王占樓，顧清華，王會杰，袁代國，賈縣民

(1.中鋼集團山東富全礦業(yè)有限公司，山東 濟寧 272516； 2.西安建筑科技大學管理學院，陜西 西安 710043)

0 引 言

長期以來，礦業(yè)領域呈現(xiàn)粗放式增長模式，一方面導致了礦產(chǎn)資源開發(fā)利用低效，資源浪費嚴重，另一方面導致礦區(qū)環(huán)境惡化，安全問題突出。相關資料表明：目前我國金屬礦產(chǎn)資源開采回采率平均不到70%，比發(fā)達國家低10%～20%；采選回收率為50%～60%,采、選、冶回收率比國際水平低10%～15%[1]；同時，礦石生產(chǎn)流程中每一個環(huán)節(jié)都是一個污染源，排放出的廢氣、熱能和廢渣、廢石，污染大氣和河流，影響到人們的正常生活。以上情況表明，礦產(chǎn)資源、環(huán)境和經(jīng)濟發(fā)展之間的矛盾已成為制約我國礦業(yè)領域發(fā)展的主要問題，阻礙了礦產(chǎn)資源的可持續(xù)發(fā)展。因此，兼顧經(jīng)濟、資源與環(huán)境協(xié)調發(fā)展的綠色礦山建設成為新時期礦山建設的目標選擇和必要路徑。

1 富全礦業(yè)綠色礦山建設模式構建

綠色礦山具有豐富的內涵和要求，建設模式也因礦而異。目前具有代表性的模式有科技創(chuàng)新模式、循環(huán)經(jīng)濟模式、環(huán)境建設模式、和諧礦區(qū)模式和清潔生產(chǎn)模式[2]，這為國內綠色礦山的建設提供了借鑒與參考。中鋼集團山東富全礦業(yè)于2008年6月注冊成立，建設投入時間不長，該礦為鞍山式磁鐵角閃巖型磁鐵礦，礦石全鐵品位16.67%，屬于低品位難選地下礦。但作為新時期的礦業(yè)公司，富全礦業(yè)緊握時代脈搏，充分響應國家“十二五規(guī)劃”提出的在國內建設智能化、綠色礦山的目標，始終把“建設集約高效、綠色新型、本質安全型智能化礦山”作為建礦理念。經(jīng)過多年的努力建設，逐漸形成了“五位一體”的綠色礦山建設模式，具體架構見圖1。

圖1 富全礦業(yè)“五位一體”綠色礦山建設模式

“五位一體”綠色礦山建設模式是指以資源綜合利用為核心，以循環(huán)經(jīng)濟為依托，以節(jié)能減排為重點，以技術創(chuàng)新為支撐，以科學管理為保障，協(xié)同打造“綠色、和諧、現(xiàn)代化礦山”的建礦模式。

1.1 資源綜合利用是核心

資源綜合利用是指在礦產(chǎn)資源開發(fā)利用過程中，以減少環(huán)境污染為前提，最大限度地綜合利用資源。主要目標方向:一是改革采礦方法，采礦方法創(chuàng)新關系到企業(yè)生產(chǎn)成本，是節(jié)約能源、降本增效的核心；二是加強生產(chǎn)設備更新及技術改造，提高資源回收率；三是對選礦過程中產(chǎn)生的尾礦、廢石的綜合回收和合理利用。

1.2 節(jié)能減排是重點

節(jié)能減排包含兩部分內容:一是節(jié)約能源，降低能源消耗；二是減少污染物排放。具體途徑包括：一是發(fā)展清潔生產(chǎn)，通過設備更新、生產(chǎn)工藝升級等途徑對礦山開采的重要耗能環(huán)節(jié)進行有效控制，提高單位能耗產(chǎn)值，避免能源浪費；二是回收余能，礦石生產(chǎn)過程中，不可避免地會產(chǎn)生大量的剩余能量(熱能、水能等)，通過科學分析，統(tǒng)籌規(guī)劃，回收再利用這部分余能。

