中鋼富全礦業“五位一體”綠色礦山建設模式與實踐

王占樓，顧清華，王會杰，袁代國，賈縣民

(1.中鋼集團山東富全礦業有限公司，山東 濟寧 272516； 2.西安建筑科技大學管理學院，陜西 西安 710043)

0 引 言

長期以來，礦業領域呈現粗放式增長模式，一方面導致了礦產資源開發利用低效，資源浪費嚴重，另一方面導致礦區環境惡化，安全問題突出。相關資料表明：目前我國金屬礦產資源開采回采率平均不到70%，比發達國家低10%～20%；采選回收率為50%～60%,采、選、冶回收率比國際水平低10%～15%[1]；同時，礦石生產流程中每一個環節都是一個污染源，排放出的廢氣、熱能和廢渣、廢石，污染大氣和河流，影響到人們的正常生活。以上情況表明，礦產資源、環境和經濟發展之間的矛盾已成為制約我國礦業領域發展的主要問題，阻礙了礦產資源的可持續發展。因此，兼顧經濟、資源與環境協調發展的綠色礦山建設成為新時期礦山建設的目標選擇和必要路徑。

1 富全礦業綠色礦山建設模式構建

綠色礦山具有豐富的內涵和要求，建設模式也因礦而異。目前具有代表性的模式有科技創新模式、循環經濟模式、環境建設模式、和諧礦區模式和清潔生產模式[2]，這為國內綠色礦山的建設提供了借鑒與參考。中鋼集團山東富全礦業于2008年6月注冊成立，建設投入時間不長，該礦為鞍山式磁鐵角閃巖型磁鐵礦，礦石全鐵品位16.67%，屬于低品位難選地下礦。但作為新時期的礦業公司，富全礦業緊握時代脈搏，充分響應國家“十二五規劃”提出的在國內建設智能化、綠色礦山的目標，始終把“建設集約高效、綠色新型、本質安全型智能化礦山”作為建礦理念。經過多年的努力建設，逐漸形成了“五位一體”的綠色礦山建設模式，具體架構見圖1。

圖1 富全礦業“五位一體”綠色礦山建設模式

“五位一體”綠色礦山建設模式是指以資源綜合利用為核心，以循環經濟為依托，以節能減排為重點，以技術創新為支撐，以科學管理為保障，協同打造“綠色、和諧、現代化礦山”的建礦模式。

1.1 資源綜合利用是核心

資源綜合利用是指在礦產資源開發利用過程中，以減少環境污染為前提，最大限度地綜合利用資源。主要目標方向:一是改革采礦方法，采礦方法創新關系到企業生產成本，是節約能源、降本增效的核心；二是加強生產設備更新及技術改造，提高資源回收率；三是對選礦過程中產生的尾礦、廢石的綜合回收和合理利用。

1.2 節能減排是重點

節能減排包含兩部分內容:一是節約能源，降低能源消耗；二是減少污染物排放。具體途徑包括：一是發展清潔生產，通過設備更新、生產工藝升級等途徑對礦山開采的重要耗能環節進行有效控制，提高單位能耗產值，避免能源浪費；二是回收余能，礦石生產過程中，不可避免地會產生大量的剩余能量(熱能、水能等)，通過科學分析，統籌規劃，回收再利用這部分余能。

1.3 循環經濟是依托

循環經濟是節能減排、資源綜合利用和環境保護的有效依托載體，礦產資源企業實施循環經濟，要遵循循環經濟3R原則，即“減量化、再利用、再循環”[3]。減量化原則重在輸入端，旨在減少進入生產和消費過程中的物質流和能源流，體現為高效開采、高回收率和低排放；再利用原則，針對的是過程性方法，目的是延長產品和服務的時間長度，要求企業對礦產資源進行深加工，對尾礦、伴生礦等進行再利用，盡可能少留或不留下任何廢棄物；再循環原則針對的是輸出端方法，主要指礦產資源生產中形成的廢棄物及被破壞土地等重新變成可以利用的資源，而不是無用的垃圾。

