石英砂资源综合开发利用方案实例.doc

石英砂资源综合开发利用方案实例2007年第1期中国非金属矿工业导刊总第59期【环境保护】任东风,彭善志(中国凯盛国际工程有限公司,安徽蚌埠233018)摘要:随着我国经济发展逐步进入循环经济时代,矿产资源综合开发利用,矿区环境保护,采空区生态恢复等一系列问题越来越受到人们的关注.本文结合南方某地石英砂资源的综合开发利用设计方案,就石英砂的产品方案制定,环境保护,生态恢复等问题进行了分析.关键词:硅质原料,综合利用;生态恢复;产品;方案中图分类号:TD973.3;X7文献标识码:B文章编号:1o079386(2007)010024-03石英砂用途很广,不仅可作为玻璃原料,陶瓷骨料,耐火材料,冶金填加剂,电器绝缘填料,研磨介质,塑料填料,涂料添加剂,还可以用作金属铸件造型和表面处理,油和水的过滤,油井岩层压裂支撑,高尔夫球场铺面,建筑抹面,机械密封和化工医疗等领域,而高纯石英砂(粉)更是电子核心器件,光导通讯材料,太阳能电池等高新技术产业不可缺少的重要材料.我国南方某石英砂矿为第四纪滨海相沉积一流水改造型石英砂矿床,产生于中,上更新统海成一,二,三级阶地后缘与老阶地的交接部位和阶地中斜坡处,呈层状,似层状,微向海岸倾斜,倾角为l2.,在平面上呈平行海岸线的带状.全区共圈定l3个矿体,各矿体大部分出露地表,边部有部分矿砂层覆盖.全矿区原查明储量:C+D级l874万t,其中C级860.48万t,D级l013.52万t.各矿体的平均厚度在1.552.6m.矿石以白,灰白色为主,各矿体的边缘或底部有浅灰,浅黄,棕黄色;呈松散的中粗粒砂状或含砾中粗砂,砂砾状;矿物成分以石英为主(约占90%96%),长石(1.9%3.78%),黏土矿物(2.63%3.46%)和0.05mm以下的泥质物(5.77%6.83%)为次,微量矿物有电气石,钛铁矿,白钛矿,赤褐铁矿,褐铁矿,红柱石,十字石,锆石,磁铁矿等(约占0.040/00.45%).石英以粗粒(0.52ram)为主,中细粒为次,颗粒粗者滚圆度较好,颗粒细者稍差.石英(sio)在原矿中的含量,在个别矿体的局部最高可达99.18%,各矿体的平均值为96.5%97.57%,其变化值较小;Fe2O3,A12O3,TiO2含量变化较大,其变化系数为35%85%,是影响石英砂品级的重要因素.1产品方案制定硅质原料作为不可再生的资源将会越来越少.扩大副产品回收,提高资源的综合利用率,进一步发展深加工制品,将是硅质原料加工业发展方向.为此,我们在产品方案制定过程中,始终贯彻矿区所在省建设生态省的总方针,以资源综合开发利用为原则,扩大资源利用率,减少外排尾矿的数量,争取达到无尾矿排放目标.针对资源特点和市场需求等具体情况,确定以生产水处理过滤砂,铸钢用型砂,金属表面处理用喷射砂,油气井岩层压裂支撑砂,高尔夫球场用砂,人造石板用骨料,花园用砾石,陶瓷用粉砂作为主要目标.也可根据用户要求,生产部分优质浮法玻璃砂和显示器玻壳砂.各种产品的比例,粒度及品质要求如下页表所示.2采,选方案的制定由于石英砂资源出露地表,矿层厚度仅有1.552.6m,下层为粘土层,矿区地下水位为25m.为此,确定石英砂采矿采用旱采方式.采区范围内的覆盖物极少,只有稀疏的木麻黄树及杂草,用推土机按计算的剥离厚度,先将地表的杂草覆盖层剥离,然后用挖掘机或推土机将石英砂挖出堆堆,装载机,汽车铲装运输至选矿厂.选矿工艺原则流程是先通过水选系统分离出砾石,粗砂,中细砂和粉砂,经自然干燥后将砾石和粗砂精筛成用户需求的特定规格砂.