浅析我国水泥矿山节能减排与资源综合利用

浅析我国水泥矿山节能减排与资源综合利用

近年来，我国各级政府高度重视矿业节能减排和资源综合利用，采取了一系列重要政策和措施。所有水泥公司也在依靠矿产资源综合利用和水泥生产技术方面取得了积极进展。积极加强对自己水泥开采的管理，采取各种措施加强矿山节能减排，提高资源综合利用水平。而作为一个以水泥工艺和矿山设计为主体的设计公司,在我们所从事的设计工作中,涉及资源、能源、环保、发展等重大的问题。应该说,在所有的节能环保和资源综合利用环节中,设计行业是排头兵,是所有环节中的重中之重。这就要求我们本着对国家负责,对企业负责的态度,从设计源头做起,坚持节约发展、可持续发展理念,促进水泥矿山节能减排与资源综合利用。实际上,重视节能、重视资源的综合利用、重视生态环境的保护一直是我们在设计中重点考虑的事情。根据这一理念,在我们的矿山设计工作中通常做很多设计方案和技术经济比较,这里面包括了矿山开采工艺的选择、矿山开拓运输系统的选择、矿石外部运输方式选择、矿山设备的选择等,其目的就只有一个,找出最合理,最节能、最环保、最有利于资源综合利用的设计方案,为企业的建设提供最佳的建设目标。1矿山开采技术的选择根据每一矿山的实际情况,选择合理的开采工艺,对于矿山降低生产成本,提高资源的利用,取得更好的经济效果至关重要。1.1地质圈矿、开采境界的确定在蔡家沟石灰石矿山工程设计中,由于该矿山范围大(长1500m,宽600～900m)、地质储量多(28887万t),如果整个矿床采用一次圈矿开采,则矿山的基建投资高,基建周期长。经过设计人员仔细研究,在满足工厂5000t/d水泥熟料生产线对石灰质原料需求的前提下,本矿床采用分期圈矿、分期开采的方案。一期开采境界圈定的范围为:北边以III勘探线向北120m为界,东、西两侧以地质圈矿范围为界;南边以VII勘探线为界。其余部分留待二期开采时圈定。一期开采境界内共圈入矿石量11354.8万t,可满足工厂5000t/d水泥熟料生产线生产使用56.8年。对于一期开采境界内的矿石我们又采用分期开采,经比较,采用分期圈矿分期开采的方案比采用矿床整体开采方案,在矿山生产前20年每年节约运营成本200多万元,节省基建投资1800万元。1.2横向开采,建立爆破带在矿山地形条件和矿体赋存条件许可的条件下,矿山尽量采用横向采掘开采法。横向采掘开采法,就是垂直矿岩走向布置采掘带。可减少工作面长度和开拓工程量,提高汽车运输效率;改善爆破条件,提高挖掘机装车效率。横向采掘有利于矿石分级开采或质量搭配。由于采掘带的方向垂直于矿岩走向,顺向爆破,爆破阻力小,因而炸药能量充分用于矿岩的破碎作用,改善了爆破条件,有利于矿石铲装和运输。目前,我们设计的矿山大多采用此开采法。1.3利用先进的地质构造技术及优化地质分区空间矿床模型软件以其强大的数据库计算功能与三维图形设计功能,将矿山分层开采的平面细化成若干小的开采单元,并且详细计算出每个开采单元的平均品位及矿岩属性,并且利用其丰富的数据库功能,更方便进行采剥进度计划表的准确编制。比起传统的设计方法,这些软件所输出的图纸信息量大,除了能完成传统手工图纸中的水平地质分层平面图之外,还能输出水平分层岩性图、水平分层品位图、任意块段的储量及平均品位、矿岩量报告及矿岩搭配后的相关数据等。设计人员利用这些数据和图件确定矿山最为经济合理的开发方案和编制采掘进度计划,使得资源的综合利用率得以提高,对采矿生产具有直接的指导作用。在我们设计的埃及GOE和拉法基三岔等矿山中采用Surpac三维矿床模型系统软件见图1,取得了很好的效果,使低品位矿石全部得到了利用,实现了矿山零排放。随着此软件在各个项目上的逐渐应用,对于矿山在资源保护、资源开发上将发挥越来越大的作用见图2。