淺析我國(guó)水泥礦山節(jié)能減排與資源綜合利用

近年來(lái)，我國(guó)各級(jí)政府高度重視礦業(yè)節(jié)能減排和資源綜合利用，采取了一系列重要政策和措施。所有水泥公司也在依靠礦產(chǎn)資源綜合利用和水泥生產(chǎn)技術(shù)方面取得了積極進(jìn)展。積極加強(qiáng)對(duì)自己水泥開(kāi)采的管理，采取各種措施加強(qiáng)礦山節(jié)能減排，提高資源綜合利用水平。而作為一個(gè)以水泥工藝和礦山設(shè)計(jì)為主體的設(shè)計(jì)公司,在我們所從事的設(shè)計(jì)工作中,涉及資源、能源、環(huán)保、發(fā)展等重大的問(wèn)題。應(yīng)該說(shuō),在所有的節(jié)能環(huán)保和資源綜合利用環(huán)節(jié)中,設(shè)計(jì)行業(yè)是排頭兵,是所有環(huán)節(jié)中的重中之重。這就要求我們本著對(duì)國(guó)家負(fù)責(zé),對(duì)企業(yè)負(fù)責(zé)的態(tài)度,從設(shè)計(jì)源頭做起,堅(jiān)持節(jié)約發(fā)展、可持續(xù)發(fā)展理念,促進(jìn)水泥礦山節(jié)能減排與資源綜合利用。實(shí)際上,重視節(jié)能、重視資源的綜合利用、重視生態(tài)環(huán)境的保護(hù)一直是我們?cè)谠O(shè)計(jì)中重點(diǎn)考慮的事情。根據(jù)這一理念,在我們的礦山設(shè)計(jì)工作中通常做很多設(shè)計(jì)方案和技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較,這里面包括了礦山開(kāi)采工藝的選擇、礦山開(kāi)拓運(yùn)輸系統(tǒng)的選擇、礦石外部運(yùn)輸方式選擇、礦山設(shè)備的選擇等,其目的就只有一個(gè),找出最合理,最節(jié)能、最環(huán)保、最有利于資源綜合利用的設(shè)計(jì)方案,為企業(yè)的建設(shè)提供最佳的建設(shè)目標(biāo)。1礦山開(kāi)采技術(shù)的選擇根據(jù)每一礦山的實(shí)際情況,選擇合理的開(kāi)采工藝,對(duì)于礦山降低生產(chǎn)成本,提高資源的利用,取得更好的經(jīng)濟(jì)效果至關(guān)重要。1.1地質(zhì)圈礦、開(kāi)采境界的確定在蔡家溝石灰石礦山工程設(shè)計(jì)中,由于該礦山范圍大(長(zhǎng)1500m,寬600～900m)、地質(zhì)儲(chǔ)量多(28887萬(wàn)t),如果整個(gè)礦床采用一次圈礦開(kāi)采,則礦山的基建投資高,基建周期長(zhǎng)。經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)人員仔細(xì)研究,在滿足工廠5000t/d水泥熟料生產(chǎn)線對(duì)石灰質(zhì)原料需求的前提下,本礦床采用分期圈礦、分期開(kāi)采的方案。一期開(kāi)采境界圈定的范圍為:北邊以III勘探線向北120m為界,東、西兩側(cè)以地質(zhì)圈礦范圍為界;南邊以VII勘探線為界。其余部分留待二期開(kāi)采時(shí)圈定。一期開(kāi)采境界內(nèi)共圈入礦石量11354.8萬(wàn)t,可滿足工廠5000t/d水泥熟料生產(chǎn)線生產(chǎn)使用56.8年。對(duì)于一期開(kāi)采境界內(nèi)的礦石我們又采用分期開(kāi)采,經(jīng)比較,采用分期圈礦分期開(kāi)采的方案比采用礦床整體開(kāi)采方案,在礦山生產(chǎn)前20年每年節(jié)約運(yùn)營(yíng)成本200多萬(wàn)元,節(jié)省基建投資1800萬(wàn)元。1.2橫向開(kāi)采,建立爆破帶在礦山地形條件和礦體賦存條件許可的條件下,礦山盡量采用橫向采掘開(kāi)采法。橫向采掘開(kāi)采法,就是垂直礦巖走向布置采掘帶?？蓽p少工作面長(zhǎng)度和開(kāi)拓工程量,提高汽車運(yùn)輸效率;改善爆破條件,提高挖掘機(jī)裝車效率。橫向采掘有利于礦石分級(jí)開(kāi)采或質(zhì)量搭配。