李建華

（首鋼礦業(yè)公司，河北遷安064404）

首鋼大石河鐵礦排土場資源開發(fā)實踐

李建華

（首鋼礦業(yè)公司，河北遷安064404）

以首鋼大石河鐵礦排土場資源回收工作為例，介紹了磁鐵礦排土場干選資源工藝流程及特點，并對采掘、運輸、干選、排巖四大生產(chǎn)工藝的有關(guān)技術(shù)參數(shù)進(jìn)行了簡要說明，闡述了排土場資源再回收的意義，為綠色礦山企業(yè)建設(shè)工作提供了參考。

排土場；資源回收；干選工藝；綠色礦山

0 引言

在磁鐵礦的開采過程中，不可避免地對廢石進(jìn)行排棄，填充采礦法的地下礦山可以對廢石進(jìn)行地下充填，非填充采礦法的地下礦山和露天礦山均需要將廢石倒運至排土場進(jìn)行堆置存放。這些堆置的廢石通常是由2部分組成：①含有少量貧化率較高的礦石或是品味偏低、工業(yè)經(jīng)濟(jì)性差的礦石；②是應(yīng)用價值不高的其他巖石。隨著技術(shù)與經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，從廢棄的排土場中獲取礦石資源，并對廢棄資源加以利用，不僅可以增加企業(yè)收入，更使排土場廢棄資源有了新用途，符合國家十三五所提倡的綠色礦山建設(shè)要求。

1 首鋼大石河鐵礦排土場干選生產(chǎn)工藝簡介

首鋼大石河鐵礦隸屬于首鋼礦業(yè)公司，辦公地址位于河北省遷安市濱河村。大石河鐵礦排土場資源回收工作始于2004年，受采礦技術(shù)及鐵礦石市場價格低迷等因素的影響，2000年以前開采礦石品位20%以下、礦石貧化率60%左右的礦石隨巖石排棄，造成部分礦產(chǎn)資源流失。據(jù)測算，大石河鐵礦近4億t的排土場資源，通過對有回收價值的排土場進(jìn)行礦石取樣及試驗性生產(chǎn)，可回收約5%的鐵礦石，合計約2 000萬t；對損失于排土場的部分混合礦石進(jìn)行回收利用的辦法也是一條有效增加礦石產(chǎn)量的新途徑[1]。這就意味著通過有針對性地開展資源回收工作，不經(jīng)穿孔、爆破即可生產(chǎn)出一定量的礦石來，經(jīng)濟(jì)性較好，回收排土場的鐵礦石資源可產(chǎn)生一定的經(jīng)濟(jì)效益。

2005年4月首鋼礦業(yè)公司第1條干式磁選機(jī)生產(chǎn)線在大石河鐵礦裴莊工程隊試車運行，從而開始了大石河鐵礦近10年的排土場礦石資源回收。

2 干選生產(chǎn)工藝

露天采礦工藝分穿孔、爆破、采掘、運輸、排巖五大生產(chǎn)工藝，干選生產(chǎn)核心工藝是通過磁滾筒對磁鐵礦石的吸附作用實現(xiàn)對礦石與廢石的區(qū)分，由于少了穿孔和爆破工藝環(huán)節(jié)，干選生產(chǎn)主要分采掘、運輸、干選、排巖4項生產(chǎn)工藝。首鋼大石河鐵礦干選生產(chǎn)礦用裝備主要有4 m3電鏟、42 t礦車、鏟裝機(jī)、干式磁選機(jī)（以下簡稱干選機(jī)）、推土機(jī)和挖掘機(jī)等。

大石河鐵礦依各排土場資源狀況制定總體規(guī)劃，并以此為依據(jù)編制年、季、月排土場資源回收采掘計劃，對采掘計劃編制的內(nèi)容、程序和標(biāo)準(zhǔn)按相關(guān)規(guī)范執(zhí)行。為規(guī)范排土場資源開發(fā)，作為大石河鐵礦上級單位的首鋼礦業(yè)公司根據(jù)排土場特點和資源賦存情況，制定了排土場資源開采的技術(shù)規(guī)范和開采參數(shù)的設(shè)定，使排土場資源開發(fā)在滿足排土場整體安全的前提下進(jìn)行合理、規(guī)范化開采，主要技術(shù)參數(shù)見表1。

表1 排土場開采主要參數(shù)