1.4尾矿的全尾开采方案连续或半连续采运工艺以其高效率、低成本的优良特性在国外露天矿中得到广泛应用,其主要优点是系统生产能力高,单位矿岩的能耗低,工艺过程易于实现自动化管理。对于石灰石矿山,连续开采工艺流程为:液压潜孔钻机穿孔→微差爆破→液压挖掘机或轮式前装机采装→工作面移动破碎站→转接桥→工作面移动胶带机→半固定或固定式胶带机→厂区石灰石预均化堆场。对于矿石硬度较低、硅含量较少的石灰石矿山,可采用露天采矿机连续开采工艺,其生产流程为:露天采矿机→工作面移动胶带机→半固定或固定式胶带机→厂区石灰石预均化堆场。此两种连续开采工艺采矿工作面不用汽车运输,能降低燃油消耗,降低矿石开采成本。经调查,国内一冶金矿山其连续排岩系统成本为0.32元/t·km,同比汽车运营费为1.1元/t·km。我们设计的一200万t规模的石灰石矿山方案中,经比较,采用移动式破碎机连续开采工艺每年节约成本280万元。半连续开采工艺是在采场内设置半移动式破碎机,碎石采用胶带输送机运输方式。四川亚东石灰石矿山采用此工艺。2b矿山开拓运输系统选择矿山设计中,应根据地形地质条件(即地形、矿床地质、水文地质、工程地质及气候条件等)和生产技术条件(即矿山规模、矿床开采程序、露天采矿场尺寸、高差、生产工艺流程、主要生产设备类型以及技术装备等)选择合理的矿山开拓运输系统。2.1路--汽车开拓运输方案我们以项目总承包模式承担的拉法基都江堰三线石灰石矿山,矿山比高大(海拔标高1060～1606.9m,相对高差546.9m),山势陡峻。若采用公路--汽车开拓运输方案,则修建运矿道路及购买自卸矿车投资较大,燃料消耗多,运输成本也高。同时由于运矿公路过长,公路平面拐弯多,存在较大的安全隐患。为解决此问题,我们经比较采用二段溜井——二段平硐开拓运输方案,其流程为:1号溜井(井深:157.9m)——1号硐室破碎——1号平硐胶带机(长度:316m)——2号碎石溜井(井深:259.5m)——2号转载硐室——2号平硐胶带机(长度:527m)。此方案比公路开拓方案吨矿石节约成本4.25元。2.2民间海上施工设备通过多年的矿山及矿石外部运输设计工作,我们认为当矿山至工厂运输距离小于2～3km时,采用自卸汽车运输方式为最佳方案,公路路面最好为砼或沥青路面,且做好道路保养工作;以减少轮胎消耗,降低运输成本。当矿山至工厂运距大于2～3km,最佳方案采用胶带输送机,这是由于胶带输送机可实现大运量、长距离输送,且具有综合运输成本低、维护简单、操作人员少等特点。当矿山至工厂间地形复杂,地面建、构筑物较多时,可采用平面拐弯胶带输送机或管状胶带输送机。我们设计的安康尧柏水泥有限公司石灰石矿山位于秦岭山区,从矿山到工厂直线距离约7km(公路距离约15km),其间沟壑纵横,需跨越两条河流,地形及其复杂。对此,我们与自贡运输机械有限公司合作,成功地设计和建设了1条亚洲第一长度(长达7041m,管径准350mm)管状带式输送机见图3,按照设计,该输送机每天可以输送6000～8000t的石灰石。如果使用常规的汽车运输,至少需要50多辆20t位的汽车,它所消耗的油料,排出的废气,造成的运输成本的增加都是惊人的数据。3粉碎式预应力运输近些年来,在矿山设计工作中,我们对于新设备、新工艺的应用力度非常大。如采用自带空压机的三位一体穿孔设备,减少压缩空气消耗量;在大型石灰石矿山采用破碎能力较大的双转子单段锤式破碎机,降低单位矿石破碎电耗0.2～0.4度;对溜井平峒开拓的矿山,平均运距小于200m时,采用轮式装载机直接装运矿石,代替挖掘机装载汽车运输,减少了燃料消耗;根据矿山适用条件,选用大倾角带式输送机、平面转弯带式输送机、管状输送机等。从各个石灰石矿山应用效果来看,新工艺、新技术、新设备的采用起到了节能减排的良好效果。4树立可持续发展的理念,树立起“可持续发展”的理念“科学技术