1.3 循環(huán)經(jīng)濟是依托

循環(huán)經(jīng)濟是節(jié)能減排、資源綜合利用和環(huán)境保護的有效依托載體，礦產(chǎn)資源企業(yè)實施循環(huán)經(jīng)濟，要遵循循環(huán)經(jīng)濟3R原則，即“減量化、再利用、再循環(huán)”[3]。減量化原則重在輸入端，旨在減少進入生產(chǎn)和消費過程中的物質流和能源流，體現(xiàn)為高效開采、高回收率和低排放；再利用原則，針對的是過程性方法，目的是延長產(chǎn)品和服務的時間長度，要求企業(yè)對礦產(chǎn)資源進行深加工，對尾礦、伴生礦等進行再利用，盡可能少留或不留下任何廢棄物；再循環(huán)原則針對的是輸出端方法，主要指礦產(chǎn)資源生產(chǎn)中形成的廢棄物及被破壞土地等重新變成可以利用的資源，而不是無用的垃圾。

1.4 技術創(chuàng)新是支撐

科學技術是生產(chǎn)力。技術研發(fā)與轉化可以降低企業(yè)經(jīng)營成本，提高資源利用效率[4]，也是“五位一體”綠色礦山建設的重要支撐。技術創(chuàng)新的環(huán)節(jié)與領域：一是加強礦產(chǎn)資源充分利用的技術開發(fā)，創(chuàng)新采礦方法，優(yōu)化選礦工藝，增加對難開采，難利用的礦產(chǎn)資源的回采率和利用率；二是節(jié)能減排領域的技術創(chuàng)新，對于高耗能、高排放的環(huán)節(jié)進行技術攻關，重點解決粉塵污染、生產(chǎn)用能消耗、三廢排放的污染問題；三是大力推進自主創(chuàng)新，支撐循環(huán)經(jīng)濟良好發(fā)展；四是用技術支撐尾礦、廢石等固體排放物的回收處理。

1.5 科學管理是保障

管理是軟實力，加強科學管理，用管理這只輪子推動綠色礦山建設。科學管理主要集中在以下方面：一是制度建設，建立和完善企業(yè)綠色礦山建設的相關規(guī)劃、章程、制度，并督促落實；二是加強生產(chǎn)管理，圍繞綠色生產(chǎn)的相關原則、規(guī)定，在原料采購、生產(chǎn)工藝、節(jié)能減排、廢石處理、土地復墾等方面建章立制，加強監(jiān)視和督察；三是構建綠色文化，企業(yè)文化是公司員工共同遵守的價值觀和行動準則，將綠色礦山的理念納入公司企業(yè)文化，變成員工的自覺行動。

“五位一體”綠色礦山建設模式的五個層面是相互聯(lián)系、互為補充的統(tǒng)一體，只有在發(fā)展過程中相互促進、共同發(fā)展，才能實現(xiàn)綠色礦山的建設目標。

2 “五位一體”綠色礦山建設實踐與成效

“五位一體”綠色礦山建設模式在富全礦業(yè)提出以來，受到公司上下一致認可，經(jīng)過多年的實踐證明，該模式是公司綠色礦山建設的有效途徑。

2.1 資源綜合利用方面

2.1.1 創(chuàng)新采礦方法，提高資源開采率

采礦是礦業(yè)公司生產(chǎn)經(jīng)營的首要環(huán)節(jié)，科學合理的采礦方式有利于提高資源的綜合利用水平。根據(jù)富全礦山環(huán)境的特殊性、巖石狀況以及地質條件，礦業(yè)公司對采礦方法進行了革新，具體結合傳統(tǒng)上向分層充填法和點柱式空場法工藝特點，最終形成一種點柱式全礦床不分中段上向高分層連續(xù)推進充填采礦新方法，大幅降低了采礦成本，完全實現(xiàn)廢石不出坑，提高了礦石產(chǎn)量，降低了礦石損失率和貧化率，提高了礦產(chǎn)資源的開采率。

