孝義鋁礦綠色礦山建設實踐與發展

王長軍

(中鋁山西分公司孝義鋁礦， 山西 孝義市 032300)

0 前 言

礦業是社會發展和國民經濟建設的基礎產業。隨著我國現階段經濟的飛速發展，礦產資源需求越來越大。據有關數據統計，目前90%的一次能源、80%以上的工業原材料、70%以上的農業生產資料、30%以上的工業和居民用水都來自于礦產資源。我國目前共有各類礦山企業12萬多個，建設了300多座礦業城鎮，礦業職工總人數約2100多萬，按全國平均水平計算，工業總產值的30%和工業增加值的33%來自礦業[1-2]，可見礦產資源開發在我國經濟發展中的重要地位。但隨著我國環境污染和資源浪費現象的日益嚴重，國家對環境污染和資源浪費問題越來越重視，建設綠色礦山已成為礦山可持續發展的必由之路。

綠色礦山是一種全新的礦山發展模式，已被認為是解決礦山可持續發展的最佳途徑。以保護生態環境、降低資源消耗、追求循環經濟為目標，將綠色生態的理念與實踐貫穿于礦產資源開發利用的全過程(礦山勘探、規劃與設計、礦山開發、閉坑設計)，體現了對自然原生態的尊重、對礦產資源的珍惜、對景觀生態的保護與重建，它著力于科學、低耗和高效合理開發利用礦產資源，并盡量減少資源儲量的消耗，降低開采成本，實現資源效能的最佳化[3-5]。

1 孝義鋁礦綠色礦山建設的目標與原則

孝義鋁礦始建于1973年，前身為山西鋁廠孝義礦，隸屬于中國鋁業公司，2002年改制以后全稱為中國鋁業股份有限公司山西分公司孝義鋁礦。孝義鋁礦是中鋁山西分公司的主要供礦基地，位于山西呂梁山脈東南麓，共5個采礦區(一期克俄采礦區，二期西河底采礦區和民礦溫泉鄉聯辦礦采礦區，三期相王采礦區和采場采礦區)設計年供礦380萬t、核準采礦量325萬t/a，屬于露天開采鋁土礦礦山。

本礦區礦產資源豐富，有煤、鋁土礦、山西式鐵礦，這些礦產是地方經濟發展的基礎。區內現有少量工礦企業，主要以煉鐵、采煤、采鐵、采鋁土礦為主，次有燒耐火磚、煉焦及其它加工業，擁有現代化的安全生產設施裝備，采、掘、運機械化程度達到90%以上，對地方經濟的發展起著重要的促進作用。

孝義鋁礦在建設綠色礦山的過程中，以資源合理利用、節能減排、保護生態環境和社區和諧為主要目標，以開采方式科學化、資源利用高效化、企業管理規范化、生產工藝環保化、礦山環境生態化為要求，追求循環經濟發展模式，注重資源效益、生態效益、經濟效益和社會效益相互統一，從而最終將綠色礦業的理念與實踐貫穿于礦產資源開發利用的全過程。

2 技術改革

孝義鋁礦共有5個采礦區，現以一期克俄采礦區為例。

2.1 開采工藝的革新

為提高礦山經濟效益，降低開采成本，孝義鋁礦采用“松土機-鏟運機”工藝及“松土機-前裝機-汽車”聯合工藝方案替代了傳統的“潛孔鉆-電鏟-汽車”工藝方案。新工藝具有以下優點：

(1) 整個工藝流程簡單、工序少、設備機動靈活、實現了一機多能,并且該工藝只需要松土機和鏟運機兩種設備就可以完成整個開采作業。

(2) 松土機可以破碎巖石和礦石，不需要穿孔爆破作業，因此可以省去采場內壓風系統和火藥加工系統。新工藝所需機械設備是以柴油為動力的設備，所以省去了采場內的動力電源系統。

(3) 由于礦區內不需要穿孔爆破，所以開采安全距離可由原來的400 m縮小為50～100 m，并且可以回收因安全距離的限制不能開采的大部分工業礦量，提高礦區回采率10%～20%。