原矿通过洗选系统分离出砾石,粗砂,中细砂和粉砂等产品,其中砾石,粗砂经自然干燥后再精筛分为特定规格砂(砾).详细工艺流程如下:原砂通过湿式筛分,大于2mm砾石和杂物在堆场储存,脱水,除杂,干燥后再筛分为用户要求的特定规格砾石.小于2mm进入擦洗,脱泥除去砂粒表面胶结物,再进入分级,分出大于0.5mm的粗砂,粗砂经干燥后进一步筛分为用户要求的特定规格粗砂.一0.5mm砂通过重选,收稿日期:20060216作者简介:任东风,男,46岁,高级工程师.2007年第1期中国非金属矿工业导刊总第59期各种产品的比例,粒度及品质要求产品比例产品名称成分)粒度要求密度球度破磨率酸溶率颜色包装种类SiO2A12O3Fe2O3泥土轻物(n)(g/cm3)(0/0)方式滤池承托料980.50.10.50.22-4,48,816,16-32,32642.551.55袋或静砾石5花园用砾石980.5按用户要求2.55白袋或静人造石骨料980.5按用户要求2.55自袋或水过滤用砂980.80.10.50.20.50.8.0.51.22.551.55袋或静粗砂47油井用砂980.91.25.0.450.92.55>0.61.55袋装喷射用砂980.51.122.55袋装高尔夫球场砂980.3一一1975%.+20白散装中砂45铸钢用砂98.50.80.10.20.1一一0.3.0.30.52.55袋或粉砂3陶瓷用砂981.00.12-0.190%白袋装重选尾矿进入堆场脱水,堆存供给锆钛矿选矿厂作为粗矿.重选精矿经分级分出的一0.1mE细砂作为陶瓷用细砂出售;一0.5+0.1mE砂作为优质浮法玻璃砂或玻壳砂出售;当需要生产低铝砂时,通过加药,调浆,浮选,分出精砂,即为低铝石英砂;尾砂通过擦洗脱药后汇入一0.5+0.112212/的砂中作为优质浮法玻璃砂或玻壳砂出售;当市场需要铸钢砂时,通过水力分级分出一0.5+0.3ram中砂和一0.3+0.1mE的中细砂,干燥后产品即为合格的铸钢砂.选矿工艺流程如下图所示.-o.5+O.3mm中砂选矿工艺流程3环境保护方案石英砂采选项目对环境产生污染主要还是选矿废水,废弃尾矿造成的污染.根据原矿性质以及有关资料分析,原矿中含泥量占原矿总量2%,如果该部分泥随同废水一起外排,将造成环境污染.按照无尾矿生产流程设计,本项目所有石英砂产品在加工过程中,除尾泥考虑回填采空区外,其余均考虑对外销售.由于选矿生产用水量较大,流程中考虑生产废水处理后循环使用.生产废水主要来自选矿车间洗矿,脱泥水以及堆场物料渗出水等.经分析确定废水处理方案为:车间循环水经管道收集入浓缩池,加药剂混合,反应,水中悬浮物形成易于沉淀的大颗粒絮凝体,经过沉淀重力分离.经沉淀池后,出水中悬浮物含量50mg/L;浓缩池的沉淀物经渣浆泵打入浓缩槽,在重力作用下尾矿进一步浓缩,经浓缩后的尾矿由污泥泵送至真空过滤机脱水.经处理的废水满足选矿工艺对水质的要求,浓缩池的上清液自流入循环水池,经泵加压供选矿车间使用,减少了新水的供给量,降低了新水取用的运行费用;尾矿废水处理方案后满足工艺用水指标循环使用,满足(污水综合排放标准(GB897896)国标标准要求.本方案系统无外排废水.脱水后尾矿含水率<15%.尾矿经皮带送至尾矿堆场堆存.经汽车运输至采矿场用于采坑填埋.根据现场实际情况调查,由于矿区地表为石英砂覆盖层,农作物很难生长.当地农民在个别矿层比较浅的位置挖掉石英砂,并在粘土层上铺上耕植土,种植水稻等农作物,取得了较为理想的收获.