通過新的采礦方法，采礦直接成本大幅下降，采礦效率大大提高，技術經(jīng)濟指標在同類礦山中位于前列[5]，詳見表1。

表1 主要技術經(jīng)濟指標

2.1.2 加強尾礦廢石利用，實現(xiàn)廢物資源化

尾礦廢石的綜合利用是礦產(chǎn)資源綜合利用的重點領域和主要內容，針對固體廢棄物破壞生態(tài)環(huán)境、造成環(huán)境污染以及資源浪費等問題，富全礦業(yè)通過建設地下開采充填體系，加強尾礦廢石利用，實現(xiàn)了廢物資源化。

1) 充填材料及方法。一是針對選廠產(chǎn)生的尾砂，采用旋流器尾砂分級加立式砂倉的充填方法，粗粒級尾砂直接加砼充填至采場，細粒級尾砂由旋流器溢流至沉砂倉，沉淀后加砼充填至采場；二是在各個采場實施礦巖分裝分運，將分離出的廢棄巖石直接運輸?shù)匠涮钗恢茫苊饬藥r石提升的無謂成本；三是把礦石經(jīng)過選礦加工后所剩廢渣，利用渣漿泵打壓，通過充填管線，輸送到井下，與巖石、水泥等材料混合，運輸?shù)叫枰涮畈课弧?/p>

2) 廢石處理。根據(jù)產(chǎn)生來源不同采用不同的利用方式：地表兩道干選產(chǎn)生的廢石(占原礦產(chǎn)量的8%左右)和濕示預選產(chǎn)生的廢石(占原礦產(chǎn)量的16%左右)，由皮帶裝入廢石倉汽車外運，用于筑路；采準掘進產(chǎn)生的廢石(4萬～5萬m3/a)，全部進入附近的采空區(qū)進行無廢化處理、不出井。

地下開采充填體系的實施，既對礦山有效資源進行了充分利用，又對采掘過程中形成的廢棄物進行了合理利用，在保證采空區(qū)不塌陷的情況下，做到了礦山廢棄物的零排放，切實打造出一座環(huán)保的現(xiàn)代化礦山。

2.2 循環(huán)經(jīng)濟方面

富全礦業(yè)主要從設備余熱和水資源利用方面實現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟模式。

2.2.1 科學利用設備余熱，減少電能消耗

為適應國家節(jié)能減排發(fā)展規(guī)劃，減少能源浪費，富全礦業(yè)充分挖掘企業(yè)自身潛力，有效利用設備余熱。針對生產(chǎn)用風采用地表空壓機站集中供風導致熱能散失的問題，公司制定了利用空壓機散熱進行副井預熱的方案，通過一系列的技術改造，成功實現(xiàn)了空壓機余熱滿足冬季副井井口預熱的要求，實現(xiàn)了冬季副井井口預熱和井口房采暖的零能耗，減少了人力投入和建設費用。

2.2.2 構建水資源閉環(huán)系統(tǒng)，減少水的浪費

對于水資源的綜合利用，主要是率先實施在鐵礦山中利用井下生產(chǎn)疏干水源，抽取礦井水至水容器中，利用水容器對水的保壓功能，直接供至水源熱泵系統(tǒng)用水。水源熱泵提取水中的能量用于企業(yè)員工辦公、生活設施的采暖和制冷、職工洗浴用熱水，將提取能量后的水排至生產(chǎn)蓄水池。生產(chǎn)蓄水池的水又分別用于選礦廠生產(chǎn)用水、廠區(qū)綠化用水、職工洗浴用水、井下生產(chǎn)用水及其他工業(yè)用水(圖2)。

水源熱泵技術的應用，實現(xiàn)了水資源循環(huán)，節(jié)能降耗效果明顯，整個供用水系統(tǒng)在節(jié)能方面共節(jié)約電能330.3萬kW/a，費用327.49萬元/a。