(4) 新工藝生產效率很高，松土機可以有效的松碎軟巖，鏟運機是水平鏟裝，所以在不同高度的開采階段，都可以高效的工作，特別是在開采三角帶和礦層清頂工作時更為有效，從而降低了礦石開采的損失和貧化。

(5) 鏟運機的排土是一層一層鋪灑，有利于開采后的復土造田工作。

(6) 新工藝投資少，經營費低，經濟效益好。

整個開采工藝可以為礦山節省投資667.7萬元，年經營費降低352萬元，礦山剝離28 a總經營費可以降低9856萬元，直接工人勞動生產率提高50%以上。

2.2 破碎系統革新

鋁礦礦區將原有二段一閉路流程改為三段一閉路流程。具體的革新過程為：除粗碎設備(國產900×1200顎式破碎機)按同型號更新外，另增加一臺進口細碎單缸液壓圓錐破碎機(H3800F，排礦口尺寸為10～15 mm，N=132 kW)，將原有的中間型彈簧圓錐破碎機更換為進口的中碎單缸液壓圓錐破碎機(H3800EC，排礦口尺寸為25～30 mm，N=132 kW)，將原有的1500×3200 mm懸吊式單層振動篩分機更換為國產座式1800×3600 mm雙層振動篩分機。將4#返礦皮帶延長，使中碎后的礦石從4#皮帶機進入細碎圓錐破碎機。將3#皮帶機延長，使細碎后的礦石卸入3#皮帶機，再由3#皮帶機轉到篩分間進行篩分。篩上礦石又經4#返礦皮帶機進入細碎圓錐破碎機細碎。如此進行循環破碎。篩下礦石則通過5#皮帶機運至索道裝礦站，這樣構成三段一閉路破碎工藝系統。

2.3 破碎站電氣系統改造

孝義鋁礦一期破碎站碎礦流程采用二段一閉路破碎流程。具體是由一臺1800 kVA，35 kV/6.3 kV變壓器供電，在粗碎間設有高壓配電室(GG1A型高壓配電柜7塊)，變壓器室(SJL-560/6/0.4變壓器一臺)，低壓配電室(BSL-6型低壓配電屏6塊)，控制室(RK-1控制信號盤3塊，控制操作臺1塊)。其中圓錐破碎機(280 kW)為高壓電機，由高壓配電室進行配電，其余電機為低壓電機，由低壓配電室進行配電。對于工藝流程上的電機采用傳統繼電器進行控制保護，在控制室設集中操作臺進行集中控制。就地設現場操作箱，對電機進行單機就地控制。

改造工藝方案為：增加一段細碎，形成三段一閉路。負荷有變化的設備為：中碎圓錐破碎機(原為1臺280 kW，6 kV，現改為132 kW，380 V)，振動篩分機(原為2臺10 kW，現改為2臺15 kW)，新增1臺細碎圓錐破碎機(132 kW)，新增1條皮帶輸送機(7.5 kW)，新增低壓負荷為281.5 kW，增加1臺1000 kVA變壓器替代原變壓器。

由于原配電室內電氣設備已使用20 a左右，電氣設備陳舊，維護極不方便，所以更換原配電室內所有電氣設備(高低壓配電柜、控制柜及變壓器)，并將原控制系統由傳統繼電器控制改為PLC邏輯程序控制，達到智能化控制。

2.4 暖通工程改造

改造方案：中碎圓錐破碎機(原為1臺280 kW，6 kV，現改為132 kW，380 V)，振動篩分機(原為2臺10 kW，現改為2臺15 kW)采用原有的通風除塵系統，對現有的密閉排風罩均進行更換，其排風量不變。新增1臺細碎圓錐破碎機(132 kW)上部設置密閉排風罩，排風量為4000 m3/h、下部排風量為3850 m3/h，新增1條皮帶輸送機(7.5 kW)的轉運點增設密閉排風罩，其排風量為4000 m3/h，整個破碎車間均為一個除塵系統。除工藝設備更換的密閉排風罩外，其余按原設置的密閉排風罩，系統風量為90000 m3/h。除塵系統設備不變，利用現有的布袋除塵器，濾帶需經常更換，風機更換，將Y4-13-11NO18離心風機更換為G4-73NO18D離心風機，含塵氣體經布袋除塵器凈化后，由離心風機排出室外。

