個問題，公司領導通過向浙江大學生命科學學院的有關專家進行請教，在他們的幫助下，形成了一整套有效移植樹木的方法。這樣既減少了因砍伐樹木造成的浪費，同時也為廠區(qū)快速綠化提供了苗木。

這個方法主要包括四個方面：①移植前的準備工作。準備好移植過程中需要的機械設備、選擇生長健壯、發(fā)育充實、無病蟲害、符合綠化設計要求的苗木。②起苗。確定所移植大樹后，在移植前分兩次提前1～2a進行斷根處理，即首先提前六個月在距離大樹胸徑3～4倍遠的位置挖兩條寬30～40cm、深60～80cm左右相對平行的溝槽，挖到主根分岔以下。截斷粗大的側根，截面必須平齊，以利于傷口愈合和下側發(fā)根，較小的側根可用剪子剪斷。溝挖好后，填入疏松肥沃的土壤，填滿后夯實，澆足水。然后再等待六個月，在已有溝槽的兩側挖兩個平行溝槽，使溝槽形成 “口”字，對勾槽的處理辦法同前次。等待六個月后再進行挖樹、修剪、包裹樹干、裝運。③栽植。④養(yǎng)護管理。通過這種方法對樹木進行移植，可以大大提高樹木的存活率。

這種方法要求礦山企業(yè)必須做好開采規(guī)劃，根據礦山開采進度調整進行移植前準備工作的時間。只有礦山開采范圍必須擴大時，才將相應區(qū)域植被移植，盡量避免 “開采未至，植被先移”的局面，并杜絕由此引發(fā)的水土流失等問題。

2.2 礦山表土的利用

據研究，形成1cm厚的表土需要100～400a［2］，而風化成1．5m厚的表土層則至少需要6萬a。但破壞這6萬年才風化形成的表土層，卻只需一朝一夕就可以完成，這是一種資源在時間上的極大浪費。目前，礦山表土處理的傳統(tǒng)做法，為剝離下來后進行填埋或堆置。將表土作為廢棄物進行堆置，不僅是一種資源的浪費，不利于礦山資源綜合利用，而且表土生產是連續(xù)的，隨著礦山開采時間加長，表土存量也將增加，這必將占用更多的土地用來堆放，對土地資源的占用也不容忽視。堆置的表土在雨水的沖擊下，會造成水土流失、形成嚴重安全隱患，阻礙河道的排水、泄洪能力等。

為解決這個問題，鹿山塢礦業(yè)有限公司引進了表土剝離再利用技術，先將礦山表面1．5m厚的表土進行剝離，然后將剝離的表土進行綜合利用，運輸到城市綠化區(qū)進行銷售，為種植綠化灌木、樹木及其花草提供肥力充足的熟土。這樣既解決了城市綠化取土困難，又解決了表土堆積或填埋帶來的問題，實現(xiàn)了表土資源的充分利用。在礦山開采后期，將剝離的表土適當存儲一部分作為礦區(qū)復墾之用，與使用外調土相比，具有減少運輸費用、縮短熟化時間等優(yōu)點。

2.3 礦山風化層巖石的利用

礦山表土剝離之后的下方，是平均厚度為6．5m的風化巖石。鹿山塢礦業(yè)有限公司對這層風化巖石進行剝離后，并不是簡單的丟棄或堆置，而是將這些占剝離總量的5%，即1．2萬m3的風化巖石進行綜合利用，用于工業(yè)場地基礎設施建設或做為新建公路的基礎土方工程用料進行銷售。此舉不僅提高了礦石開采階段資源的綜合利用率，更提高了公司的經濟效益，得到實實在在的好處。

2.4 礦山最上層巖石的利用

在風化層巖石以下接近風化層的區(qū)域，是原礦石開采區(qū)。但是這一部分礦石外觀呈土黃色，礦石品質相對不高，但其強度可以達到低強度混凝土的使用標準。公司利用這些礦石生產加工成普通建筑石料 （C30以下混凝土用）。普通建筑石料加工工藝及流程為一閉路三段破碎，其生產工藝流程見圖1。

圖1 普通建筑石料車間生產工藝流程圖

礦石首先經給料篩分，除去泥和雜質。再經過粗碎 （一級破碎）、中碎 （二、三級破碎）等步驟，最終生產出40～25mm的產品。將25mm以下進行成品篩分，又篩分出25～15mm、15～5mm和＜5mm的產品。產品的粒徑可根據市場需求具體要求，通過改變篩孔尺寸進行調整。