2.2.3 自主研制污水處理設備，實現(xiàn)污水再利用

生活污水再處理是采用中鋼集團馬鞍山礦山研究院自行開發(fā)研制的一體化生活污水處理設備來實現(xiàn)的，其主要處理手段是采用目前較為成熟的生化處理技術接觸氧化法，該系統(tǒng)通過一系列的流程和生化措施可將污水、廢水進行凈化和回收利用。

污水處理系統(tǒng)工藝流程見圖3。

該系統(tǒng)投入運行后，出水水質達到國家污水綜合排放標準限值，污染因子(pH值6～9，COD≤200，SS≤100，BOD≤100，NH3-N≤30)全部符合國家標準，既保護了環(huán)境，又達到了污水再利用的目標。

2.3 節(jié)能減排方面

2.3.1 加強排放管控，推行清潔生產(chǎn)

一是推行清潔生產(chǎn)模式。為使工業(yè)廠房和廠區(qū)有組織排放顆粒物濃度滿足國家規(guī)定的標準，公司根據(jù)生產(chǎn)工藝、設備布置等現(xiàn)場條件，建成了三套高效布袋除塵系統(tǒng)，分別對礦山在皮帶運輸、破碎和篩分環(huán)節(jié)產(chǎn)生的粉塵予以捕集，采用密閉或吸風罩抽塵、除塵設備凈化方法，同時配套噴灑霧化水方式，進行降塵處理。二是修建大型尾礦濃縮池及循環(huán)水泵池，電機控制全部采用變頻器，達到了尾礦高濃度輸送的要求，同時將選礦廢水回收送至生產(chǎn)流程循環(huán)利用，減少廢水排放。三是在尾礦庫廢水排放口處建設安裝了在線監(jiān)控設施，對排放的污染因子和排放量進行實時在線監(jiān)測，加強了污染物的排放控制管理。

圖2 富全礦業(yè)工業(yè)供用水系統(tǒng)網(wǎng)絡示意圖

圖3 污水處理及循環(huán)利用

2.3.2 研發(fā)水源熱泵技術，解決高燃煤污染問題

對于礦山企業(yè)來說，在日常生產(chǎn)及生活過程中，用鍋爐房來取熱，會產(chǎn)生高燃煤、高燃耗，這既不節(jié)能又不環(huán)保，浪費資源且增加開支。為了解決這一問題，富全礦業(yè)與山東科靈空調設備有限公司合作，成功研發(fā)出水源熱泵技術。水源熱泵是利用地球水體所蘊藏的太陽能資源作為冷、熱源，進行能量轉換的冷暖空調系統(tǒng)，此項技術是清潔可再生能源技術。

水源熱泵具有明顯的優(yōu)點，其以水為冷、熱源，向其放出熱量或吸收熱量，不消耗水資源，不會對其造成污染；同時，水源熱泵機組供熱時省去了燃煤、燃氣、燃油等鍋爐房系統(tǒng)，無燃燒過程，避免了排煙、排污等污染；供冷時省去了冷卻水塔，避免了冷卻塔的噪音、霉菌污染及水耗。所以，水源熱泵機組運行無任何污染，無燃燒、無排煙，不產(chǎn)生廢渣、廢水、廢氣和煙塵，不會產(chǎn)生城市熱島效應，并且節(jié)水、環(huán)保效益明顯。

此外，公司積極研發(fā)推廣井下照明無極燈，降低生產(chǎn)成本，節(jié)約能耗。針對礦山巷道必須24 h照明，采用白熾燈能耗較高問題，富全礦業(yè)與常州華岳電子有限公司一起研發(fā)了井下照明替代光源23 W(110 V)無極燈，完全取代60 W(110 V)白熾燈，節(jié)能效果達62%，且壽命長、照明效果好。經(jīng)測算，該項目每年可節(jié)約標準煤800 t、熱風爐電費11.5萬元，共計每年可節(jié)約運行費用100余萬元，減少二氧化碳排放量2 096 t。