2.5 環境保護

2.5.1 廢氣處理

在礦山處于工作條件時，氣體污染物主要來自原礦采掘、裝卸、運輸等生產過程中的設備，并且主要為燃油尾氣和粉塵。

尾氣的主要成分是SO2、CO、NO2、Pb等，屬移動型污染，排放分散，且單體排氣量較少，故直接排放。

粉塵主要成分是Al2O2和SiO2。因此在機械作業時，對作業區及運輸線采用灑水車定期進行灑水降塵；對破碎和篩分工段產生的粉塵采用袋式收塵器進行密閉排風除塵，凈化后廢氣由排氣筒排空，凈化后的廢氣符合《大氣污染物綜合排放標準》GB16297-1996中顆粒物最高允許排放濃度(120 mg/m3)的規定。

2.5.2 噪聲處理

礦區噪聲主要來自采掘機械、運輸車輛和破碎及篩分等工序的機械設備。

在破碎、篩分等工序作業時，除設置輕型鋼結構隔音操作室外，對于噪聲較大的設備，如顎式破碎機等設備，采取基礎防震，安裝隔震器和隔震墊，還設置消聲器及吸聲設施，將噪聲的發生及危害降至最低限度。

2.5.3 綠化

運營期間，以恢復露天境界施工階段破壞的植被為主，在露天采場周邊種植防護林帶(不小于10 m寬)進行綠化補償，在排泥庫干坡栽種耐旱、耐貧瘠植物等，在房前屋后種植常綠喬灌木，以補償由于建設引起的植被破壞，恢復礦區生態，美化礦區環境。

采區服務期滿后，對露天采場進行復墾，在階梯式臺階上適當復土，種植先鋒植物如藤蔓型或低矮植物，其初期功能以恢復綠化為主，隨后視具體條件再進行植樹造林。

2.5.4 滑坡防治

防治滑坡的工程中，主要采取以下措施：

(1) 護坡、砌筑擋墻：修筑道路及部分地表構筑物過程中，對采場和選廠部分地形稍陡地段采取護坡、砌筑擋墻等措施；或采取降緩坡度或臺階狀開挖。

(2) 切坡植被恢復，對已存在滑坡，采取降緩坡度，分級別放坡，坡面覆土、覆綠的方法進行處理。

(3) 部分已發生滑坡地段、部分道路靠上一側修建截水排水溝。

2.5.5 泥石流防治

泥石流的防治過程中，采取的措施有：

(1)廢石集中在臨時堆場堆放，嚴禁亂堆濫放。

(2)修建截水排水溝。在廢石臨時堆場上方挖橫向排水溝，截取山坡上的雨水；在廢石臨時堆場左右兩側挖豎向排水溝并與橫向排水溝相連，將水通過排水溝集中排放。

(3)廢石臨時堆場下方及兩側建擋墻。

(4)及時處理廢石，切斷泥石流形成的松散物質來源。

3 結 論

綠色經濟已成為全球可持續發展領域的新趨勢。綠色礦山建設以科學發展觀、可持續發展為理念，以合理統籌協調資源、環境、社會效益為目標，轉變傳統礦業發展模式，是實現我國礦業經濟與資源產業領域綠色發展的戰略選擇。綠色礦山是發展綠色礦業的基礎。綠色礦業是構筑我國綠色經濟重要的組成部分。這也表明建設綠色礦山，發展綠色礦業，不僅對中國的綠色發展全局具有重要的現實意義和長遠的戰略意義，也完全符合我國綠色發展戰略規劃[6-7],避免重蹈 “先污染、后治理”的覆轍，為子孫后代留下青山綠水[8-9],從而實現人與社會、人與環境、社會與環境的和諧。

孝義鋁礦綠色礦山建設的實踐表明：

(1) 不僅節省了礦山的投資、經營等費用，而且提高了工人勞動生產率。

(2) 通過對礦山生產中的廢氣、噪聲、綠化、滑坡和泥石流等環境安全問題的處理，實現了節能減排、保護了生態環境。

(3) 建設綠色礦山對孝義鋁礦的可持續發展具有十分重要的現實意義和戰略意義，并為孝義鋁礦后續綠色礦山建設奠定了基礎。

參考文獻：

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