孝义铝矿绿色矿山建设实践与发展

王长军

(中铝山西分公司孝义铝矿， 山西 孝义市 032300)

0 前 言

矿业是社会发展和国民经济建设的基础产业。随着我国现阶段经济的飞速发展，矿产资源需求越来越大。据有关数据统计，目前90%的一次能源、80%以上的工业原材料、70%以上的农业生产资料、30%以上的工业和居民用水都来自于矿产资源。我国目前共有各类矿山企业12万多个，建设了300多座矿业城镇，矿业职工总人数约2100多万，按全国平均水平计算，工业总产值的30%和工业增加值的33%来自矿业[1-2]，可见矿产资源开发在我国经济发展中的重要地位。但随着我国环境污染和资源浪费现象的日益严重，国家对环境污染和资源浪费问题越来越重视，建设绿色矿山已成为矿山可持续发展的必由之路。

绿色矿山是一种全新的矿山发展模式，已被认为是解决矿山可持续发展的最佳途径。以保护生态环境、降低资源消耗、追求循环经济为目标，将绿色生态的理念与实践贯穿于矿产资源开发利用的全过程(矿山勘探、规划与设计、矿山开发、闭坑设计)，体现了对自然原生态的尊重、对矿产资源的珍惜、对景观生态的保护与重建，它着力于科学、低耗和高效合理开发利用矿产资源，并尽量减少资源储量的消耗，降低开采成本，实现资源效能的最佳化[3-5]。

1 孝义铝矿绿色矿山建设的目标与原则

孝义铝矿始建于1973年，前身为山西铝厂孝义矿，隶属于中国铝业公司，2002年改制以后全称为中国铝业股份有限公司山西分公司孝义铝矿。孝义铝矿是中铝山西分公司的主要供矿基地，位于山西吕梁山脉东南麓，共5个采矿区(一期克俄采矿区，二期西河底采矿区和民矿温泉乡联办矿采矿区，三期相王采矿区和采场采矿区)设计年供矿380万t、核准采矿量325万t/a，属于露天开采铝土矿矿山。

本矿区矿产资源丰富，有煤、铝土矿、山西式铁矿，这些矿产是地方经济发展的基础。区内现有少量工矿企业，主要以炼铁、采煤、采铁、采铝土矿为主，次有烧耐火砖、炼焦及其它加工业，拥有现代化的安全生产设施装备，采、掘、运机械化程度达到90%以上，对地方经济的发展起着重要的促进作用。

孝义铝矿在建设绿色矿山的过程中，以资源合理利用、节能减排、保护生态环境和社区和谐为主要目标，以开采方式科学化、资源利用高效化、企业管理规范化、生产工艺环保化、矿山环境生态化为要求，追求循环经济发展模式，注重资源效益、生态效益、经济效益和社会效益相互统一，从而最终将绿色矿业的理念与实践贯穿于矿产资源开发利用的全过程。

2 技术改革

孝义铝矿共有5个采矿区，现以一期克俄采矿区为例。

2.1 开采工艺的革新

为提高矿山经济效益，降低开采成本，孝义铝矿采用“松土机-铲运机”工艺及“松土机-前装机-汽车”联合工艺方案替代了传统的“潜孔钻-电铲-汽车”工艺方案。新工艺具有以下优点：

(1) 整个工艺流程简单、工序少、设备机动灵活、实现了一机多能,并且该工艺只需要松土机和铲运机两种设备就可以完成整个开采作业。

(2) 松土机可以破碎岩石和矿石，不需要穿孔爆破作业，因此可以省去采场内压风系统和火药加工系统。新工艺所需机械设备是以柴油为动力的设备，所以省去了采场内的动力电源系统。

(3) 由于矿区内不需要穿孔爆破，所以开采安全距离可由原来的400 m缩小为50～100 m，并且可以回收因安全距离的限制不能开采的大部分工业矿量，提高矿区回采率10%～20%。

(4) 新工艺生产效率很高，松土机可以有效的松碎软岩，铲运机是水平铲装，所以在不同高度的开采阶段，都可以高效的工作，特别是在开采三角带和矿层清顶工作时更为有效，从而降低了矿石开采的损失和贫化。