2.1 采掘工藝

采掘工藝主要裝備為4 m3電鏟，與露天礦采裝爆區(qū)不同的是，排土場的采掘作業(yè)對象為松散系數(shù)相對較高巖石。排土場的開挖按自上而下、分臺階開挖的要求開采，因巖石松散系數(shù)較大，電鏟開挖的臺階高度不宜過高，首鋼礦業(yè)公司根據(jù)4 m3鏟特點，將采掘段高定為10 m[2]。電鏟采裝過程中需對排土場干選料進(jìn)行初步選別，將含原礦相對較多的干選料裝車運至干選機(jī)進(jìn)行選別，經(jīng)肉眼識別或磁鐵磁測試，將含原礦相對較少的巖石由電鏟裝運至礦車上，運至廢料排土場。

此外，大塊的挑選和礦石大塊的挑選也是采掘作業(yè)中一項非常重要的內(nèi)容，礦石大塊進(jìn)行挑選采裝，經(jīng)礦車運至礦料臺；巖石大塊及含礦量低的廢料由電鏟采裝，經(jīng)礦車運至廢料排土場。

2.2 運輸工藝

大石河鐵礦排土場資源開發(fā)采用公路開拓系統(tǒng)，選用首鋼重汽生產(chǎn)的SG3722型42 t礦用汽車。運輸工藝的任務(wù)是將電鏟采裝的基本物料（干選料、廢料與礦石大塊）至干選機(jī)、廢料排土場或礦料臺，此外經(jīng)干選機(jī)選別后的物料（廢料和干選礦）的運輸也在運輸工藝的范疇之內(nèi)，運輸成本和工時分別占到了礦石總成本和總工時的1/2以上[3]。對于干選資源開發(fā)，運輸工藝成本則占到了總成本的2/3。

依42 t礦用汽車參數(shù)，首鋼礦業(yè)公司對汽車運輸公路開拓系統(tǒng)進(jìn)行如下參數(shù)的設(shè)定：采區(qū)公路最大坡度≤8%，特殊困難地段在采取措施的前提下可以達(dá)到10%，任意350 m公路長度范圍內(nèi)的平均坡度≤7%；采區(qū)公路路面凈寬12 m；礦車路面轉(zhuǎn)彎半徑15 m，以滿足安全運行要求。同露天礦山開采一致，排土場鐵礦石資源的二次回收工作將礦車重車循環(huán)作業(yè)作為目標(biāo)，通過對排土場整體資源開發(fā)狀況、廢料排土場布設(shè)以及干選機(jī)位置設(shè)定等的充分測算，調(diào)整礦車單一運行模式，計算運輸工藝每一環(huán)節(jié)的時間，力求提高礦車從電鏟、干選機(jī)到排土場的車輛重載比率，以達(dá)到降低運輸工藝成本的目的。

2.3 干選工藝

磁滾筒是干選機(jī)的核心部件，礦石與巖石的分離主要是通過皮帶運轉(zhuǎn)將物料輸送至磁滾筒部位時，根據(jù)磁滾筒對磁鐵礦石具有一定的吸附作用，而使干選礦與廢料相分離的過程。其原理是干選物料由皮帶輸送至磁滾筒時，礦石受磁力和重力的作用，非磁性物料僅受重力作用影響，因受力不同而導(dǎo)致運動軌跡發(fā)生變化，達(dá)到選別分流的目的[4]。礦石進(jìn)入礦料倉，廢料進(jìn)入廢料倉，再經(jīng)由礦車分別運至礦料臺和廢料排土場，干選機(jī)工作原理如圖1。

圖1 干選機(jī)工作原理

干選機(jī)實現(xiàn)物料選別，其本身也需要滿足一定的技術(shù)參數(shù)。由于選別物料的不同，礦石由膠帶傳送至磁滾筒時，在干選機(jī)膠帶上的受力情況會有一定變化[5]。由此需要對磁滾筒下方的分料器進(jìn)行豎直和水平方向上的距離進(jìn)行調(diào)整，以滿足不同物料的選別要求。大石河鐵礦干選機(jī)主要參數(shù)設(shè)置見表2。

干選工藝實現(xiàn)了從排土場物料中二次回收磁鐵礦資源，達(dá)到了資源的重復(fù)利用和礦石資源有效回收的目的。

2.4 排巖工藝

表2 干選機(jī)主要參數(shù)

