華剛礦業“雙碳”目標下綠色礦山節能減排技術研究

寧海軍

(華剛礦業股份有限公司， 北京 100039)

力爭2030年前實現碳達峰，2060年前實現碳中和（簡稱“雙碳”目標）是黨中央經過深思熟慮作出的重大戰略部署，也是有世界意義的應對氣候變化的莊重承諾。“雙碳”目標的提出將把我國的綠色發展之路提升到新的高度，成為我國未來數十年內社會經濟發展的主基調之一。

1 華剛礦業現有科研成果

中鐵資源華剛礦業自2016年1月1日起正式開啟公司綠色礦山示范建設活動以來，圍繞綠色礦山節能減排不斷改進工藝流程，始終堅持技術創新，已開展科研項目近50項，取得發明及實用新型專利6項。

“剛果金SICOMINES銅鈷礦鈷礦物綜合回收利用研究”項目，采用浮選+磁選聯合工藝綜合回收鈷礦物，研究進一步優化選礦工藝流程、工藝參數和產品方案，提高精礦鈷品位、銅鈷回收率，降低精礦產率，降低選礦成本，最大限度地利用礦產資源。

“SICOMINES銅鈷礦一期采剝礦巖運排方案優化研究”項目，根據礦區現場實際情況，科學、靈活地增設排土場，優化調整了礦石運輸的路線和廢石堆場的位置，降低了采剝運輸綜合運距，顯著減少了設備零配件的消耗量、道路運輸揚塵和道路灑水降塵，保護了礦區整體環境。

“華剛礦業露天礦山深孔爆破參數優化研究”項目，結合實際地質條件和作業環境，通過對空氣間隔器的應用、深孔爆破參數的優化，減少了炸藥的消耗量，降低了礦區周圍的爆破安全風險，降低了爆破后可能產生的有毒有害氣體，有效降低了礦區周邊環境的影響。

“提高SICOMINES銅鈷礦銅浮選回收率的研究”項目，采用磨浮工藝與磨浸工藝相結合，靈活處理各種不同性質礦石；改變浮選藥劑加藥點至球磨機內，延長藥劑作用時間；硫化段適當補加硫化劑作為礦漿電位調整劑，穩定浮選泡沫層，減少藥劑種類。提高了經濟效益的同時，也提高了資源利用率，減少排廢對環境的污染。

“SICOMINES銅鈷礦低品位礦石堆浸工業實驗應用”項目，對采出的低品位氧化礦石就近利用排土場閑置場地進行堆浸處理，短時間內快速回收了大量Cu金屬，減少了礦石運輸距離，節約了礦石加工成本，解決了低品位礦石的金屬回收問題，同時也解決了廢石堆放造成的環境污染問題。

“極細粒級尾礦雙分級放礦堆筑子壩技術的工業化應用研究”項目，采用旋流器分級+沉沙稀釋沖擊分級的雙分級工藝，從粒度較細的尾礦中提取出適宜于筑壩的粗粒級用于尾礦筑壩，解決了尾礦較細的情況下尾砂堆筑子壩困難的問題；克服了一般上游式旋流器子壩堆筑的局限性，有效解決了泥化風化嚴重的超細尾礦的旋流器上游式子壩堆筑問題。

“高品位氧化銅鈷礦磨礦-浸出工藝”項目，對高品位氧化銅礦石進行破磨后直接浸出，采用濃密 機+沉淀池濃縮的工藝處理浸出礦漿，依靠剛果(金)獨特的多日照氣候，礦漿在沉淀池內自然風干，無需使用過濾系統脫水，克服了連續破磨+浸出工藝的精礦脫水能力有限這一不足，減少了藥劑的使用和排放，同時選礦階段不產生尾礦，最終的冶煉浸出渣通過壓濾洗滌，實現了尾礦干堆，最大限度地降低了尾渣對環境的污染。

2 節能減排的具體措施

2.1 科學開發與綜合治理

制定碳達峰、碳中和的近期和遠期目標，同時針對各廠建立考核評估制度，不僅把實現“雙碳”目標作為硬性條件，而且還要盡可能細化、量化，包括控制二氧化碳的排放量的紅線標準是多少，都列出有明確的數值界定。

