马钢矿业减排节能降碳探索实践

时间：2024-07-28

王章李国平

（1.安徽马钢矿业资源集团有限公司；2.安徽马钢矿业资源集团姑山矿业有限公司）

多年来，马钢矿业牢固树立“绿水青山就是金山银山”的理念，把建设绿色矿山、发展生态矿业作为推动企业转型升级、实现高质量发展的重要抓手，推动企业向“资源利用率高、环境扰动量小、可持续发展能力强、经济社会环境效益好”的新型冶金矿山循环经济发展模式转变，取得了明显成效。

马钢矿业现下辖南山矿、姑山矿、罗河矿、张庄矿4 个矿区，拥有6 个生产铁矿山，包括高村铁矿、和尚桥铁矿2个露天矿山，白象山铁矿、和睦山铁矿、罗河铁矿、张庄铁矿4 个地下矿山，有姑山铁矿露天转地下和钟九铁矿2 个基建矿山，均为地下矿山；有3个闭坑矿山，为凹山铁矿、东山铁矿、长龙山铁矿。马钢矿业长期以来坚持矿产资源利用与生态环境保护并重，“十二五”期间即积极申报国家级绿色矿山试点，先后有4 个矿山入选试点名录，到“十三五”末所有生产矿山都入库国家级绿色矿山。本文从矿山工艺流程优化、矿产资源综合利用、矿区空间资源综合使用等几个方面介绍马钢矿业在减排节能降碳方面的一些实践［1-4］。

1 工艺流程优化

1.1 应用半连续工艺

露天采场以往多采用间断生产工艺流程：穿孔、爆破、铲装、汽车运输、推土机排土。随着开采深度增加，运输距离加大，运输成本不断增加，矿山经济效益降低，推广应用胶带运输就显得尤为重要。胶带运输能力大、运距长、效率高，运行可靠、操作简单，运输连续化、自动化高，运行能耗低，经济效益显著。在采场合适位置建设半固定破碎站，破碎站前端采用汽车运输，发挥汽车运输机动灵活特点；后端采用胶带运输，发挥胶带运输能力大、能耗低的优点；实现穿孔、爆破、铲装、汽车运输、半固定破碎站破碎、胶带运输、推土机排土半连续工艺。

南山矿区和尚桥铁矿、高村铁矿先后采用半连续工艺，减少燃油矿车数量、大幅度降低柴油用量，使能源结构得到优化，碳排放明显得到改善。和尚桥铁矿、高村铁矿胶带运输系统如图1所示。

1.2 碎矿前移

传统碎矿系统建在选矿厂内，一般有初、中、细碎3段破碎，采场全部原矿需运至选厂。南山矿凹山选厂“碎矿前移”，即将碎矿系统整体搬迁到高村铁矿采场，实现采选作业有机结合。矿石在高村采坑内粗破碎，通过胶带运输至采坑封闭圈东侧中细碎厂房，细碎最终粒度为-18 mm，细碎预先检查筛分，筛上进入细破碎，筛下干式预选。高村铁矿650万t/a原矿经破碎预选筛分抛尾岩石量的10%，即65万t/a，直接作为建材对外销售，大幅降低生产成本，提升经济效益。

2 矿产资源综合利用

2.1 露天矿山采选排一体化绿色开发

南山矿区占地约16 km2，主要工业场地包括高村铁矿、和尚桥铁矿2个生产露天采场，凹山铁矿、东山铁矿2个闭坑露天采场，凹山选厂、和尚桥选厂、东山选厂3 个选矿厂，凹山排土场、高村排土场2 个排土场，凹山总尾矿库、城门硐尾矿库2 个尾矿库。南山矿在采场、排土场、选厂、尾矿库、采矿坑等全区域、全流程开展一体化绿色开发，2 个尾矿库结束排尾、开展覆土复绿综合治理，2 个露天坑作为尾矿坑、开展生态修复。2021 年，南山矿区精选铁精矿、生产建材产品、治理露天采坑及尾矿库等所使用的矿产资源量占总量的比例为91.64%（表1）。

南山矿区高村铁矿是国家级铁矿资源综合利用示范基地，2015 年建成高村铁矿450 万t/a 围岩综合利用加工系统（图2），矿岩资源得到最大程度利用。含铁围岩、剥离岩石经粗破碎、干式磁选抛废，低品位矿石全部回收；岩石进行中细碎及分级筛分，产出不同粒级的石料和石粉建材产品；减少或停止废石的排放，满足城市建设的需要，提高矿山的经济效益。

2.2 地下矿山采选充一体化绿色开发

张庄铁矿年产原矿500 万t，矿岩混合提升，中碎、细碎分段抛尾逐段回收，粗、中、细砂3 段按粒级逐级捞砂，形成块尾、粗尾、粗砂、中砂、细砂等不同粒级建材产品；余下极细颗粒尾砂，部分用于生产加气板材及加气混凝土等新型建材产品，部分用于尾矿充填地下采空区。张庄铁矿特大型地下铁矿实现了全资源综合利用，矿产资源吃干榨尽，做到无废石无尾矿排放（表2），取消废石场、尾矿库，建成高效绿色智慧矿山，为国内冶金地下矿山的样板（图3）。

2.3 共伴生资源综合回收利用

罗河矿开展“极低品位铜资源综合利用”项目，生产的原矿含铜0.03%～0.04%，远低于工业品位；硫精矿品位TS43%、Ss41%，硫精矿中含Cu 平均为0.33%。该公司克服硫铜比高、药剂干扰强烈等技术难题，深磨细选取得较好的铜硫分离效果，实现了低品位铜资源的综合利用；极低含铜硫精矿进行铜硫分离属于工业上首次成功应用，开创了硫精矿中含Cu0.3%在工业上成功获得品位大于18%的铜精矿的先例，提高了铜资源利用水平，推动选铜技术进步，增加企业经济效益。

