王官營水泥灰?guī)r礦高鎂石灰石廢石資源綜合利用研究

劉建麗 徐明清

（1.唐山冀東水泥股份有限公司；2.金隅冀東水泥唐山分公司）

社會經濟的快速發(fā)展推進了水泥需求量的極大增長，使得水泥用石灰?guī)r礦石資源在部分地區(qū)日益短缺［1］。因此，將現(xiàn)有水泥礦山資源最大化、合理化地利用，既能保證水泥原料的可持續(xù)供給，還能降低生產成本，為企業(yè)創(chuàng)造顯著的經濟效益［2］。同時還可避免采礦廢石占用土地資源［3］，提高回采率，延長礦山服務年限，意義重大［4］。王官營水泥灰?guī)r礦廢石量較大，剝采比達到1∶1以上，亟需進行資源高效綜合利用研究。

1 礦山概述

王官營水泥灰?guī)r礦位于唐山市豐潤區(qū)北40°東，直距18 km；礦區(qū)范圍西起西胡各莊，東到焦莊，南至楊家鋪，北至東胡各莊，面積8 km2。王官營水泥灰?guī)r礦為金隅冀東水泥唐山分公司配套礦山，礦山勘探工作自1977年開始，1983年建成投產，已開采近40 a。

目前，礦山為山坡轉凹陷露天開采，嚴格執(zhí)行“采剝并舉，剝離先行”的采礦方針，采用公路—固定式破碎站—膠帶輸送機聯(lián)合開拓運輸方案，該礦床為緩傾斜礦床，為保證進廠石灰石質量，必須堅持目前礦山采用自上而下水平分臺階橫向開采法［5］，分為南、北2個采區(qū)，臺段高度12 m。工作面垂直走向布置，沿走向推進。

2 礦石儲量及質量

該礦礦山地質構造復雜，礦床以向斜形態(tài)賦存于王官營向斜盆地之中。通過地質勘查工作，共圈出5個水泥用灰?guī)r礦層，礦層編號自下而上為LS1～LS5礦體，礦層及礦層內部共有12個夾層。隨著礦山的不斷開采，目前LS1礦體已無可采儲量，LS2礦體內部無夾層分布，作為目前主流優(yōu)質礦體使用，LS3～LS5礦體由于廢石混入導致礦體貧化、堿含量增大，作為一般礦體使用。礦山高堿高鎂、夾層多、特殊的地形結構及礦體特征決定了礦山開采工藝和采場布置，經多年礦山開采，主采區(qū)均布置在出露高度最高的LS2礦體之上，致使LS2礦體過度開采，保有儲量不足。

2.1 礦石保有儲量

截至2020年11月，估算礦界內礦山可采儲量情況見表1。

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2.2 礦石勘探品位及實際出礦品位

礦山在開采過程中實際出礦品位存在品位波動，加之LS3～LS5礦體夾層不穩(wěn)定分布致使廢石混入導致礦體貧化，致使實際礦體產出礦石品位相差較大（表2）。

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3 高鎂石灰石廢石資源綜合利用可行性分析

3.1 礦石質量可行性分析

根據(jù)該礦進廠石灰石質量控制指標CaO含量48.5%±2%、MgO含量≤2%、K2O含量0.9%±0.03%，從進廠石灰石質量控制指標對照礦山礦石實際采出品位可以看出，礦石氧化鈣和氧化鎂含量均能滿足礦山生產需求，大部分礦石堿含量超標無法滿足生產要求，而礦山高鎂石灰石廢石恰恰相反，因此，在生產中只要合理搭配即可滿足礦山生產要求。

3.2 礦山生產工藝可行性分析

在實際生產過程中，礦山現(xiàn)采用橫向采掘、多采面同時生產、綜合配礦的生產工藝，并經過多道工序嚴格控制，即穿孔、爆破、鏟裝、運輸、破碎、均化堆場層層橫向布料，均化縱向取料六道工序使所生產的石灰石達到質量要求。公司質檢部在穿孔時對炮孔進行第1次質量監(jiān)測，礦山根據(jù)監(jiān)測結果合理安排石灰石的鏟裝位置和高鎂石的搭配比例分配，并同時運輸至破碎站進行破碎，破碎后石灰石經皮帶運輸至廠區(qū)預均化庫。目前，礦山破碎機輸送皮帶上安裝了最先進的γ射線分析儀，對破碎后石灰石進行在線分析，從而可快速得到入堆石灰石數(shù)據(jù)，礦山質量控制人員根據(jù)γ射線分析反饋信息實時調整配礦方案，保證高鎂石灰石廢石在爆破、鏟裝、破碎、皮帶運輸過程中實現(xiàn)動態(tài)控制和合理搭配。石灰石到達預均化堆場后采取平鋪直取的方式進行進一步均化（縱向布料橫向取料），保證生產過程中使用的是優(yōu)質石灰石與高鎂石充分均化后的均質石灰石，滿足水泥生產對石灰石質量的要求。

4 礦山提鎂降堿方案

針對礦山被動局面，優(yōu)化礦山石灰石資源綜合利用方案，決定在保證熟料質量的前提下，進一步提高熟料中氧化鎂的控制指標，以高鎂石灰石廢石替代LS2礦體，以保障礦山持續(xù)穩(wěn)定地運行。

4.1 原有礦石開采搭配方案

滿足入廠石灰石K2O含量0.93%、MgO含量≤2%的指標進行配礦（表3）。

注:預計服務年限3.82 a，剝采比為3.19。

4.2 提鎂降堿配礦方案

高鎂石灰石廢石1 148萬t，LS2礦體1 261.33萬t，維持進廠石灰石K2O控制指標0.93%（熟料R2O控制指標1.08%）不變、MgO控制指標2.5%（熟料MgO控制指標4.0%）進行配比（表4）。

注:預計服務年限7.21 a，剝采比為1.43。

經對比分析，采用提鎂降堿方案后，實施效果良好，未造成生產工藝及質量事故，熟料、水泥質量沒有明顯變化，可延長礦山服務年限3.39 a，增加利用其他礦體1 400萬t，增加高鎂石灰石廢石利用1 148萬t，剝采比由3.19下降至1.43。

4.3 成本及效益分析

（1）該礦山2020年共使用高鎂石灰石廢石85.55萬t，占生產比例的11.6%。目前，礦山穿孔爆破鏟裝運輸成本約8元/t，若將該部分廢石進行剝離，年可增加生產成本684.4萬元，增加礦山綜合生產單位成本0.98元（年生產量按700萬t測算）。

（2）該礦山石灰石廢石量較大，如果這部分廢石廢棄不用，礦山每年要進行大量的排廢，不僅增加了生產成本，而且將對周邊的環(huán)境造成嚴重污染及資源的嚴重浪費。因此，礦山對高鎂廢石的充分利用即降低了礦山生產成本和剝采比，還延長了礦山服務年限。

5 結論

（1）提鎂降堿方案地實施能夠有效緩解王官營水泥灰?guī)r礦礦山優(yōu)質LS2礦不足的現(xiàn)狀，但高鎂石灰石廢石和LS2礦體賦存量不足的現(xiàn)狀，仍不能徹底解決礦山均衡開采的問題。

（2）建議該礦山在均衡開采方面采取其他降堿措施，降低其他礦體的K2O含量，以提高其他礦體的使用配比，如采取外購低堿石灰石搭入的措施，增加其他礦體使用占比，延長礦山服務年限。