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        焦家金礦無廢礦山建設(shè)工程實踐

        2022-06-07 13:16:40陳楨宇李曉飛孟文文
        黃金 2022年5期
        關(guān)鍵詞:綜合利用

        陳楨宇 李曉飛 孟文文

        摘要:焦家金礦存在尾礦庫庫容不足,井下采空區(qū)難以保證細粒級尾砂全部利用等問題。為緩解排尾壓力,實行細粒級尾砂充填、粗粒級尾砂加工銷售模式;為增加新的采空區(qū),在井下淺部區(qū)域回采低品位礦石,同時增加了金屬回收量。實踐結(jié)果表明,采用廢石利用+低品位資源綜合利用+尾砂再造及綜合利用協(xié)同技術(shù)生產(chǎn)工藝,實現(xiàn)了焦家金礦無廢礦山建設(shè),也為同類礦山實現(xiàn)無廢礦山提供了寶貴經(jīng)驗,具有借鑒意義。

        關(guān)鍵詞:細粒級尾砂;低品位資源;尾砂再造;無廢礦山;綜合利用

        中圖分類號:TD7文獻標志碼:A

        文章編號:1001-1277(2022)05-0093-04doi:10.11792/hj20220518

        引 言

        隨著生產(chǎn)技術(shù)水平的提升,選礦處理量逐步增大,產(chǎn)生大量尾礦,易造成環(huán)境污染,影響礦業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[1]。專家學者研究了分級尾砂充填技術(shù)[2],實現(xiàn)了粗粒級尾砂充填,細粒級尾砂尾礦庫堆存。隨著尾礦庫庫容逐漸不足,提出了全尾砂膏體充填技術(shù)[3],實現(xiàn)了尾砂全部充填采空區(qū),但未考慮采空區(qū)不足情況下尾砂處理方法,因此迫切需要從工藝、技術(shù)手段實現(xiàn)無廢礦山建設(shè)。

        山東黃金礦業(yè)(萊州)有限公司焦家金礦(下稱“焦家金礦”)位于山東省煙臺市萊州境內(nèi),屬于國內(nèi)十大金礦之一。尾礦庫總庫容2 800萬m3,為三等庫,尾礦工藝系統(tǒng)為細粒級尾砂進入尾礦庫,粗粒級尾砂井下充填。隨著選礦處理量逐步增大,尾礦堆存量日益增加,導致尾礦庫庫容不足。焦家金礦通過對整個生產(chǎn)工藝優(yōu)化,采用廢石利用+低品位資源綜合利用+尾砂再造及綜合利用協(xié)同技術(shù)[2],最終實現(xiàn)焦家金礦全過程無廢開采,不僅解決了廢石提升運輸、細粒級尾砂堆存等問題,也提高了資源利用率,同時還利用充填解決了采空區(qū)塌陷問題,是保障礦山安全生產(chǎn)的重要舉措。

        1 廢石利用

        1.1 廢石回填

        焦家金礦采用上向進路充填采礦法開采[3],可將部分廢石回填至待充填進路,一方面節(jié)省充填成本,減少充填時間;另一方面能有效消耗廢石,降低廢石運輸費用,真正實現(xiàn)廢石不出坑,自身消耗。當廢石過多難以全部回填時,將廢石運至移動式破碎站加工處理后進行二次利用。

        1.2 建設(shè)移動式破碎站

        焦家金礦巷道支護及道路修筑用石子原為外購,成本較高。井下建設(shè)移動式破碎站,將廢石制成支護材料,實現(xiàn)井下支護材料就地取材,提高了支護效率,降低了支護成本。粗骨料通過混凝土輸送泵進行巷道混凝土支護,細骨料通過噴漿臺車進行巷道噴漿支護。井下不能直接消耗的廢石則提升到地表,進入地表破碎站加工成砂石子,用于井下安全文明生產(chǎn)及巷道砌筑、礦區(qū)道路修繕,提升資源利用率。

        2 低品位資源綜合利用

        焦家金礦淺部存在大量低品位礦石[4],前期因工藝價值不高未進行開采。隨著黃金價格的上漲和其附屬品砂石子供不應(yīng)求,以及尾礦庫庫容不足,井下采空區(qū)難以保證尾砂全部利用,亟待增加新的采空區(qū)。鑒于以上情況,焦家金礦進行了低品位礦石開采以增加黃金產(chǎn)量,同時形成大量采空區(qū)。

        2.1 采礦方法及參數(shù)

        低品位礦石開采采用似菱形采場結(jié)構(gòu)[5],該結(jié)構(gòu)形式利用了巖體自身拱形承載特性,最大化巖體自身的承載能力,有利于采場圍巖的整體穩(wěn)定性。此外,似菱形采場底部“V”形結(jié)構(gòu),有利于礦石的運搬,提高了采場的生產(chǎn)效率。低品位資源開采三維圖見圖1,采場結(jié)構(gòu)見圖2。