1.4 技術創新是支撐

科學技術是生產力。技術研發與轉化可以降低企業經營成本，提高資源利用效率[4]，也是“五位一體”綠色礦山建設的重要支撐。技術創新的環節與領域：一是加強礦產資源充分利用的技術開發，創新采礦方法，優化選礦工藝，增加對難開采，難利用的礦產資源的回采率和利用率；二是節能減排領域的技術創新，對于高耗能、高排放的環節進行技術攻關，重點解決粉塵污染、生產用能消耗、三廢排放的污染問題；三是大力推進自主創新，支撐循環經濟良好發展；四是用技術支撐尾礦、廢石等固體排放物的回收處理。

1.5 科學管理是保障

管理是軟實力，加強科學管理，用管理這只輪子推動綠色礦山建設?？茖W管理主要集中在以下方面：一是制度建設，建立和完善企業綠色礦山建設的相關規劃、章程、制度，并督促落實；二是加強生產管理，圍繞綠色生產的相關原則、規定，在原料采購、生產工藝、節能減排、廢石處理、土地復墾等方面建章立制，加強監視和督察；三是構建綠色文化，企業文化是公司員工共同遵守的價值觀和行動準則，將綠色礦山的理念納入公司企業文化，變成員工的自覺行動。

“五位一體”綠色礦山建設模式的五個層面是相互聯系、互為補充的統一體，只有在發展過程中相互促進、共同發展，才能實現綠色礦山的建設目標。

2 “五位一體”綠色礦山建設實踐與成效

“五位一體”綠色礦山建設模式在富全礦業提出以來，受到公司上下一致認可，經過多年的實踐證明，該模式是公司綠色礦山建設的有效途徑。

2.1 資源綜合利用方面

2.1.1 創新采礦方法，提高資源開采率

采礦是礦業公司生產經營的首要環節，科學合理的采礦方式有利于提高資源的綜合利用水平。根據富全礦山環境的特殊性、巖石狀況以及地質條件，礦業公司對采礦方法進行了革新，具體結合傳統上向分層充填法和點柱式空場法工藝特點，最終形成一種點柱式全礦床不分中段上向高分層連續推進充填采礦新方法，大幅降低了采礦成本，完全實現廢石不出坑，提高了礦石產量，降低了礦石損失率和貧化率，提高了礦產資源的開采率。

通過新的采礦方法，采礦直接成本大幅下降，采礦效率大大提高，技術經濟指標在同類礦山中位于前列[5]，詳見表1。

表1 主要技術經濟指標

2.1.2 加強尾礦廢石利用，實現廢物資源化

尾礦廢石的綜合利用是礦產資源綜合利用的重點領域和主要內容，針對固體廢棄物破壞生態環境、造成環境污染以及資源浪費等問題，富全礦業通過建設地下開采充填體系，加強尾礦廢石利用，實現了廢物資源化。

1) 充填材料及方法。一是針對選廠產生的尾砂，采用旋流器尾砂分級加立式砂倉的充填方法，粗粒級尾砂直接加砼充填至采場，細粒級尾砂由旋流器溢流至沉砂倉，沉淀后加砼充填至采場；二是在各個采場實施礦巖分裝分運，將分離出的廢棄巖石直接運輸到充填位置，避免了巖石提升的無謂成本；三是把礦石經過選礦加工后所剩廢渣，利用渣漿泵打壓，通過充填管線，輸送到井下，與巖石、水泥等材料混合，運輸到需要充填部位。

2) 廢石處理。根據產生來源不同采用不同的利用方式：地表兩道干選產生的廢石(占原礦產量的8%左右)和濕示預選產生的廢石(占原礦產量的16%左右)，由皮帶裝入廢石倉汽車外運，用于筑路；采準掘進產生的廢石(4萬～5萬m3/a)，全部進入附近的采空區進行無廢化處理、不出井。

地下開采充填體系的實施，既對礦山有效資源進行了充分利用，又對采掘過程中形成的廢棄物進行了合理利用，在保證采空區不塌陷的情況下，做到了礦山廢棄物的零排放，切實打造出一座環保的現代化礦山。

