馬鋼礦業減排節能降碳探索實踐

王 章 李國平

（1.安徽馬鋼礦業資源集團有限公司；2.安徽馬鋼礦業資源集團姑山礦業有限公司）

多年來，馬鋼礦業牢固樹立“綠水青山就是金山銀山”的理念，把建設綠色礦山、發展生態礦業作為推動企業轉型升級、實現高質量發展的重要抓手，推動企業向“資源利用率高、環境擾動量小、可持續發展能力強、經濟社會環境效益好”的新型冶金礦山循環經濟發展模式轉變，取得了明顯成效。

馬鋼礦業現下轄南山礦、姑山礦、羅河礦、張莊礦4 個礦區，擁有6 個生產鐵礦山，包括高村鐵礦、和尚橋鐵礦2個露天礦山，白象山鐵礦、和睦山鐵礦、羅河鐵礦、張莊鐵礦4 個地下礦山，有姑山鐵礦露天轉地下和鐘九鐵礦2 個基建礦山，均為地下礦山；有3個閉坑礦山，為凹山鐵礦、東山鐵礦、長龍山鐵礦。馬鋼礦業長期以來堅持礦產資源利用與生態環境保護并重，“十二五”期間即積極申報國家級綠色礦山試點，先后有4 個礦山入選試點名錄，到“十三五”末所有生產礦山都入庫國家級綠色礦山。本文從礦山工藝流程優化、礦產資源綜合利用、礦區空間資源綜合使用等幾個方面介紹馬鋼礦業在減排節能降碳方面的一些實踐［1-4］。

1 工藝流程優化

1.1 應用半連續工藝

露天采場以往多采用間斷生產工藝流程：穿孔、爆破、鏟裝、汽車運輸、推土機排土。隨著開采深度增加，運輸距離加大，運輸成本不斷增加，礦山經濟效益降低，推廣應用膠帶運輸就顯得尤為重要。膠帶運輸能力大、運距長、效率高，運行可靠、操作簡單，運輸連續化、自動化高，運行能耗低，經濟效益顯著。在采場合適位置建設半固定破碎站，破碎站前端采用汽車運輸，發揮汽車運輸機動靈活特點；后端采用膠帶運輸，發揮膠帶運輸能力大、能耗低的優點；實現穿孔、爆破、鏟裝、汽車運輸、半固定破碎站破碎、膠帶運輸、推土機排土半連續工藝。

南山礦區和尚橋鐵礦、高村鐵礦先后采用半連續工藝，減少燃油礦車數量、大幅度降低柴油用量，使能源結構得到優化，碳排放明顯得到改善。和尚橋鐵礦、高村鐵礦膠帶運輸系統如圖1所示。

1.2 碎礦前移

傳統碎礦系統建在選礦廠內，一般有初、中、細碎3段破碎，采場全部原礦需運至選廠。南山礦凹山選廠“碎礦前移”，即將碎礦系統整體搬遷到高村鐵礦采場，實現采選作業有機結合。礦石在高村采坑內粗破碎，通過膠帶運輸至采坑封閉圈東側中細碎廠房，細碎最終粒度為-18 mm，細碎預先檢查篩分，篩上進入細破碎，篩下干式預選。高村鐵礦650萬t/a原礦經破碎預選篩分拋尾巖石量的10%，即65萬t/a，直接作為建材對外銷售，大幅降低生產成本，提升經濟效益。

2 礦產資源綜合利用

2.1 露天礦山采選排一體化綠色開發

南山礦區占地約16 km2，主要工業場地包括高村鐵礦、和尚橋鐵礦2個生產露天采場，凹山鐵礦、東山鐵礦2個閉坑露天采場，凹山選廠、和尚橋選廠、東山選廠3 個選礦廠，凹山排土場、高村排土場2 個排土場，凹山總尾礦庫、城門硐尾礦庫2 個尾礦庫。南山礦在采場、排土場、選廠、尾礦庫、采礦坑等全區域、全流程開展一體化綠色開發，2 個尾礦庫結束排尾、開展覆土復綠綜合治理，2 個露天坑作為尾礦坑、開展生態修復。2021 年，南山礦區精選鐵精礦、生產建材產品、治理露天采坑及尾礦庫等所使用的礦產資源量占總量的比例為91.64%（表1）。