        在設(shè)計范圍內(nèi)劃分了5 個區(qū)域,112個采場,2個分段合計 224個采場。單一似菱形采場體積為6 346.3 m3 ,礦量為17 769.7 t,該區(qū)域累計可回采礦量約3 980 413 t,累計采場體積約1 421 571 m3。焦家金礦規(guī)劃回采規(guī)模500 t/d,日處理尾礦量200 m3;于2019年12月開工建設(shè),目前已回采低品位資源5萬t,創(chuàng)造采空區(qū)1.9萬m3。開采出的低品位礦石,經(jīng)井下運輸至斜井,由斜井提升至地表礦倉,然后由卡車運至地表砂石廠。

        2.2 低品位礦石利用

        井下低品位礦石經(jīng)振動給料機送至破碎機初碎,初碎后經(jīng)膠帶輸送機送至反擊式破碎機進行二次破碎,然后經(jīng)振動篩進行不同粒級篩分[6]。實際生產(chǎn)過程中,根據(jù)廠家需要生產(chǎn)不同粒級的砂石子。成品砂顆粒形狀好、石子級配合理、粒級可調(diào)整,各項指標均滿足國家標準要求,是優(yōu)質(zhì)的建筑原材料,且成本低、效益好。

        2.3 搖床選金

        焦家金礦新增設(shè)搖床工藝[7],將生產(chǎn)砂石子過程中的細粒級礦石粉磨后進行搖床選金,使其在搖床上往復運動,根據(jù)金與砂石子密度不同,經(jīng)自重和沖流作用使金分離出來?;夭傻推肺毁Y源,既能創(chuàng)造地下空間,將過剩細粒級尾礦進行充填,還能根據(jù)市場需要制備不同粒級的砂石子。通過搖床工藝每月可回收金金屬量約2 kg,每年創(chuàng)造經(jīng)濟價值約700萬元,實現(xiàn)了低品位資源的回收。

        3 尾砂再造及綜合利用

        3.1 尾礦壓濾干排

        焦家金礦針對尾礦庫庫容不足問題,采用尾礦壓濾干排工藝[8],有效解決了許多嚴重制約生產(chǎn)的問題。尾礦壓濾干排工藝流程見圖3,現(xiàn)場濾餅見圖4。

        細粒級尾礦經(jīng)濃縮后進入隔膜壓濾機脫水,得到水分20 %左右的尾礦濾餅,使用裝載機裝車后,經(jīng)汽車外運。焦家金礦尾礦壓濾干排系統(tǒng)廠房面積1 700 m2。尾礦壓濾干排工藝投產(chǎn)以來,共再利用尾礦385萬t,節(jié)省尾礦庫庫容300萬m3,新增綠化土地500 m2。目前,處理能力6 000 t/d,創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟效益和社會效益。

        尾礦壓濾干排工藝可消耗大量細粒級尾砂,且投資低,市場風險小。但是,成本壓力日益增加,外排成本已由最初58.9元/t上漲到目前的68.9元/t,且外排點數(shù)量、容量有限。

        3.2 細粒級尾砂高濃度充填

        3.2.1 工藝流程7D6B990E-B4A4-4D42-AA13-5C2A87377062

        鏟車將壓濾后的細粒級尾砂上料至打散機打散后[9],落入配料倉中,計量后經(jīng)斜皮帶運輸機運至雙軸臥式攪拌機[10];濃密機底流通過渣漿泵經(jīng)管道輸送計量后至雙軸臥式攪拌機;新型膠凝材料經(jīng)粉料計量斗計量后至雙軸臥式攪拌機;充分攪拌混勻,之后將符合質(zhì)量要求的充填料漿卸料至料漿緩存斗(設(shè)有篩網(wǎng)),通過拖泵加壓后將充填料漿經(jīng)充填管道輸送至井下采空區(qū)進行充填作業(yè)[11]。細粒級尾砂堆見圖5,充填站見圖6。

        3.2.2 配比及強度

        對于焦家金礦細粒級尾砂,灰砂比1 ∶10充填體強度滿足井下生產(chǎn)需要[12]。采用上向進路充填采礦法開采,當?shù)装鍨榧俚讜r,先采用灰砂比1 ∶4充填料漿充填,充填高度1 m,然后采用灰砂比1 ∶20充填料漿充填至接頂線位置[13],最后采用灰砂比1 ∶10充填料漿進行接頂充填。

        單軸抗壓強度測定儀為YAW-50C型壓力試驗機、YAW-200C型壓力試驗機[14],每個齡期取3個試塊,每個試塊測定5次,結(jié)果取平均值。在進行壓力試驗之前,采用標準測力環(huán)對壓力機進行調(diào)校,以保證結(jié)果的準確性[15]。細粒級尾砂充填料漿相關(guān)技術(shù)參數(shù)見表1。試驗結(jié)果驗證了細粒級尾砂充填料漿濃度60 %是可行的,能夠滿足生產(chǎn)需要。