由于采掘帶的方向垂直于礦巖走向,順向爆破,爆破阻力小,因而炸藥能量充分用于礦巖的破碎作用,改善了爆破條件,有利于礦石鏟裝和運(yùn)輸。目前,我們?cè)O(shè)計(jì)的礦山大多采用此開(kāi)采法。1.3利用先進(jìn)的地質(zhì)構(gòu)造技術(shù)及優(yōu)化地質(zhì)分區(qū)空間礦床模型軟件以其強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫(kù)計(jì)算功能與三維圖形設(shè)計(jì)功能,將礦山分層開(kāi)采的平面細(xì)化成若干小的開(kāi)采單元,并且詳細(xì)計(jì)算出每個(gè)開(kāi)采單元的平均品位及礦巖屬性,并且利用其豐富的數(shù)據(jù)庫(kù)功能,更方便進(jìn)行采剝進(jìn)度計(jì)劃表的準(zhǔn)確編制。比起傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法,這些軟件所輸出的圖紙信息量大,除了能完成傳統(tǒng)手工圖紙中的水平地質(zhì)分層平面圖之外,還能輸出水平分層巖性圖、水平分層品位圖、任意塊段的儲(chǔ)量及平均品位、礦巖量報(bào)告及礦巖搭配后的相關(guān)數(shù)據(jù)等。設(shè)計(jì)人員利用這些數(shù)據(jù)和圖件確定礦山最為經(jīng)濟(jì)合理的開(kāi)發(fā)方案和編制采掘進(jìn)度計(jì)劃,使得資源的綜合利用率得以提高,對(duì)采礦生產(chǎn)具有直接的指導(dǎo)作用。在我們?cè)O(shè)計(jì)的埃及GOE和拉法基三岔等礦山中采用Surpac三維礦床模型系統(tǒng)軟件見(jiàn)圖1,取得了很好的效果,使低品位礦石全部得到了利用,實(shí)現(xiàn)了礦山零排放。隨著此軟件在各個(gè)項(xiàng)目上的逐漸應(yīng)用,對(duì)于礦山在資源保護(hù)、資源開(kāi)發(fā)上將發(fā)揮越來(lái)越大的作用見(jiàn)圖2。1.4尾礦的全尾開(kāi)采方案連續(xù)或半連續(xù)采運(yùn)工藝以其高效率、低成本的優(yōu)良特性在國(guó)外露天礦中得到廣泛應(yīng)用,其主要優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)生產(chǎn)能力高,單位礦巖的能耗低,工藝過(guò)程易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化管理。對(duì)于石灰石礦山,連續(xù)開(kāi)采工藝流程為:液壓潛孔鉆機(jī)穿孔→微差爆破→液壓挖掘機(jī)或輪式前裝機(jī)采裝→工作面移動(dòng)破碎站→轉(zhuǎn)接橋→工作面移動(dòng)膠帶機(jī)→半固定或固定式膠帶機(jī)→廠區(qū)石灰石預(yù)均化堆場(chǎng)。對(duì)于礦石硬度較低、硅含量較少的石灰石礦山,可采用露天采礦機(jī)連續(xù)開(kāi)采工藝,其生產(chǎn)流程為:露天采礦機(jī)→工作面移動(dòng)膠帶機(jī)→半固定或固定式膠帶機(jī)→廠區(qū)石灰石預(yù)均化堆場(chǎng)。此兩種連續(xù)開(kāi)采工藝采礦工作面不用汽車運(yùn)輸,能降低燃油消耗,降低礦石開(kāi)采成本。經(jīng)調(diào)查,國(guó)內(nèi)一冶金礦山其連續(xù)排巖系統(tǒng)成本為0.32元/t·km,同比汽車運(yùn)營(yíng)費(fèi)為1.1元/t·km。我們?cè)O(shè)計(jì)的一200萬(wàn)t規(guī)模的石灰石礦山方案中,經(jīng)比較,采用移動(dòng)式破碎機(jī)連續(xù)開(kāi)采工藝每年節(jié)約成本280萬(wàn)元。半連續(xù)開(kāi)采工藝是在采場(chǎng)內(nèi)設(shè)置半移動(dòng)式破碎機(jī),碎石采用膠帶輸送機(jī)運(yùn)輸方式。四川亞?wèn)|石灰石礦山采用此工藝。