南山礦區高村鐵礦是國家級鐵礦資源綜合利用示范基地，2015 年建成高村鐵礦450 萬t/a 圍巖綜合利用加工系統（圖2），礦巖資源得到最大程度利用。含鐵圍巖、剝離巖石經粗破碎、干式磁選拋廢，低品位礦石全部回收；巖石進行中細碎及分級篩分，產出不同粒級的石料和石粉建材產品；減少或停止廢石的排放，滿足城市建設的需要，提高礦山的經濟效益。

2.2 地下礦山采選充一體化綠色開發

張莊鐵礦年產原礦500 萬t，礦巖混合提升，中碎、細碎分段拋尾逐段回收，粗、中、細砂3 段按粒級逐級撈砂，形成塊尾、粗尾、粗砂、中砂、細砂等不同粒級建材產品；余下極細顆粒尾砂，部分用于生產加氣板材及加氣混凝土等新型建材產品，部分用于尾礦充填地下采空區。張莊鐵礦特大型地下鐵礦實現了全資源綜合利用，礦產資源吃干榨盡，做到無廢石無尾礦排放（表2），取消廢石場、尾礦庫，建成高效綠色智慧礦山，為國內冶金地下礦山的樣板（圖3）。

2.3 共伴生資源綜合回收利用

羅河礦開展“極低品位銅資源綜合利用”項目，生產的原礦含銅0.03%～0.04%，遠低于工業品位；硫精礦品位TS43%、Ss41%，硫精礦中含Cu 平均為0.33%。該公司克服硫銅比高、藥劑干擾強烈等技術難題，深磨細選取得較好的銅硫分離效果，實現了低品位銅資源的綜合利用；極低含銅硫精礦進行銅硫分離屬于工業上首次成功應用，開創了硫精礦中含Cu0.3%在工業上成功獲得品位大于18%的銅精礦的先例，提高了銅資源利用水平，推動選銅技術進步，增加企業經濟效益。

3 礦山生態修復

馬鋼礦業樹立礦山采場、排土場、尾礦庫等空間也是資源的理念，適時開展礦山生態環境修復，統籌利用好“兩場一庫”空間資源。

3.1 內排土

露天開采以往采用傳統生產模式，即采剝礦巖與排棄巖土為2個相互獨立的生產環節；露天采場內進行采剝作業，根據回采礦石量安排剝離巖土量，配置主體采礦及輔助人員及設備，包括穿孔、爆破、鏟裝、運輸、清理等人員及設備；排土場在露天采場外部一定區域，獨立組織巖土的堆存。實施內排土就是利用露天采場分布特點進行分期分區開采，前期開采的區域作為后期開采的排土場所，即（采場）內排土場。

3.1.1 姑山鐵礦內排土

姑山鐵礦礦體的形態及產狀受穹窿構造形態制約，圍繞輝長閃長巖穹窿周邊分布，東部礦體向東傾斜、西部礦體向西傾斜，中部有一條無礦帶形成巖心島。姑山鐵礦結合礦石空間分布特性，在露天采場中部留有一個南北長約200 m，東西寬約100 m 的巖心島，此島自然地將采場分割為東、西兩部分，為內排土創造了有利的條件。露天采場東區優先集中開采形成空區，西區后期開采剝離巖石在東區實施內排。

姑山采場西區采礦與東區排土同時進行，需保證東區內排土場的整體穩定，同時應做好生產協調。為避免內排土場失穩，重點從內排土場地基分析、堆排物料性質、安全平臺設置、過程監管等方面開展工作。因姑山采場西區上部為第四系巖層，多為砂或砂與黏土互層，集中排放易導致滑坡失穩，綜合分析確定采用基巖與第四系巖層按不低于2 的比例混合堆排，確保內排土場整體穩定。應用MATLAB 軟件，建立采排模型，設定目標函數值，不同臺階一定數量不同性質物料混合堆排，使運輸功最小，既解決了采剝礦巖與排棄巖土的時空整體安排的問題，又解決了排土與露天采場采剝生產整體穩定運行的問題。

