馬鋼張莊鐵礦充填系統(tǒng)
本報(bào)通訊員 鄭巖 李迪
中國是一個(gè)礦產(chǎn)資源大國，近年來，隨著礦產(chǎn)資源需求的上升以及開采的持續(xù)深入，礦山尾礦的積存量和年排放量逐年遞增，資源環(huán)境壓力日益加大。傳統(tǒng)的開采方式對(duì)生態(tài)環(huán)境破壞大，主要表現(xiàn)為地表塌陷、地下水流失、尾礦庫和廢石場(chǎng)占用大量土地等。一些礦山對(duì)尾礦庫的管理不善，極易造成潰壩等事故，存在重大的安全隱患，因此尾礦庫已成為重大的危險(xiǎn)源與污染源。
在提倡可持續(xù)發(fā)展，構(gòu)建資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)的今天，金屬礦山如何更加有效地利用現(xiàn)有的尾礦資源，在保護(hù)環(huán)境的條件下實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)，是擺在礦山企業(yè)面前的一道難題。
因勢(shì)而謀
搶占發(fā)展新高點(diǎn)
充填采礦法利用尾礦對(duì)地下采空區(qū)進(jìn)行充填，既可以提高礦石資源利用率、保護(hù)遠(yuǎn)景資源、防止地表塌陷、有效控制地壓災(zāi)害，又可以減少固體廢料向地表排放、降低尾礦庫等級(jí)，是理論上解決上述難題的有效方法。然而，充填法在大型、特大型地下開采礦山上的應(yīng)用仍屬空白，尚無經(jīng)驗(yàn)可循，亟待填補(bǔ)。
面對(duì)制約行業(yè)發(fā)展的這個(gè)瓶頸問題，中冶北方工程技術(shù)有限公司于2014年初專門成立了課題組進(jìn)行技術(shù)攻堅(jiān)，依托中國中冶“三五”重大科技專項(xiàng)，以馬鋼集團(tuán)張莊鐵礦、首鋼集團(tuán)馬城鐵礦充填系統(tǒng)為研究對(duì)象，以張莊鐵礦尾砂為實(shí)驗(yàn)樣本，全面開展大規(guī)模開采鐵礦山充填系統(tǒng)料漿制備與深井自流輸送關(guān)鍵技術(shù)的研究。
應(yīng)勢(shì)而動(dòng)
打造發(fā)展新優(yōu)勢(shì)
為拓寬研究思路，中冶北方課題組一方面組織技術(shù)力量對(duì)國內(nèi)外采用充填法開采的礦山進(jìn)行考察，邀請(qǐng)清華大學(xué)、中國礦業(yè)大學(xué)的資深教授以及國內(nèi)外知名的設(shè)備供應(yīng)商進(jìn)行專題研討；另一方面組織技術(shù)骨干對(duì)張莊鐵礦、馬城鐵礦、大賈莊鐵礦等開展充填系統(tǒng)設(shè)計(jì)的工程，進(jìn)行設(shè)計(jì)方案優(yōu)化。同時(shí)，中冶北方加強(qiáng)與國內(nèi)外科研院所的合作與交流，加大充填系統(tǒng)領(lǐng)域科研力度。截至目前，中冶北方已獲得發(fā)明專利授權(quán)3項(xiàng)、實(shí)用新型專利7項(xiàng)，其余尚在實(shí)質(zhì)審查階段。
經(jīng)研究論證，中冶北方課題組確定了重大專項(xiàng)技術(shù)攻關(guān)項(xiàng)目“深部金屬礦床安全高效開采關(guān)鍵技術(shù)研究”，主要包括“大規(guī)模開采鐵礦山充填系統(tǒng)料漿制備與深井自流輸送關(guān)鍵技術(shù)研究”和“深部采礦充填體材料特性及穩(wěn)定性研究”兩個(gè)方面。中冶北方課題組統(tǒng)一組織分配任務(wù)，定期研討和匯總課題的階段性成果，并階段性地論證和制訂相關(guān)內(nèi)容的課題研究計(jì)劃。經(jīng)過不懈的努力，終于解決了大規(guī)模開采鐵礦山充填系統(tǒng)料漿制備與深井自流輸送的問題，順利通過了中國中冶重大科技專項(xiàng)的認(rèn)定，并成功將該技術(shù)首次應(yīng)用于張莊鐵礦充填站。
中冶北方自主研發(fā)的大規(guī)模礦山全尾砂膠結(jié)充填連續(xù)制備及輸送系統(tǒng)，創(chuàng)造性地提出了基于立式砂倉和深錐濃密工藝的連續(xù)充填制備技術(shù)，在尾砂入料、沉降、濃密、放砂等方面進(jìn)行了全面升級(jí)和創(chuàng)新，集成多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，不僅應(yīng)用于新建充填項(xiàng)目，還可用于傳統(tǒng)充填系統(tǒng)的升級(jí)改造。
與傳統(tǒng)的充填系統(tǒng)相比，全尾砂膠結(jié)充填連續(xù)制備及輸送系統(tǒng)具備卓越的性能。馬鋼張莊鐵礦充填系統(tǒng)是全尾砂膠結(jié)充填連續(xù)制備及輸送系統(tǒng)在礦山充填行業(yè)的首次應(yīng)用，相較于國內(nèi)已建成的傳統(tǒng)充填系統(tǒng)，張莊鐵礦充填站利用深錐濃密機(jī)處理選廠尾砂，底流濃度相對(duì)穩(wěn)定，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)大流量、高濃度放砂；溢流水水質(zhì)較好，可實(shí)現(xiàn)選礦水的循環(huán)利用，同時(shí)提高了尾砂的利用率；采用連續(xù)制備工藝，為實(shí)現(xiàn)礦山無尾排放創(chuàng)造了前提條件，有效降低了充填系統(tǒng)數(shù)量，減少占地和征地費(fèi)用；系統(tǒng)自動(dòng)化運(yùn)行，連續(xù)充填作業(yè)，無須頻繁沖洗管路，便于管理，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率；基建投資大幅降低，張莊鐵礦充填系統(tǒng)工程總投資較傳統(tǒng)的充填方案節(jié)省2000多萬元，應(yīng)用前景廣泛。
大規(guī)模開采鐵礦山充填系統(tǒng)料漿制備與深井自流輸送關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用，體現(xiàn)了中冶北方人對(duì)技術(shù)創(chuàng)新的孜孜追求，彰顯了中冶北方人創(chuàng)新意識(shí)薪火相傳的優(yōu)良傳統(tǒng)。中冶北方與張莊鐵礦聯(lián)手創(chuàng)造了行業(yè)的典范，引領(lǐng)了行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)，在綠色礦山發(fā)展道路上邁出了重要的一步。
《中國冶金報(bào)》（2019年12月05日 04版四版）