(5) 铲运机的排土是一层一层铺洒，有利于开采后的复土造田工作。

(6) 新工艺投资少，经营费低，经济效益好。

整个开采工艺可以为矿山节省投资667.7万元，年经营费降低352万元，矿山剥离28 a总经营费可以降低9856万元，直接工人劳动生产率提高50%以上。

2.2 破碎系统革新

铝矿矿区将原有二段一闭路流程改为三段一闭路流程。具体的革新过程为：除粗碎设备(国产900×1200颚式破碎机)按同型号更新外，另增加一台进口细碎单缸液压圆锥破碎机(H3800F，排矿口尺寸为10～15 mm，N=132 kW)，将原有的中间型弹簧圆锥破碎机更换为进口的中碎单缸液压圆锥破碎机(H3800EC，排矿口尺寸为25～30 mm，N=132 kW)，将原有的1500×3200 mm悬吊式单层振动筛分机更换为国产座式1800×3600 mm双层振动筛分机。将4#返矿皮带延长，使中碎后的矿石从4#皮带机进入细碎圆锥破碎机。将3#皮带机延长，使细碎后的矿石卸入3#皮带机，再由3#皮带机转到筛分间进行筛分。筛上矿石又经4#返矿皮带机进入细碎圆锥破碎机细碎。如此进行循环破碎。筛下矿石则通过5#皮带机运至索道装矿站，这样构成三段一闭路破碎工艺系统。

2.3 破碎站电气系统改造

孝义铝矿一期破碎站碎矿流程采用二段一闭路破碎流程。具体是由一台1800 kVA，35 kV/6.3 kV变压器供电，在粗碎间设有高压配电室(GG1A型高压配电柜7块)，变压器室(SJL-560/6/0.4变压器一台)，低压配电室(BSL-6型低压配电屏6块)，控制室(RK-1控制信号盘3块，控制操作台1块)。其中圆锥破碎机(280 kW)为高压电机，由高压配电室进行配电，其余电机为低压电机，由低压配电室进行配电。对于工艺流程上的电机采用传统继电器进行控制保护，在控制室设集中操作台进行集中控制。就地设现场操作箱，对电机进行单机就地控制。

改造工艺方案为：增加一段细碎，形成三段一闭路。负荷有变化的设备为：中碎圆锥破碎机(原为1台280 kW，6 kV，现改为132 kW，380 V)，振动筛分机(原为2台10 kW，现改为2台15 kW)，新增1台细碎圆锥破碎机(132 kW)，新增1条皮带输送机(7.5 kW)，新增低压负荷为281.5 kW，增加1台1000 kVA变压器替代原变压器。

由于原配电室内电气设备已使用20 a左右，电气设备陈旧，维护极不方便，所以更换原配电室内所有电气设备(高低压配电柜、控制柜及变压器)，并将原控制系统由传统继电器控制改为PLC逻辑程序控制，达到智能化控制。

2.4 暖通工程改造

改造方案：中碎圆锥破碎机(原为1台280 kW，6 kV，现改为132 kW，380 V)，振动筛分机(原为2台10 kW，现改为2台15 kW)采用原有的通风除尘系统，对现有的密闭排风罩均进行更换，其排风量不变。新增1台细碎圆锥破碎机(132 kW)上部设置密闭排风罩，排风量为4000 m3/h、下部排风量为3850 m3/h，新增1条皮带输送机(7.5 kW)的转运点增设密闭排风罩，其排风量为4000 m3/h，整个破碎车间均为一个除尘系统。除工艺设备更换的密闭排风罩外，其余按原设置的密闭排风罩，系统风量为90000 m3/h。除尘系统设备不变，利用现有的布袋除尘器，滤带需经常更换，风机更换，将Y4-13-11NO18离心风机更换为G4-73NO18D离心风机，含尘气体经布袋除尘器净化后，由离心风机排出室外。

2.5 环境保护

2.5.1 废气处理

在矿山处于工作条件时，气体污染物主要来自原矿采掘、装卸、运输等生产过程中的设备，并且主要为燃油尾气和粉尘。

尾气的主要成分是SO2、CO、NO2、Pb等，属移动型污染，排放分散，且单体排气量较少，故直接排放。

粉尘主要成分是Al2O2和SiO2。因此在机械作业时，对作业区及运输线采用洒水车定期进行洒水降尘；对破碎和筛分工段产生的粉尘采用袋式收尘器进行密闭排风除尘，净化后废气由排气筒排空，净化后的废气符合《大气污染物综合排放标准》GB16297-1996中颗粒物最高允许排放浓度(120 mg/m3)的规定。