堅持科學管理，嚴格執行“六分一清”原則及“挑礦、挑巖”制度，礦石部位采用分層穿爆、分層采裝的方法，合理組織礦石生產，狠抓中和配礦工作，降低礦石損失貧化率，實現充分合理利用礦產資源的目的。通過扎實的現場技術管理和優化的采裝方案，礦石損失率和貧化率得到顯著改善。自投產以來累計貧化率為3.72%，損失率為2.79%，較原設計降低了25.6%和44.2%，大大節約了金屬資源。

通過地質素描、采樣及化驗分析，對礦石進行二次圈定，現場進行精確放線。根據采場礦石質量分布情況，科學編制礦石質量計劃，充分考慮礦石可選性、氧化率、礦石品位、含水率、破磨效率等，進行科學合理配礦，減少礦石品質波動，提高了礦石質量的同時充分合理地利用礦產資源，使生產指標持續保持良好。

根據現場礦石性質、可選性情況和選廠處理能力，采用不同的處理方案提高資源的利用率。采用磨浸工藝處理高品位氧化礦和高鈷礦，提高銅金屬的回收率至98%，較直接的磨礦浮選浸出工藝76%的回收率，金屬回收率提高了29%，鈷金屬回收率提高至95%，遠遠高于高鈷礦選礦試驗回收率。

露天坑疏干水經處理后輸送至選冶廠作為生產用水，設置冶煉回水系統，污水中和后再回到洗滌濃密機，實現循環利用。

尾礦庫設計采用尾礦砂堆積筑壩，減少尾礦排放對環境的污染，細砂不會被風揚起進而造成二次污染環境。

2.2 三廢控制措施

2.2.1 揚塵控制

施工及主要生產道路采用噴淋系統每天灑水降塵，并定期噴灑抑塵劑。

（1）采礦。對中深孔爆破采用多排孔微差爆破，降低二次鑿巖爆破頻率，減少粉塵產生量；鉆探設備配有捕塵裝置并采用濕式作業，降低穿孔作業的產塵量；對采場爆堆和道路揚塵采用灑水車進行灑水抑塵，降低鏟裝和運輸過程產生的二次揚塵；嚴格控制運輸車的裝載量，不允許車輛遺撒，污染路面。

（2）選礦。破碎站采用水霧噴淋系統噴霧降塵；汽車至給礦機卸料點設置遠程射霧器抑塵；礦石運輸系統轉運站卸料點及膠帶受料點，選礦堆場卸料點及膠帶受料點設置干霧抑塵裝置，實施噴霧降塵。

（3）濕法冶煉。石灰石制漿車間運輸、磨礦過程中會產生粉塵，為減小粉塵的危害，采取產塵點密閉塵源和收塵裝置除塵的綜合措施，控制車間空氣環境中粉塵濃度小于《工業企業設計衛生標準》規定的8 mg/m3。

2.2.2 廢水治理

（1）建設期。拌合站設置三級沉淀池，避免水泥漿等直接排放污染環境；對于化學品等有毒材料、油料的儲存地，采用嚴格的隔水層設計，做好滲漏液收集和處理。

（2）采礦。在露天采場設置移動泵站，并采用潛水泵將礦坑涌水排至地表綜合利用，把多余的部分排至地表水體；對工業場地、機修車間等產生的生產廢水及生活污水采用地埋式一體化處理設備處理，處理達標后排至廠區北側的排水溝內。

（3）選礦。選礦廢水、選礦濃密機、精礦過濾機排放的澄清水、選廠除塵設備冷卻水、地面沖洗水等直接回用于選廠，其余廢水以尾礦漿的形式排入尾礦庫，經尾礦庫自然曝氣氧化、吸附和澄清，溢流水回用于選廠，選礦廠水循環利用率為90.26%，高于《污水綜合排放標準》（GB 8978-1996）一級標準中要求的水循環利用率75%的標準。

（4）濕法冶煉。冶煉生產廢水主要為車間、地面沖洗水，全部由地坑泵送回工藝流程；工藝廢水主要為沉鈷廢水產生量73 m3/h，泵送至浸出車間用于浸出渣調漿，沒有其他廢水外排；沉鈷生產廢水的pH為6～8左右，沒有重金屬原生及固體殘留物；制酸廢水主要來自脫鹽水工段，該段廢水有時呈酸性，有時呈堿性，裝置內中和后排放，每兩天排一次廢水，水量為4 m3，水質pH為6～9，SS＜70 mg/L，優于《污水綜合排放標準》（GB 8978-1996）的一級標準。