2.4 技術創(chuàng)新方面

富全礦業(yè)歷來重視科技創(chuàng)新對生產(chǎn)和環(huán)保的重要作用，近年來礦業(yè)公司科技創(chuàng)新資金占礦業(yè)產(chǎn)值比重遠高于國家規(guī)定1%的標準，保持在3%左右；另外，不斷改進和優(yōu)化工藝流程，淘汰落后工藝和產(chǎn)能，生產(chǎn)技術居國內同類礦山先進水平?？蒲懈咄度霌Q來眾多科技創(chuàng)新成果，為公司帶來更高效益。礦業(yè)公司在礦山安全、高效開采、廢水綜合利用、粉塵治理、尾礦綜合利用、廢石充填等方面取得10多項技術創(chuàng)新成果(表2)，創(chuàng)新技術成果的應用對于綠色礦山建設起到了積極作用。

表2 富全礦業(yè)技術創(chuàng)新成果一覽表

2.5 科學管理方面

科學管理既是“五位一體”綠色礦山建設模式的主要內容，也是該模式有效運行的重要保障。一是依照《綠色礦山公約》的相關規(guī)定，以資源綜合利用管理和安全生產(chǎn)管理為主要內容，制定并認真執(zhí)行綠色礦山建設規(guī)劃。這些規(guī)劃包括《富全礦業(yè)節(jié)能環(huán)保規(guī)劃》《礦山地質環(huán)境保護與治理恢復方案》《富全礦業(yè)土地復墾方案》《富全礦業(yè)資源回收利用規(guī)劃》等。二是依據(jù)規(guī)劃建立了資源開發(fā)利用、環(huán)境保護、土地復墾、安全生產(chǎn)等9大類管理辦法，涉及規(guī)章制度共計60余項，詳細規(guī)定了有關管理工作的工作流程、管理及職責范圍和考核辦法，使公司的各項工作進一步規(guī)范化、科學化、高效化。三是注重落實，明確管理制度的管理流程和職責分工，強化監(jiān)督與檢查，建立了內部審核、管理評審與外部認證相結合的貫標推進工作機制。這些規(guī)章制度的建立和完善，初步形成了中鋼富全礦業(yè)現(xiàn)代化管理體系，奠定了“低碳環(huán)保、現(xiàn)代化”的綠色礦山高效、安全運營的基石。四是營造綠色礦山氛圍，構建綠色企業(yè)文化，企業(yè)籌建期就將綠色礦山作為建礦目標，從建礦理念、生產(chǎn)過程，制度建設、日常管理等方面都有體現(xiàn)，形成了良好的企業(yè)文化。

2.6 成效

通過“五位一體”綠色礦山建設模式的實踐，富全礦業(yè)取得了系列創(chuàng)新成果。第一，推動了企業(yè)生產(chǎn)方式的轉型升級，實現(xiàn)了能源、資源的綜合利用和循環(huán)利用，極大減少了污染排放，為新型綠色礦山的建設打下了良好的基礎。第二，通過技術革新和管理革新，企業(yè)自身現(xiàn)代化管理體系得到完善，優(yōu)化了組織結構，形成了一套適合自身發(fā)展的管理體系。第三，推動了科技創(chuàng)新和促進科技創(chuàng)新成果的應用，達到了節(jié)省基建投資，提高生產(chǎn)效率，集約化利用不可再生資源和能源，實現(xiàn)節(jié)能降耗的目的。第四，產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟效益、社會效益和生態(tài)效益。公司通過一系列的技術革新和生產(chǎn)模式的轉變，提高了生產(chǎn)率和生產(chǎn)效益，經(jīng)濟效益可觀。富全礦業(yè)也因此獲評濟寧市“模范職工之家”“花園式礦山”和“勞動關系和諧企業(yè)”的榮譽稱號。

3 結 語

綠色礦山建設是一個長期復雜的系統(tǒng)工程，本文以中鋼富全礦業(yè)公司為研究對象，對其綠色礦山建設模式與實踐進行了系統(tǒng)分析與總結，為新常態(tài)下低品位難選地下礦高效綠色開采模式提供了一種探索，研究成果為推進我國冶金礦山企業(yè)降本增效、實施供給側改革及轉型升級提供理論和實踐參考。