2.5 礦山中下層巖石的利用

普通建筑石料所用礦石層 （礦山最上層）以下即礦山中下部，這部分礦石品質優(yōu)良，公司用來加工精品建筑石料。精品建筑石料加工工藝前階段步驟與普通建筑石料加工部分類似，后階段加工工藝及流程為一閉路二段破碎，其生產工藝流程見圖2。

圖2 精品石料車間生產工藝流程圖

利用普通建筑石料加工工藝生產的40～25mm碎石，經沖擊破碎 （一級破碎）后再進行整形破碎 （二級破碎）等步驟，最終生產出出15～10mm、10～5mm、5～3mm、＜3mm四種精品石料。每種碎石產品生產比例，也按照市場的需求靈活調整，實現(xiàn)產品結構最優(yōu)化，經濟效益最大化。

3 礦石加工階段資源綜合利用

鹿山塢礦區(qū)所產礦石主要為輝綠巖，包括輝石和基性長石 （與輝長巖成分相當的淺成巖類），還含有少量橄欖石、黑云母、石英、磷灰石、磁鐵礦、鈦鐵礦等。

3.1 生產高附加值專用石料

輝綠巖是上等路面和建筑材料。公司通過研究礦石實際品質與生產加工工藝流程，采用國際最先進的沖擊式破碎工藝，生產出不同粒徑的具有高附加值的建筑骨料，已經成功應用于高速公路路面瀝青混凝土、高鐵客運專線高性能混凝土之中。這種石料產品具有壓碎值低、磨耗率低、堅固性低、針片狀顆粒含量極低、緊密空隙率低、磨光值高、耐磨性好、嵌壓力強等優(yōu)點。通過研究優(yōu)化生產工藝流程，結合科技攻關項目，公司生產出具備高品質的專用骨料，每噸銷售價格是普通建筑骨料的3～4倍，成功提高了產品的附加值，公司效益得到進一步提升。

3.2 利用尾礦廢棄物生產機制砂

目前在我國，現(xiàn)有大大小小的廢棄物尾礦堆400多個，堆存的尾礦達到50億t以上，而且以每年5億t的速度增加。因此，要重視并開展尾礦廢棄物綜合利用與處置，實現(xiàn)尾礦廢棄物的變廢為寶，從根本上改善和提高礦區(qū)生態(tài)環(huán)境質量，提高礦山經濟效益，走出一條資源開發(fā)與環(huán)境保護相協(xié)調的礦業(yè)發(fā)展道路［3］。礦山在生產加工粗集料的過程中，會產生大量以廢石、石屑、尾礦為主的廢棄物。以往的做法是將這些廢棄物進行簡單堆置，既浪費又污染環(huán)境，一些企業(yè)也在嘗試將這些廢棄物再利用，如建立機制砂生產線，以尾礦為主要原料進行機制砂生產。

公司與上海同濟大學材料科學與工程學院進行合作，利用廢石、石屑、尾礦開發(fā)生產高標號混凝土用機制砂。由于工藝路線科學合理，目前公司生產的機制砂具有含粉量低、泥塊含量低、堅固性指標質量損失低、單級最大壓碎指標低等優(yōu)點，技術處國內領先水平。試制品經上海市建筑科學研究院檢測站檢測，各項指標均符合 《建筑用砂》GB／T 14684－2001標準要求。這對推動我國國家基礎設施建設及其他建設工業(yè)的發(fā)展，節(jié)約資源和保護自然環(huán)境具有一定現(xiàn)實戰(zhàn)略意義。

3.3 粉塵回收再利用

對于礦山企業(yè)，在生產加工過程中產生的粉塵，絕對是一個不能忽視的問題。大多數企業(yè)在生產中并不注重對粉塵的控制，對于露天生產的礦山企業(yè)，粉塵的處理更是簡單的任其 “隨風而逝”，更不用說對粉塵進行回收再利用了。

公司對其所有生產廠房都使用鋼板進行封閉，這就有效的控制了粉塵飛揚，最大限度降低對環(huán)境的不利影響。另一方面，公司購置安裝了XM350、XM250粉塵聯(lián)合吸塵器各一臺，在破碎設備下方多處及廠房高處均設有吸塵管道口，機械設備將生產過程產生的粉塵和廠房空間彌漫的粉塵，通過多條管道輸送集中到兩只容量各為100t的粉塵收集筒，同時，砂粉分離機分離出的石粉也被輸送到粉塵收集筒中。對收集到的粉塵進行綜合利用，目前不僅應用于新型墻體材料——水泥標準磚、多孔磚及多種砌塊之中，而且通過進一步開拓市場，提高粉塵的利用價值，現(xiàn)已成功應用于生產加氣砌塊和作為水泥熟料混合材。此舉化廢為寶、化害為寶，既減少了對環(huán)境的污染，又大大提高了建筑石料資源的綜合利用率和產品的附加值。