經(jīng)干選機(jī)選別后的廢石再次排棄至排土場，松散系數(shù)再次增大，為保證排土場使用安全，以及在雨季不出現(xiàn)塌方、泥石流等安全隱患，需對排土場設(shè)置必要的安全防護(hù)工程：如排水溝、階段安全平臺等。大石河鐵礦采用汽車-推土機(jī)排巖工藝，排土段高不超40 m，階段排土安全平臺不小于20 m。由于經(jīng)二次選別之后的廢棄巖石松散系數(shù)較之前有所降低，在進(jìn)行推土機(jī)排巖時，需密切注意排土場的下沉和土線邊緣的位移情況。依照首鋼礦業(yè)公司及大石河鐵礦排土場安全及技術(shù)管理規(guī)定，推土機(jī)作業(yè)時起坡作業(yè)，坡度為3%~5%。

2.5 干選工藝效率指標(biāo)

借鑒露天礦山指標(biāo)管理模式，大石河鐵礦建立了與干選工藝生產(chǎn)相匹配的的指標(biāo)管理體系，如某一時期相關(guān)效率及指標(biāo)見表3。

表3 干選相關(guān)效率及指標(biāo)

生產(chǎn)指標(biāo)管理體系的建立，進(jìn)一步規(guī)范了排土場資源回收管理工作，強(qiáng)化了日常經(jīng)營管理，為礦山降本增效工作的深入開展奠定了堅實的基礎(chǔ)。

2.6 小結(jié)

磁鐵礦山排土場礦石回收工藝相對簡單，由于節(jié)省了常規(guī)露天開采條件下的穿孔、爆破及排水等費用，只是增加了礦巖的比例，如選比不大，從綜合成本看仍然不高[6]。2004—2014年末大石河鐵礦對上世紀(jì)廢棄排土場資源進(jìn)行了二次開發(fā)，受2014年以來鐵礦石價格暴跌和運營成本限制的影響，干選回收工作在2014年末結(jié)束。大石河鐵礦從一個資源危機(jī)型礦山，通過挖掘自身潛力在排土場資源的二次開發(fā)上取得了一定成果，先后在裴莊、二馬、羊崖山等閉坑采場的排土場和杏山鐵礦北土線切方工程等多個區(qū)域開展了總量規(guī)模不等的干選生產(chǎn)，創(chuàng)造了一定的經(jīng)濟(jì)效益。以2013年為例，首鋼礦業(yè)公司利用排土場回收生產(chǎn)精礦粉逾400萬t，其中大石河鐵礦排土場回收的精礦粉占到了70%。

大石河鐵礦對露天排土場資源實施二次開發(fā)，在特定的歷史時期不僅解決了資源危機(jī)礦山富余人員的就業(yè)問題，更從廢棄排土場中發(fā)掘出新的經(jīng)濟(jì)增長點，為企業(yè)和社會創(chuàng)造出了可觀的經(jīng)濟(jì)價值。

3 排土場資源回收展望

隨著國家十三五規(guī)劃的出臺和建設(shè)綠色、環(huán)境友好型礦山的需要，實現(xiàn)礦山的少廢甚至無廢化開采，及已廢棄排土場資源如何實現(xiàn)二次利用都值得礦山工作者去研究和思考。未開發(fā)的礦山如何在規(guī)劃階段即實現(xiàn)資源利用的最大化，正在開發(fā)的礦山如何實現(xiàn)資源的有效利用和少量廢石的排棄，以及廢棄排土場如何實現(xiàn)資源回收與廢石利用相結(jié)合等等這些課題的提出都為今后國內(nèi)礦山開采建設(shè)提出了要求。

3.1 向產(chǎn)品多樣化方向發(fā)展

隨著國民經(jīng)濟(jì)和國家基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)發(fā)展的需要，排土場作為一個可以直接獲取的資源已被越來越多地加以利用，排土場已不單再被認(rèn)為是被丟棄的廢石，排土場資源回收也在向產(chǎn)品多樣化方向發(fā)展。例如：將廢棄的將排土場直接用于填海造地可省去在沿海地區(qū)采用爆破的方式破壞自然風(fēng)貌，大塊巖石經(jīng)破碎選別后，粒度稍小的可以用作建筑用石子，粒度大、強(qiáng)度高的石子的可以用作鐵路、橋梁等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的施工，采用經(jīng)干選機(jī)等對有價值物料進(jìn)行選別，可從排土場廢棄資源中提取一定量的礦石。如唐山首鋼馬蘭莊鐵礦建立了1套廢石破碎生產(chǎn)系統(tǒng)，將強(qiáng)度高的廢石經(jīng)破碎后分別選出不同的粒度，滿足了企業(yè)不同用戶的需求。