3.1.2 和尚橋鐵礦內排土

和尚橋鐵礦以19 線為界從西向東劃分3 個礦段：大尾山礦段（11～19 線，800 m）、馬塘礦段（19～27 線，800 m）、東礦段（27～47 線）。內排土場布置在西區大尾山礦段，西區集中優先開采至最低標高-72 m，后期東區剝離巖石向西區內排，最高堆置標高+12 m，底標高-72 m，以+12、0、-24、-48 m 4個臺階分層堆置。

和尚橋鐵礦內排土場根據布置原則及相應的參數，按采剝進度計劃推進的年末工作狀態圖所形成的采場空間進行布置。內排土場道路運輸系統考慮盡量縮短巖土的運輸距離，分別布置在排土場南北兩側，南側運輸系統主要排棄采場南側擴幫剝離的巖土，北側運輸系統主要排棄采場深部剝離巖石。

3.1.3 運行效果

姑山鐵礦、和尚橋鐵礦通過實施內排土，不僅無須征地建設新排土場，解決了采場排土問題，同時因運距短運行成本低，也取得較好的經濟效益。經濟效益測算見表3。

3.2 露天采礦場空區綜合利用

3.2.1 凹山鐵礦采坑

凹山鐵礦曾是華東第一礦，享有“功勛糧倉”美譽，為馬鋼貢獻2 億t 鐵礦石。2017 年，經過整整100 a 的開采，凹山鐵礦完成了作為鐵礦石生產基地的歷史使命。凹山采礦坑經過嚴格論證，啟用作為南山地區尾砂坑，容積超8 000 萬m3，及時有序彌補南山礦2 個尾礦庫閉庫留下的排尾空缺。采礦坑作為尾礦坑，可減少尾礦庫新征占地，縮短排尾距離、降低排尾費用，據估算空間價值超64億元，為南山礦可持續發展發揮價值。凹山區域經過綜合治理，已建成凹山地質公園，成為馬鞍山市新地標和網紅打卡地，成為馬鞍山市及周邊城市的休閑度假勝地（圖4）。

3.2.2 東山鐵礦采坑

東山鐵礦采場占地面積為39 萬m2，于2012 年完成礦石開采，對露天坑進行選廠尾砂等固體廢棄物回填，回填量為2 340 萬m3。經過綜合治理后，可形成36萬m2的林業用地，林地種植以苗圃及灌、喬類植物相結合，種植密度以株距3 m 為宜，種植選擇適宜的鄉土物種林木約53 730株。

3.3 排土場環境生態修復

鐘山排土場占地100余畝，經過多年生態環境修復，已成為“國家級地質環境治理示范工程”。鐘山排土場工業用地經覆土改造成為農業用地，昔日礦山排土場地，如今已是油菜滿地、瓜果飄香，生態環境得到全面修復，同時也創造了較好的經濟效益和社會效益（圖5）。

3.4 采礦場周邊空間合理應用

和尚橋鐵礦位于馬鞍山市東部，西部距離寧蕪高速公路約1 000 m，距離馬鞍山城市主干道霍里山大道約100 m。礦山在采場西部利用采場剝離土構筑生態隔離堤，在露天采場與城市之間形成一條綠色屏障。隔離堤長1 700 m、高度10 m、頂寬70 m，土方工程量約為150 萬m3，堤上種植本地喬木，堤坡植草，內外兩側各構筑一條排水溝，對隔離堤進行生態復綠，再造山體公園（圖6）。

4 結語

馬鋼礦業秉持礦產資源開發與生態環境保護相協調，實現生態效益、經濟效益、社會效益的高度統一，推動礦山綠色發展，促進人與自然和諧共生。冶金礦山減排節能降碳任重道遠，綠色發展、碳達峰碳中和關乎企業乃至國家可持續發展大勢，需要各方共同努力。