4 礦石清洗階段資源綜合利用

礦石成品在銷售前還需要清洗，清洗時會產生大量的污水，而污水中含有大量的泥沙，不可以直接排放，必須經過處理。由于產生的污水量較大，處理時必定要耗費一定量的人力、物力和時間。目前，比較常用的處理方法為利用三級沉淀池進行自然沉淀。但是這樣做的話，泥沙沒有得到分離，限制了泥沙的回收再利用，只能作為廢棄物處理，這樣必然要占用大面積場地，浪費了土地資源，而且處理效率低下，處理效果也不盡如人意。

公司通過科學研究，對污水處理工藝進行改進，研發(fā)了四級污水處理方法。四級污水處理工藝流程見圖3。污水經過四級處理，回收到的粗細砂、泥餅都可以再利用；處理后的污水達到國家一級排放標準，可以實現(xiàn)水的循環(huán)利用，為礦石成品料清洗的資源綜合利用提供了可行的途徑。

圖3 污水處理流程圖

4.1 污水中的粗、細粒尾砂回收利用

四級污水處理過程中，一級處理通過螺旋分離機對較大顆粒的砂石進行分離，使污水的固含量從13．8%下降到10．6%。二級處理通過旋流器組和高頻振動篩對細砂進行分離，使污水固含量從10．6%下降到9．2%。按照每天處理4000t污水計算，每天可以收集128t粗砂、56．0t細砂。目前，收集到的粗砂與細砂都具有一定的市場銷路，可作為配置混凝土建筑用料，制造各類砌塊。這樣一來，污水尾砂的回收也為公司效益的提升做出了貢獻。

4.2 污水凈化后的循環(huán)利用

二級處理后，向污水中加入礦山專用生物泥漿分離劑，污泥在沉淀池中快速沉淀，從而實現(xiàn)了污泥和水快速分離，使得沉淀后得到的清水可以再次用于礦石成品料的清洗，達到了水資源循環(huán)利用的目的。

4.3 礦污水中的污泥回收利用

在沉淀池中，污泥快速沉淀下來后，使用廂式自動拉板壓濾機對泥漿進行處理，建成污泥干化處理流水線。沉淀的污泥經過處理后變成了泥餅 （含水率≤20%），成功實現(xiàn)了污泥干化的目的，處理效果優(yōu)異。同時，壓濾出來的凈水達到國家一級排放標準。收集的污泥可以作為燒結磚的原料，實現(xiàn)了污泥的回收再利用。

5 地表水資源的綜合利用

地表水是指存在于地殼表面，暴露于大氣中的水，它是人類生活用水的重要來源之一，也是各國水資源的主要組成部分［4］。公司礦山所在地區(qū)擁有豐富的地表水資源。認識到這點，公司投資在開采區(qū)旁建造蓄水池和沉淀池，其中容量達3000m3的蓄水池兩個，200m3的沉淀池6個。這樣做，能夠收集利用礦區(qū)范圍內的自然水，基本保證了礦區(qū)每天200t左右的生產用水；另外，遇到災害性天氣發(fā)生時，能夠起到防洪作用，使整個礦區(qū)無洪水外泄。經粗略測算，礦山每年節(jié)省用水經費26．79萬元，節(jié)約了寶貴的水資源，又降低了生產成本。

［1］ 李明立，原振雷，朱嘉偉．礦山固體廢物對環(huán)境的影響及綜合利用探討 ［J］．礦產保護與利用，2005（4）：38．

［2］ 孫禮．關于保護和利用表土資源的思考 ［J］．中國水土保持，2010 （3）：4－6．

［3］ 常前發(fā)，王運敏．我國尾礦綜合利用的現(xiàn)狀及對策 ［J］．中國礦業(yè)，1999 （8）．

［4］ 廖岳華，樊娟，陳世雄，等．我國地表水環(huán)境質量評價存在的問題與建議 ［J］．安全與環(huán)境工程，2010，17（3）：55－58．