礦山綠色開采的理念與技術(shù)框架

袁海平

（廣東爆破工程有限公司，廣東 廣州 510700）

1 當(dāng)前我國(guó)礦山存在的生態(tài)環(huán)境問題

由于我國(guó)對(duì)于金屬礦開采存在認(rèn)識(shí)上的局限性，相關(guān)法律法規(guī)也不夠完善，隨著金屬礦行業(yè)的迅速發(fā)展，使得開采過程對(duì)生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重的影響，制約了我國(guó)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。現(xiàn)階段我國(guó)金屬礦山存在的生態(tài)問題主要有以下幾個(gè)方面：①重金屬污染：在進(jìn)行地下金屬礦石開采過程中，會(huì)將其輸送到目的地，經(jīng)過選冶的過程，導(dǎo)致一定深度的礦石暴露在空氣中，使得礦石的物理狀態(tài)和化學(xué)成分發(fā)生了改變，造成重金屬元素遷移或是釋放到自然生態(tài)環(huán)境中。隨著礦石開采時(shí)間的不斷增加，使得環(huán)境中重金屬含量不斷積累，污染情況逐漸加劇。②酸性廢水污染：酸性廢水主要包括礦石開采生產(chǎn)環(huán)節(jié)流出的礦坑水、選礦廠在洗礦過程中排放出的污水以及廢石場(chǎng)降水后形成的滲流污水等。通過硫化礦物的氧化作用產(chǎn)生了這些酸性廢水。酸性廢水污染的危害主要有：對(duì)金屬設(shè)備具有腐蝕性；礦坑內(nèi)的酸性廢水會(huì)對(duì)地下水和地表水造成污染，使其發(fā)生變色、渾濁等現(xiàn)象，造成當(dāng)?shù)厮辽鷳B(tài)環(huán)境的進(jìn)一步惡化；假如酸性水滲入耕地中，將會(huì)影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，而且極有可能通過生物鏈的變更對(duì)人的身體健康造成危害。③固體廢棄物污染：金屬礦山上的固體廢棄物由于常年暴露在空氣中，經(jīng)過風(fēng)化變?yōu)榉蹱钗镔|(zhì)，極易造成對(duì)周邊地區(qū)的粉塵污染。④固體廢棄物占地：在進(jìn)行采礦、選礦以及冶煉等一系列環(huán)節(jié)中，會(huì)產(chǎn)生大量的固體廢棄物。如在進(jìn)行礦山巷道采礦時(shí)，通過露天開采會(huì)產(chǎn)生很多剝離物和廢石，在進(jìn)行選冶煉工藝環(huán)節(jié)也會(huì)產(chǎn)生一定的尾礦或廢渣。而這些固體廢物的存在不僅占用了大量的土地，還影響了正常的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。有的固體廢棄物甚至?xí)采w掉大片的綠色植物，影響了生態(tài)的平衡[1]。

2 綠色開采理念與內(nèi)涵分析

綠色開采理念是基于我國(guó)煤炭開采過程中發(fā)生大量礦難、對(duì)資源造成浪費(fèi)和對(duì)生態(tài)環(huán)境的破壞等背景下首次提出的。這一理念提出的目標(biāo)就是提高礦產(chǎn)資源開采過程的效率，最大程度的降低對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響。因此綠色開采理念也適用于金屬礦資源的開發(fā)過程。但是由于煤礦和金屬礦資源在開采條件和生產(chǎn)工藝上存在差異，所以在綠色開采的內(nèi)涵上也存在一定的區(qū)別。金屬礦綠色開采的內(nèi)涵主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：首先在開采的理念上始終堅(jiān)持在根源上避免和減少采礦對(duì)環(huán)境造成的污染，摒棄以往的先污染后治理的采礦模式。其次，在技術(shù)層面，采用先進(jìn)的采礦方法和工藝設(shè)備，從而有效降低污染物的排放，降低對(duì)能源的消耗。再次，在設(shè)計(jì)層面，實(shí)現(xiàn)開采流程的優(yōu)化和完善，將開采順序調(diào)整為最優(yōu)，從而達(dá)到緩解地面沉降，有效保護(hù)地下水資源、減少開采過程中尾氣的排放，避免矸石和資源的浪費(fèi)。最后，在采礦的方式上，采用金屬礦資源和共伴生資源的共同開采，增加產(chǎn)品的梯度和深度，從而實(shí)現(xiàn)金屬礦資源的開發(fā)和相關(guān)產(chǎn)業(yè)協(xié)同共進(jìn)發(fā)展。