3 矿山生态修复

马钢矿业树立矿山采场、排土场、尾矿库等空间也是资源的理念，适时开展矿山生态环境修复，统筹利用好“两场一库”空间资源。

3.1 内排土

露天开采以往采用传统生产模式，即采剥矿岩与排弃岩土为2个相互独立的生产环节；露天采场内进行采剥作业，根据回采矿石量安排剥离岩土量，配置主体采矿及辅助人员及设备，包括穿孔、爆破、铲装、运输、清理等人员及设备；排土场在露天采场外部一定区域，独立组织岩土的堆存。实施内排土就是利用露天采场分布特点进行分期分区开采，前期开采的区域作为后期开采的排土场所，即（采场）内排土场。

3.1.1 姑山铁矿内排土

姑山铁矿矿体的形态及产状受穹窿构造形态制约，围绕辉长闪长岩穹窿周边分布，东部矿体向东倾斜、西部矿体向西倾斜，中部有一条无矿带形成岩心岛。姑山铁矿结合矿石空间分布特性，在露天采场中部留有一个南北长约200 m，东西宽约100 m 的岩心岛，此岛自然地将采场分割为东、西两部分，为内排土创造了有利的条件。露天采场东区优先集中开采形成空区，西区后期开采剥离岩石在东区实施内排。

姑山采场西区采矿与东区排土同时进行，需保证东区内排土场的整体稳定，同时应做好生产协调。为避免内排土场失稳，重点从内排土场地基分析、堆排物料性质、安全平台设置、过程监管等方面开展工作。因姑山采场西区上部为第四系岩层，多为砂或砂与黏土互层，集中排放易导致滑坡失稳，综合分析确定采用基岩与第四系岩层按不低于2 的比例混合堆排，确保内排土场整体稳定。应用MATLAB 软件，建立采排模型，设定目标函数值，不同台阶一定数量不同性质物料混合堆排，使运输功最小，既解决了采剥矿岩与排弃岩土的时空整体安排的问题，又解决了排土与露天采场采剥生产整体稳定运行的问题。

3.1.2 和尚桥铁矿内排土

和尚桥铁矿以19 线为界从西向东划分3 个矿段：大尾山矿段（11～19 线，800 m）、马塘矿段（19～27 线，800 m）、东矿段（27～47 线）。内排土场布置在西区大尾山矿段，西区集中优先开采至最低标高-72 m，后期东区剥离岩石向西区内排，最高堆置标高+12 m，底标高-72 m，以+12、0、-24、-48 m 4个台阶分层堆置。

和尚桥铁矿内排土场根据布置原则及相应的参数，按采剥进度计划推进的年末工作状态图所形成的采场空间进行布置。内排土场道路运输系统考虑尽量缩短岩土的运输距离，分别布置在排土场南北两侧，南侧运输系统主要排弃采场南侧扩帮剥离的岩土，北侧运输系统主要排弃采场深部剥离岩石。

3.1.3 运行效果

姑山铁矿、和尚桥铁矿通过实施内排土，不仅无须征地建设新排土场，解决了采场排土问题，同时因运距短运行成本低，也取得较好的经济效益。经济效益测算见表3。

3.2 露天采矿场空区综合利用

3.2.1 凹山铁矿采坑

凹山铁矿曾是华东第一矿，享有“功勋粮仓”美誉，为马钢贡献2 亿t 铁矿石。2017 年，经过整整100 a 的开采，凹山铁矿完成了作为铁矿石生产基地的历史使命。凹山采矿坑经过严格论证，启用作为南山地区尾砂坑，容积超8 000 万m3，及时有序弥补南山矿2 个尾矿库闭库留下的排尾空缺。采矿坑作为尾矿坑，可减少尾矿库新征占地，缩短排尾距离、降低排尾费用，据估算空间价值超64亿元，为南山矿可持续发展发挥价值。凹山区域经过综合治理，已建成凹山地质公园，成为马鞍山市新地标和网红打卡地，成为马鞍山市及周边城市的休闲度假胜地（图4）。

3.2.2 东山铁矿采坑

东山铁矿采场占地面积为39 万m2，于2012 年完成矿石开采，对露天坑进行选厂尾砂等固体废弃物回填，回填量为2 340 万m3。经过综合治理后，可形成36万m2的林业用地，林地种植以苗圃及灌、乔类植物相结合，种植密度以株距3 m 为宜，种植选择适宜的乡土物种林木约53 730株。

3.3 排土场环境生态修复

钟山排土场占地100余亩，经过多年生态环境修复，已成为“国家级地质环境治理示范工程”。钟山排土场工业用地经覆土改造成为农业用地，昔日矿山排土场地，如今已是油菜满地、瓜果飘香，生态环境得到全面修复，同时也创造了较好的经济效益和社会效益（图5）。

3.4 采矿场周边空间合理应用

和尚桥铁矿位于马鞍山市东部，西部距离宁芜高速公路约1 000 m，距离马鞍山城市主干道霍里山大道约100 m。矿山在采场西部利用采场剥离土构筑生态隔离堤，在露天采场与城市之间形成一条绿色屏障。隔离堤长1 700 m、高度10 m、顶宽70 m，土方工程量约为150 万m3，堤上种植本地乔木，堤坡植草，内外两侧各构筑一条排水沟，对隔离堤进行生态复绿，再造山体公园（图6）。