3.2 向連續(xù)化生產(chǎn)工藝發(fā)展

對排土場資源進(jìn)行開發(fā)，回收有用的金屬，可有效減少礦產(chǎn)資源的流失[7]?？紤]成本的因素，露天礦山開采采用是連續(xù)運輸生產(chǎn)工藝對降低采礦成本具有顯著的效果，采用此工藝的國內(nèi)礦山多為間斷-連續(xù)運輸工藝，其中又以汽車-膠帶運輸機(jī)為常見，其普遍特征是在膠帶運輸機(jī)的前部帶有破碎機(jī)，間斷運輸系統(tǒng)具有技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點[8]。借鑒國內(nèi)間斷-連續(xù)運輸系統(tǒng)的成果，磁鐵礦山排土場亦可以建立以破碎機(jī)膠帶運輸和磁滾筒選別為中心的間斷-連續(xù)運輸工藝系統(tǒng)，通過磁選實現(xiàn)礦石資源的二次回收，破碎機(jī)及篩分系統(tǒng)可以滿足不同用戶的建筑用石子需求，排廢系統(tǒng)實現(xiàn)膠帶的連續(xù)運輸可大幅度降低資源回收的運營成本。

隨著礦山科技的發(fā)展和國內(nèi)外基礎(chǔ)能源設(shè)施建設(shè)的逐步回暖，排土場資源回收工作也將逐步朝連續(xù)化生產(chǎn)工藝方向發(fā)展。

3.3 為綠色礦山建設(shè)開辟新路

實現(xiàn)無廢化開采是國際礦業(yè)發(fā)展的一個方向，現(xiàn)代礦山的建設(shè)理念不僅僅是單個礦山采出品種多樣化的礦石資源，更重要的是能否實現(xiàn)無廢化開采，和實現(xiàn)綠色礦山建設(shè)的目標(biāo)，即在礦山建設(shè)的可研階段，將產(chǎn)出廢石的應(yīng)用情況進(jìn)行充分的市場調(diào)研，以滿足潛在客戶不同需求為目的，實現(xiàn)礦石采出的同時，對礦山廢石資源進(jìn)行充分的回收利用，如填海造地，生產(chǎn)建筑用砂石骨料等，以服務(wù)地方經(jīng)濟(jì)建設(shè)，促進(jìn)企業(yè)發(fā)展；對于排棄廢石經(jīng)選別后暫無其它用途的，可排棄至排土場，并在礦山建設(shè)完畢后進(jìn)行閉坑采場的回填以及植被等的恢復(fù)，以實現(xiàn)現(xiàn)代化綠色礦山建設(shè)的目標(biāo)。

4 結(jié)語

實現(xiàn)礦山多樣化礦石的綜合開采必將是未來礦業(yè)發(fā)展的趨勢，對于不可再生的礦產(chǎn)資源，排土場資源的二次開發(fā)也必將逐步提上日程。隨礦山科技的發(fā)展和礦石冶煉技術(shù)的提高，傳統(tǒng)采礦行業(yè)也必將在礦產(chǎn)資源綜合研究利用、企業(yè)運營管理模式、多樣化采礦生產(chǎn)工藝、經(jīng)濟(jì)性決策等方面進(jìn)行改革，國內(nèi)礦產(chǎn)資源的開發(fā)利用必將朝著設(shè)備自動化、品種多樣化的綠色友好型礦山方向發(fā)展。

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【責(zé)任編輯：陳毓】

Development practice of the dump resources in Dashihe iron mine of Shougang

LI Jianhua
(Shougang Mining Company,Qian'an 064404,China)

Taking Shougang Dashihe Iron Mine Dump resource recycling as an example,this article introduces the process and characteristics of magnetite mine dump dry resources,illustrates the relevant technical parameters of mining,transportation,dry, rock mass production process,and expounds the significance of dump resources recycling,which provides a reference for the green mine construction work.

dump;resource recycling dry separation technology;"Green Mine"

TD924

B

1671－9816（2017）02－0080－04

10.13235/j.cnki.ltcm.2017.02.022

李建華.首鋼大石河鐵礦排土場資源開發(fā)實踐［J］.露天采礦技術(shù)，2017，32（2）：80-83.

2016-08-16

李建華（1982—），男，河北辛集人，工程師，礦業(yè)工程碩士，現(xiàn)在首鋼礦業(yè)公司大石河鐵礦工作。