2.2 循環經濟方面

富全礦業主要從設備余熱和水資源利用方面實現循環經濟模式。

2.2.1 科學利用設備余熱，減少電能消耗

為適應國家節能減排發展規劃，減少能源浪費，富全礦業充分挖掘企業自身潛力，有效利用設備余熱。針對生產用風采用地表空壓機站集中供風導致熱能散失的問題，公司制定了利用空壓機散熱進行副井預熱的方案，通過一系列的技術改造，成功實現了空壓機余熱滿足冬季副井井口預熱的要求，實現了冬季副井井口預熱和井口房采暖的零能耗，減少了人力投入和建設費用。

2.2.2 構建水資源閉環系統，減少水的浪費

對于水資源的綜合利用，主要是率先實施在鐵礦山中利用井下生產疏干水源，抽取礦井水至水容器中，利用水容器對水的保壓功能，直接供至水源熱泵系統用水。水源熱泵提取水中的能量用于企業員工辦公、生活設施的采暖和制冷、職工洗浴用熱水，將提取能量后的水排至生產蓄水池。生產蓄水池的水又分別用于選礦廠生產用水、廠區綠化用水、職工洗浴用水、井下生產用水及其他工業用水(圖2)。

水源熱泵技術的應用，實現了水資源循環，節能降耗效果明顯，整個供用水系統在節能方面共節約電能330.3萬kW/a，費用327.49萬元/a。

2.2.3 自主研制污水處理設備，實現污水再利用

生活污水再處理是采用中鋼集團馬鞍山礦山研究院自行開發研制的一體化生活污水處理設備來實現的，其主要處理手段是采用目前較為成熟的生化處理技術接觸氧化法，該系統通過一系列的流程和生化措施可將污水、廢水進行凈化和回收利用。

污水處理系統工藝流程見圖3。

該系統投入運行后，出水水質達到國家污水綜合排放標準限值，污染因子(pH值6～9，COD≤200，SS≤100，BOD≤100，NH3-N≤30)全部符合國家標準，既保護了環境，又達到了污水再利用的目標。

2.3 節能減排方面

2.3.1 加強排放管控，推行清潔生產

一是推行清潔生產模式。為使工業廠房和廠區有組織排放顆粒物濃度滿足國家規定的標準，公司根據生產工藝、設備布置等現場條件，建成了三套高效布袋除塵系統，分別對礦山在皮帶運輸、破碎和篩分環節產生的粉塵予以捕集，采用密閉或吸風罩抽塵、除塵設備凈化方法，同時配套噴灑霧化水方式，進行降塵處理。二是修建大型尾礦濃縮池及循環水泵池，電機控制全部采用變頻器，達到了尾礦高濃度輸送的要求，同時將選礦廢水回收送至生產流程循環利用，減少廢水排放。三是在尾礦庫廢水排放口處建設安裝了在線監控設施，對排放的污染因子和排放量進行實時在線監測，加強了污染物的排放控制管理。

圖2 富全礦業工業供用水系統網絡示意圖

圖3 污水處理及循環利用

2.3.2 研發水源熱泵技術，解決高燃煤污染問題

對于礦山企業來說，在日常生產及生活過程中，用鍋爐房來取熱，會產生高燃煤、高燃耗，這既不節能又不環保，浪費資源且增加開支。為了解決這一問題，富全礦業與山東科靈空調設備有限公司合作，成功研發出水源熱泵技術。水源熱泵是利用地球水體所蘊藏的太陽能資源作為冷、熱源，進行能量轉換的冷暖空調系統，此項技術是清潔可再生能源技術。

水源熱泵具有明顯的優點，其以水為冷、熱源，向其放出熱量或吸收熱量，不消耗水資源，不會對其造成污染；同時，水源熱泵機組供熱時省去了燃煤、燃氣、燃油等鍋爐房系統，無燃燒過程，避免了排煙、排污等污染；供冷時省去了冷卻水塔，避免了冷卻塔的噪音、霉菌污染及水耗。所以，水源熱泵機組運行無任何污染，無燃燒、無排煙，不產生廢渣、廢水、廢氣和煙塵，不會產生城市熱島效應，并且節水、環保效益明顯。