        焦家金礦現(xiàn)已完成J21086采場2條進路工業(yè)性試驗,充填采空區(qū)約300 m3,充填料漿濃度為60 %。通過現(xiàn)場制作試塊測得:灰砂比1 ∶4充填料漿充填量約140 m3,充填體單軸抗壓強度1 d為0.72 MPa,3 d為1.84 MPa,7 d為3.11 MPa;灰砂比1 ∶10充填料漿充填量約160 m3,充填體單軸抗壓強度1 d為0.20 MPa,3 d為0.52 MPa,7 d為1.05 MPa,較原分級尾砂充填工藝強度性能更優(yōu)越。

        3.3 粗粒級尾砂綜合利用

        粗粒級尾砂輸送至加氣混凝土砌塊廠[16],配以石灰、水泥、石膏等材料自制成新型墻體材料(見圖7),實現(xiàn)“變廢為寶”。該材料獲得國家生態(tài)綠色建筑產(chǎn)品榮譽稱號,年銷售額7 500萬元以上。其中,B05級、B06級用于墻體材料的加氣混凝土砌塊年產(chǎn)量30萬m3。加氣混凝土砌塊見圖8。

        4 結(jié) 論

        焦家金礦通過廢石利用+低品位資源綜合利用+尾砂再造及綜合利用等技術(shù)形成協(xié)同化作業(yè),直接處理了井下廢石產(chǎn)生量的89 %,尾砂產(chǎn)生量的94.5 %。

        1)基于井下廢石不出坑設(shè)計理念,采用廢石回填充填進路、建設(shè)移動式破碎站,將井下廢石加工成砂石子,實現(xiàn)了井下支護、澆筑等就地取材,不僅節(jié)省了廢石提升費用,且節(jié)約了支護材料和運輸成本。未利用的廢石通過提升井提升至地表砂石廠進行二次加工銷售,真正實現(xiàn)礦山無廢開采。

        2)面對當前黃金市場行情,進行了低品位資源回收利用,選取淺部低品位礦石,進行大范圍開采,每月回收黃金約2 kg,砂石子產(chǎn)品銷量穩(wěn)定可靠。同時,井下形成大范圍采空區(qū),為細粒級尾砂利用提供保障。

        3)建設(shè)細粒級尾砂高濃度充填站,通過新型膠凝材料的使用實現(xiàn)了細粒級尾砂充填;當充填料漿濃度為60 %時,灰砂比1 ∶4充填體單軸抗壓強度3 d為1.84 MPa;灰砂比1 ∶10充填體單軸抗壓強度3 d為0.52 MPa,較原分級尾砂充填工藝強度性能更優(yōu)越。粗粒級尾砂經(jīng)加工后外銷,銷量較好。

        [參 考 文 獻]

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        [3] 鐘文雯.古田西朝鉬礦綠色礦山建設(shè)與可持續(xù)發(fā)展研究[D].福州:福建師范大學,2016.

        [4] 李沛林.搞好尾礦利用 深挖資源潛力——對實施《金屬尾礦綜合利用專項規(guī)劃(2010—2015年)》的思考與建議[J].中國鋼鐵業(yè),2010(8):18-22.

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        Construction practice of waste-free mine in Jiaojia Gold Mine

        Chen Zhenyu1,Li Xiaofei2,Meng Wenwen2

        (1.Jiaojia Gold Mine of Shandong Gold Mining(Laizhou) Co.,Ltd.;

        2.Shandong Gold Group Co.,Ltd.)

        Abstract:The tailing pond in Jiaojia Gold Mine has insufficient capacity,and the fine-grained tailings can not be fully utilized as backfill into goafs.In order to alleviate tailing discharge pressure,the pattern that the fine-grained tailings are backfilled and the coarse-grained tailings are processed and sold have been implemented.In order to add new goafs,a production model of mining low-grade ore in shallow areas of underground mines,at the same time increasing the amount of metal recovered.The practice shows that waste rock utilization+low-grade resource comprehensive utilization+tailings recycling collaborative technology production process has realized the construction of a waste-free mine in Jiaojia Gold Mine,and also has provided valuable experience for similar mines to achieve a waste-free mine,which is of reference significance.

        Keywords:fine-grained tailings;low-grade resources;tailings recycling;waste-free mine;comprehensive utilization

        收稿日期:2021-12-10; 修回日期:2022-03-15

        作者簡介:陳楨宇(1964—),男,湖南邵東人,高級工程師,從事采礦技術(shù)、基建工程、巖土工程方面研究工作;山東省萊州市金城鎮(zhèn)焦家村,山東黃金礦業(yè)(萊州)有限公司焦家金礦,261441;E-mail:chenzy@sd-gold.com7D6B990E-B4A4-4D42-AA13-5C2A87377062

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