2.5.2 噪声处理

矿区噪声主要来自采掘机械、运输车辆和破碎及筛分等工序的机械设备。

在破碎、筛分等工序作业时，除设置轻型钢结构隔音操作室外，对于噪声较大的设备，如颚式破碎机等设备，采取基础防震，安装隔震器和隔震垫，还设置消声器及吸声设施，将噪声的发生及危害降至最低限度。

2.5.3 绿化

运营期间，以恢复露天境界施工阶段破坏的植被为主，在露天采场周边种植防护林带(不小于10 m宽)进行绿化补偿，在排泥库干坡栽种耐旱、耐贫瘠植物等，在房前屋后种植常绿乔灌木，以补偿由于建设引起的植被破坏，恢复矿区生态，美化矿区环境。

采区服务期满后，对露天采场进行复垦，在阶梯式台阶上适当复土，种植先锋植物如藤蔓型或低矮植物，其初期功能以恢复绿化为主，随后视具体条件再进行植树造林。

2.5.4 滑坡防治

防治滑坡的工程中，主要采取以下措施：

(1) 护坡、砌筑挡墙：修筑道路及部分地表构筑物过程中，对采场和选厂部分地形稍陡地段采取护坡、砌筑挡墙等措施；或采取降缓坡度或台阶状开挖。

(2) 切坡植被恢复，对已存在滑坡，采取降缓坡度，分级别放坡，坡面覆土、覆绿的方法进行处理。

(3) 部分已发生滑坡地段、部分道路靠上一侧修建截水排水沟。

2.5.5 泥石流防治

泥石流的防治过程中，采取的措施有：

(1)废石集中在临时堆场堆放，严禁乱堆滥放。

(2)修建截水排水沟。在废石临时堆场上方挖横向排水沟，截取山坡上的雨水；在废石临时堆场左右两侧挖竖向排水沟并与横向排水沟相连，将水通过排水沟集中排放。

(3)废石临时堆场下方及两侧建挡墙。

(4)及时处理废石，切断泥石流形成的松散物质来源。

3 结 论

绿色经济已成为全球可持续发展领域的新趋势。绿色矿山建设以科学发展观、可持续发展为理念，以合理统筹协调资源、环境、社会效益为目标，转变传统矿业发展模式，是实现我国矿业经济与资源产业领域绿色发展的战略选择。绿色矿山是发展绿色矿业的基础。绿色矿业是构筑我国绿色经济重要的组成部分。这也表明建设绿色矿山，发展绿色矿业，不仅对中国的绿色发展全局具有重要的现实意义和长远的战略意义，也完全符合我国绿色发展战略规划[6-7],避免重蹈 “先污染、后治理”的覆辙，为子孙后代留下青山绿水[8-9],从而实现人与社会、人与环境、社会与环境的和谐。

孝义铝矿绿色矿山建设的实践表明：

(1) 不仅节省了矿山的投资、经营等费用，而且提高了工人劳动生产率。

(2) 通过对矿山生产中的废气、噪声、绿化、滑坡和泥石流等环境安全问题的处理，实现了节能减排、保护了生态环境。

(3) 建设绿色矿山对孝义铝矿的可持续发展具有十分重要的现实意义和战略意义，并为孝义铝矿后续绿色矿山建设奠定了基础。

参考文献：

[1]乔繁盛,栗 欣.推进绿色矿山建设工作之浅见[J].中国矿业,2010,19(10):59-62.

[2]乔繁盛.建设绿色矿山发展绿色矿业[J].中国矿业,2009,18(8):4-6.

[3]蒋 波,黄敬军,谢 卫,等.金坛盐矿绿色矿山建设规划研究[J].中国矿业,2013,22(4):42-45.

[4]刘 军,刘丽涵,吴海娟.关于建设绿色矿山实现资源可持续发展的论述[J]. 黑龙江环境通报,2006,30(2):9-10.

[5]黄敬军.论绿色矿山的建设[J].金属矿山,2010(4):7-10.

[6]李昌干.绿色矿山建设实践与发展论述——以庆安帝圣矿业有限公司为例[J].中国矿业,2012,21(9):57-60.

[7]Joy Dunkerley. Financing the energy sector in developing countries[J]. Energy Policy,1995(11):929-939.

[8]吉学文,曾普海,严庆文.绿色矿山建设及生产实践[J].采矿技术,2009,9(3):1-3.

[9]何亚清,秦予辉,陈凤群,等. 三道庄露天矿绿色矿山地质工作的方法与实践[J].采矿技术，2013,13(2):49-51.