此外，公司積極研發推廣井下照明無極燈，降低生產成本，節約能耗。針對礦山巷道必須24 h照明，采用白熾燈能耗較高問題，富全礦業與常州華岳電子有限公司一起研發了井下照明替代光源23 W(110 V)無極燈，完全取代60 W(110 V)白熾燈，節能效果達62%，且壽命長、照明效果好。經測算，該項目每年可節約標準煤800 t、熱風爐電費11.5萬元，共計每年可節約運行費用100余萬元，減少二氧化碳排放量2 096 t。

2.4 技術創新方面

富全礦業歷來重視科技創新對生產和環保的重要作用，近年來礦業公司科技創新資金占礦業產值比重遠高于國家規定1%的標準，保持在3%左右；另外，不斷改進和優化工藝流程，淘汰落后工藝和產能，生產技術居國內同類礦山先進水平?？蒲懈咄度霌Q來眾多科技創新成果，為公司帶來更高效益。礦業公司在礦山安全、高效開采、廢水綜合利用、粉塵治理、尾礦綜合利用、廢石充填等方面取得10多項技術創新成果(表2)，創新技術成果的應用對于綠色礦山建設起到了積極作用。

表2 富全礦業技術創新成果一覽表

2.5 科學管理方面

科學管理既是“五位一體”綠色礦山建設模式的主要內容，也是該模式有效運行的重要保障。一是依照《綠色礦山公約》的相關規定，以資源綜合利用管理和安全生產管理為主要內容，制定并認真執行綠色礦山建設規劃。這些規劃包括《富全礦業節能環保規劃》《礦山地質環境保護與治理恢復方案》《富全礦業土地復墾方案》《富全礦業資源回收利用規劃》等。二是依據規劃建立了資源開發利用、環境保護、土地復墾、安全生產等9大類管理辦法，涉及規章制度共計60余項，詳細規定了有關管理工作的工作流程、管理及職責范圍和考核辦法，使公司的各項工作進一步規范化、科學化、高效化。三是注重落實，明確管理制度的管理流程和職責分工，強化監督與檢查，建立了內部審核、管理評審與外部認證相結合的貫標推進工作機制。這些規章制度的建立和完善，初步形成了中鋼富全礦業現代化管理體系，奠定了“低碳環保、現代化”的綠色礦山高效、安全運營的基石。四是營造綠色礦山氛圍，構建綠色企業文化，企業籌建期就將綠色礦山作為建礦目標，從建礦理念、生產過程，制度建設、日常管理等方面都有體現，形成了良好的企業文化。

2.6 成效

通過“五位一體”綠色礦山建設模式的實踐，富全礦業取得了系列創新成果。第一，推動了企業生產方式的轉型升級，實現了能源、資源的綜合利用和循環利用，極大減少了污染排放，為新型綠色礦山的建設打下了良好的基礎。第二，通過技術革新和管理革新，企業自身現代化管理體系得到完善，優化了組織結構，形成了一套適合自身發展的管理體系。第三，推動了科技創新和促進科技創新成果的應用，達到了節省基建投資，提高生產效率，集約化利用不可再生資源和能源，實現節能降耗的目的。第四，產生了良好的經濟效益、社會效益和生態效益。公司通過一系列的技術革新和生產模式的轉變，提高了生產率和生產效益，經濟效益可觀。富全礦業也因此獲評濟寧市“模范職工之家”“花園式礦山”和“勞動關系和諧企業”的榮譽稱號。

3 結 語

綠色礦山建設是一個長期復雜的系統工程，本文以中鋼富全礦業公司為研究對象，對其綠色礦山建設模式與實踐進行了系統分析與總結，為新常態下低品位難選地下礦高效綠色開采模式提供了一種探索，研究成果為推進我國冶金礦山企業降本增效、實施供給側改革及轉型升級提供理論和實踐參考。