为此,本项目选矿方案中将废水处理产生的尾矿直接返回到旧采坑,不仅解决了尾矿堆置易造成污染问题,又为农民解决了取土.4生态重建规划4.1目的和任务根据矿区的现状首先要明确生态重建目的和任务,本实例的生态重建目的是根据矿区的现有生态状况,当采矿破坏了原有生态状况时,及时重建矿区的生态,在人工建设替代自然演化的基础上,有目的,有计划的加以改造和利用,使重建的生态环境更优于原有的生态环境,更能适应和满足人们生活的需要.矿区生态重建工作主要分采空区内生态建设和任东风等:石英砂资源综合开发利用方案实例采空区外生态建设两部分,总体设想是:采空区内根据矿山开采的实际情况,除较浅的采坑经尾矿填埋后,作为种植水稻等农作物用地外,其他较深的采坑开发适宜于当地发展的水产养殖业;采空区外尽量保护当地原有生态环境,同时创造新的生态环境,即在矿区四周与海岸线,农田之间建设防护林,保护当地的水土资源,建设滨海大道及一些景观设施,将景点和矿区连成一片,形成滨海休闲旅游区,发展旅游业.4.2生态重建总体规划根据矿区生态重建总体设想和矿山开采设计方案,整个采区的生态重建也规划分为近期和远期两个阶段.近期的目标是:根据首采区的生产情况,在西南端约0.2kin的矿区矿层底板较高的区域进行复垦造地,在该采空区内根据坑内地形情况安排水田或荷塘,水产品养殖业,在采空区周边进行植树造林,并开始安排滨海大道的路基整理工作.远期的目标是:根据采区的生产情况,在整个矿区的采空区周边进行植树造林工程,完成滨海大道的路基建设,并根据滨海大道建设的需要提高路面等级,陆续完善滨海地区的景观建设,提升本地区的旅游,休闲资源.4.3生态重建内容及实施计划在合理有效开发利用石英砂矿资源的同时,注重保护资源,改善生态环境,达到生态与经济协调可持续发展的目的.本实例具体规划内容如下:(1)合理规划滨海旅游设施的建设本实例矿区东侧2kin为海滩,地势平缓,海水清澈,水深适宜,海沙均匀细白,是建设天然海水浴场和旅游渡假的胜地,具有较好的开发价值和发展前景;建设滨海旅游设施与今后采空区生态重建项目相互辉映,提升当地自然资源开发等级.(2)努力推行农田,池塘保护对于开采境界内的农田采取分期分批的方式征用,境界内的农田不影响开采的允许农民继续耕作.(3)积极开展采空区复垦和养殖规划根据矿区所在地的地理位置和周边环境,采空区最后形成的水塘,利用剥离表土和细泥尾矿进行局部回填恢复.单个矿块内底部平整,但整个矿坑内并不一致,可以根据矿坑内各个矿块的开采标高,在周边浅水区填土营造少量的旱地以及部分水田,荷塘,较深水区则用作水产养殖场.采空区内的水未加任何化学药剂,水质也未改变,完全可以放养适合当地生长的鱼虾等.(4)大力开展滨海防护林建设生态重建拟在开采境界线外新造一个约30200m宽的防护林带,分布在矿区周围,滨海大道两侧,该林带主要是保护矿区周边的生态环境和美化滨海地区景观.在进行石英砂资源综合开发利用方案规划时,我们对新建的石英砂矿床开采应当有清醒的认识.目前国内的石英砂产业生产工艺已基本成熟,建设规模也得到了提升,玻璃生产企业自产自用的石英砂选矿厂相应增多,大型浮法玻璃企业基本实现了原料基地的建设.由于石英砂在玻璃产品成本中所占比例小,且由于受建设单位主观产品方案,以及加工规模的限制,企业效益不是十分突出.这些因素或多或少影响了企业进行多产品开发,矿区生态重建的积极性.因此,矿产资源开发应以发展的眼光,站在全社会的立场,在生产建设之初就要详细规划好其矿