3 綠色開采的技術(shù)框架研究

（1）保水開采技術(shù)。水作為人類賴以生存的重要資源，在進(jìn)行金屬礦開采環(huán)節(jié)，通過采用保水開采技術(shù)有效預(yù)防地下水的流失。以往的金屬礦開采會(huì)對(duì)水資源造成嚴(yán)重的影響，主要表現(xiàn)為：對(duì)水資源造成污染和浪費(fèi)；地下礦層開采結(jié)束后，一般會(huì)疏干礦床，對(duì)地下水進(jìn)行抽取，因此會(huì)形成疏干漏斗造成地下水的水位降低，地表泉水減少，嚴(yán)重會(huì)造成地面塌陷。最大程度上減少金屬礦開采對(duì)水資源造成的影響，有效避免地下水流失，地下水位下降和水資源浪費(fèi)的現(xiàn)象。為了提高水資源的循環(huán)利用率，可以根據(jù)水源水質(zhì)的差別和用水的不同需求合理選擇不同的水處理工藝。

（2）減沉開采技術(shù)。此項(xiàng)技術(shù)就是指減少因開采金屬礦物所造成的地表沉陷，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)地面土資源和建筑的有效保護(hù)。當(dāng)前該技術(shù)是金屬礦綠色開采技術(shù)的重點(diǎn)研究對(duì)象。具體內(nèi)容主要包括：當(dāng)完成礦體的采集后，要利用固體材料將采空區(qū)進(jìn)行密實(shí)充填，這樣能夠避免采空區(qū)頂板冒落，減少地表沉降。減沉開采技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用時(shí)主要表現(xiàn)為：首先要對(duì)當(dāng)?shù)氐牡V產(chǎn)分布和產(chǎn)狀情況進(jìn)行全面的分析；其次要明確其賦存的狀態(tài)，充分結(jié)合現(xiàn)階段的生產(chǎn)技術(shù)水平和開采技術(shù)條件；最后選擇科學(xué)合理的開采方法。在開采前，要對(duì)礦區(qū)的環(huán)境容量和承載能力進(jìn)行有效評(píng)估，從而制定出符合實(shí)際情況的綠色開采方案。

（3）無廢開采技術(shù)。主要指開采過程最大程度降低廢料的產(chǎn)出量和排放量，提高資源的綜合利用率，從而減少或消除開采過程對(duì)生態(tài)環(huán)境造成的惡劣影響。金屬礦的無廢開采主要從兩個(gè)方面展開研究：一方面，由于金屬礦的很大一部分屬于多金屬礦，因此必須重視對(duì)金屬資源的綜合開發(fā)利用，最大限度減少尾礦和廢石的產(chǎn)出排放量。為了有效減少尾礦和廢石的排放，科學(xué)合理選擇開采工藝。并對(duì)開采工藝的方法進(jìn)行不斷的優(yōu)化和完善，減少?gòu)U石產(chǎn)出，并進(jìn)行廢石回收。另一方面，提高尾礦和廢石的綜合利用率，借助先進(jìn)的工藝，將其制作成建筑用磚、瓷磚等建筑類材料，或是用于復(fù)墾區(qū)和井下的填充材料[2]。

（4）共伴生資源綜合利用技術(shù)。由于多種自然因素的影響，使得我國(guó)區(qū)域內(nèi)形成了大量的復(fù)合性礦床，因此共伴生礦產(chǎn)比較多，而單一成分的礦產(chǎn)少。金屬礦及共伴生資源的綜合利用技術(shù)主要包含以下幾個(gè)方面：①在主金屬礦和共伴生礦物中含有分離性能良好、嵌布粒度差別大的礦石，經(jīng)過選礦挑選出各自的精礦，并根據(jù)精礦的不同性質(zhì)，采取合適的冶煉方法。在冶煉的過程中可以將礦物中元素含量低、分選性差、精度細(xì)的成分進(jìn)行分離和提取。②如果礦石中的主金屬和共伴生金屬的含量均比較低，且共伴生金屬處于分散的賦存狀態(tài)。可以根據(jù)其在物理化學(xué)性質(zhì)上的差異進(jìn)行選擇性預(yù)處理，從而實(shí)現(xiàn)金屬的預(yù)先富集和分離。③采用艾薩爐這類的冶金反應(yīng)器來冶煉，將金屬進(jìn)行初步的組分分離，并且能夠獲得某種組分高的揮發(fā)煙塵，從而有效富集金屬的溶體產(chǎn)品。

4 結(jié)語

實(shí)現(xiàn)金屬礦的綠色開采可以從根源上解決金屬礦開采過程中存在的問題。只有走綠色開采道路才能實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和生態(tài)環(huán)境效益的和諧發(fā)展。因此提出了金屬礦綠色開采理念和技術(shù)框架，這對(duì)金屬礦業(yè)的可持續(xù)發(fā)展意義非凡。