（5）生活污水。生活污水產生量為384 m3/d，生活污水經一體化地埋式生化處理裝置處理后，各污染物指標滿足《污水綜合排放標準》（GB 8978- 1996）中的一級標準要求后外排。

2.2.3 廢氣治理

（1）制酸尾氣。制酸車間的廢氣主要是焙燒產生的二氧化硫煙氣，廢氣中SO2濃度取決于SO2轉化成SO3的程度，生產過程中采用國產最好的釩催化劑，使SO2轉化率達99.7%，整個系統的硫利用率高，大大降低裝置對周圍環境的影響。尾氣中SO2體積分數為 355×10-6（690 mg/Nm3），經過堿液吸收處理后SO2體積分數≤80×10-6，SO3體積分數≤20×10-6（47 mg/Nm3），含塵≤50 mg/Nm3。經過處理的尾氣最后經過60 m高煙囪排放。

（2）浸出車間廢氣。對酸浸車間外溢的SO2進行收集，保持浸出槽上部微負壓（-20～0 Pa），收集的氣體進入填料洗滌塔，通過濃度φ(m/V)=30%的液堿溶液（液堿溶液來自鈷車間）在填料塔內進行洗滌并吸收生成亞硫酸鈉，噴淋強度為20～25 m3/(h·m2)，經過循環吸收后，將飽和的亞硫酸鈉返回浸出車間作為還原劑使用，凈化的氣體經過引風機后排入大氣。尾氣中SO2的體積濃度小于400 mg/m3，低于國家排放標準。

（3）電積車間酸霧。在銅電積過程中，通過在電解槽面覆蓋一層50 mm厚的高密度聚丙烯小球，酸霧被吸收和過濾以及密封，此過程只有少量的酸霧從電解槽面溢出，將車間設計成敞開式，以加強通風，電解槽設酸霧吸收裝置，統一噴淋洗滌 處理。吸收前酸霧體積濃度約200～300 mg/Nm3，處理后酸霧體積濃度≤45 mg/Nm3，通過30 m高排氣筒排入大氣。確保車間內外酸霧低于國家排放 標準。

2.4.4 固體廢棄物治理

（1）建筑垃圾控制。施工現場設置封閉式垃圾容器，施工場地垃圾實行袋裝化，及時清運。

（2）采礦。根據礦區地形條件，在露天采場南側及西側設南排土場、西排土場、高品位廢石堆場及表土堆場集中堆存露天采礦產生的廢石。

（3）選礦。尾礦輸送至尾礦庫堆存，尾礦庫總占地面積約354×104m2，總庫容9765.58×104m3，可滿足堆存尾礦的要求。

（4）濕法冶煉。浸出渣經洗滌、中和后Cu離子含量及Co離子含量均滿足《危險廢物鑒別標準》（GB 5085-2007）、《銅、鎳、鈷工業污染物排放標準》（GB 25467-2010）和《污水綜合排放標準》（GB 8978-1996）的要求。硫化銅精礦浸出渣：石灰中和后，過濾，用汽車運輸至渣場單獨堆存；氧化銅精礦浸出渣：用選礦回水調漿，調漿后送選礦廠渣選車間，經過浮選回收有價金屬后，將渣選尾礦混入常規堿性選礦尾礦中，然后被泵送至尾礦庫儲存；高品位氧化礦浸出渣：加入回水和適量石灰中和后，經尾礦輸送系統送至尾礦庫儲存；鈷精礦浸出渣：加入回水和適量石灰中和，經尾礦輸送系統泵送至尾礦庫儲存。

3 結語

在綠色礦山節能減排基礎上進一步實現“雙碳”目標需要突破思想屏障，制定碳達峰、碳中和的近期和遠期目標；同時強化制度引領，始終堅持技術創新，才能實現企業資源效益、經濟效益和社會效益的有機統一，努力將華剛銅鈷礦項目打造成中國中鐵綠色礦山建設示范引領的樣板工程。