2b礦山開(kāi)拓運(yùn)輸系統(tǒng)選擇礦山設(shè)計(jì)中,應(yīng)根據(jù)地形地質(zhì)條件(即地形、礦床地質(zhì)、水文地質(zhì)、工程地質(zhì)及氣候條件等)和生產(chǎn)技術(shù)條件(即礦山規(guī)模、礦床開(kāi)采程序、露天采礦場(chǎng)尺寸、高差、生產(chǎn)工藝流程、主要生產(chǎn)設(shè)備類型以及技術(shù)裝備等)選擇合理的礦山開(kāi)拓運(yùn)輸系統(tǒng)。2.1路--汽車開(kāi)拓運(yùn)輸方案我們以項(xiàng)目總承包模式承擔(dān)的拉法基都江堰三線石灰石礦山,礦山比高大(海拔標(biāo)高1060～1606.9m,相對(duì)高差546.9m),山勢(shì)陡峻。若采用公路--汽車開(kāi)拓運(yùn)輸方案,則修建運(yùn)礦道路及購(gòu)買自卸礦車投資較大,燃料消耗多,運(yùn)輸成本也高。同時(shí)由于運(yùn)礦公路過(guò)長(zhǎng),公路平面拐彎多,存在較大的安全隱患。為解決此問(wèn)題,我們經(jīng)比較采用二段溜井——二段平硐開(kāi)拓運(yùn)輸方案,其流程為:1號(hào)溜井(井深:157.9m)——1號(hào)硐室破碎——1號(hào)平硐膠帶機(jī)(長(zhǎng)度:316m)——2號(hào)碎石溜井(井深:259.5m)——2號(hào)轉(zhuǎn)載硐室——2號(hào)平硐膠帶機(jī)(長(zhǎng)度:527m)。此方案比公路開(kāi)拓方案噸礦石節(jié)約成本4.25元。2.2民間海上施工設(shè)備通過(guò)多年的礦山及礦石外部運(yùn)輸設(shè)計(jì)工作,我們認(rèn)為當(dāng)?shù)V山至工廠運(yùn)輸距離小于2～3km時(shí),采用自卸汽車運(yùn)輸方式為最佳方案,公路路面最好為砼或?yàn)r青路面,且做好道路保養(yǎng)工作;以減少輪胎消耗,降低運(yùn)輸成本。當(dāng)?shù)V山至工廠運(yùn)距大于2～3km,最佳方案采用膠帶輸送機(jī),這是由于膠帶輸送機(jī)可實(shí)現(xiàn)大運(yùn)量、長(zhǎng)距離輸送,且具有綜合運(yùn)輸成本低、維護(hù)簡(jiǎn)單、操作人員少等特點(diǎn)。當(dāng)?shù)V山至工廠間地形復(fù)雜,地面建、構(gòu)筑物較多時(shí),可采用平面拐彎膠帶輸送機(jī)或管狀膠帶輸送機(jī)。我們?cè)O(shè)計(jì)的安康堯柏水泥有限公司石灰石礦山位于秦嶺山區(qū),從礦山到工廠直線距離約7km(公路距離約15km),其間溝壑縱橫,需跨越兩條河流,地形及其復(fù)雜。對(duì)此,我們與自貢運(yùn)輸機(jī)械有限公司合作,成功地設(shè)計(jì)和建設(shè)了1條亞洲第一長(zhǎng)度(長(zhǎng)達(dá)7041m,管徑準(zhǔn)350mm)管狀帶式輸送機(jī)見(jiàn)圖3,按照設(shè)計(jì),該輸送機(jī)每天可以輸送6000～8000t的石灰石。如果使用常規(guī)的汽車運(yùn)輸,至少需要50多輛20t位的汽車,它所消耗的油料,排出的廢氣,造成的運(yùn)輸成本的增加都是驚人的數(shù)據(jù)。3粉碎式預(yù)應(yīng)力運(yùn)輸近些年來(lái),在礦山設(shè)計(jì)工作中,我們對(duì)于新設(shè)備、新工藝的應(yīng)用力度非常大。如采用自帶空壓機(jī)的三位一體穿孔設(shè)備,減少壓縮空氣消耗量;在大型石灰石礦山采用破碎能力較大的雙轉(zhuǎn)子單段錘式破碎機(jī),降低單位礦石破碎電耗0.2～0.4度;對(duì)溜井平峒開(kāi)拓的礦山,平均運(yùn)距小于200m時(shí),采用輪式裝載機(jī)直接裝運(yùn)礦石,代替挖掘機(jī)裝載汽車運(yùn)輸,減少了燃料消耗;根據(jù)礦山適用條件,選用大傾角帶式輸送機(jī)、平面轉(zhuǎn)彎帶式輸送機(jī)、管狀輸送機(jī)等。從各個(gè)石灰石礦山應(yīng)用效果來(lái)看,新工藝、新技術(shù)、新設(shè)備的采用起到了節(jié)能減排的良好效果。4樹(shù)立可持續(xù)發(fā)展的理念,樹(shù)立起“可持續(xù)發(fā)展”的理念“科學(xué)技術(shù)