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有色金屬地下采選充一體化技術(shù)研究與應(yīng)用

2022年06月08日 10:6 5253次瀏覽 來(lái)源:   分類: 地質(zhì)礦業(yè)   作者:

有色金屬礦產(chǎn)資源對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起著舉足輕重的作用。有色金屬礦產(chǎn)資源淺部資源逐漸枯竭,陸續(xù)轉(zhuǎn)入深部開采,使得礦山的經(jīng)濟(jì)回報(bào)難度愈來(lái)愈大,同時(shí)長(zhǎng)期采用傳統(tǒng)的方式生產(chǎn),嚴(yán)重破壞了地表環(huán)境;同時(shí),碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)對(duì)礦業(yè)行業(yè)提出了新的更高要求,技術(shù)要針對(duì)有色金屬礦山對(duì)礦產(chǎn)資源進(jìn)行系統(tǒng)式、集約式、原地式的開發(fā)提供借鑒方案,有效兼顧經(jīng)濟(jì)和環(huán)保平衡。

一、國(guó)內(nèi)外金屬礦地下采選充一體化技術(shù)現(xiàn)狀

地下采選充一體化技術(shù)與傳統(tǒng)礦產(chǎn)資源開發(fā)技術(shù)最大的區(qū)別是“地下選礦廠”。針對(duì)地下選礦廠這一方面,國(guó)內(nèi)外新聞和學(xué)者都有過報(bào)道或研究。

早在二十世紀(jì)八九十年代,美國(guó)、蘇聯(lián)、秘魯、瑞典、加拿大、英國(guó)等國(guó)礦山開發(fā)受制于礦山惡劣地表環(huán)境、國(guó)防安全,將礦山選礦廠的破碎、磨礦設(shè)施布置于地表以下或山體之內(nèi)。21世紀(jì)后,德國(guó)、英國(guó)螢石礦山在地表以下布置破碎、浮選工藝進(jìn)行礦石的加工、生產(chǎn);近幾年,南非的Gekko設(shè)備廠家研究開發(fā)了Python地下采選充一體化系統(tǒng)設(shè)備,用于貴金屬金礦的選礦,Python地下采選充一體化系統(tǒng)設(shè)備體積小可布置在井下采礦巷道內(nèi),但選礦處理能力較小。近幾年,我國(guó)有些學(xué)者介紹了國(guó)內(nèi)外地下采選充一體化系統(tǒng)的情況,一些設(shè)計(jì)院和高等院校針對(duì)深部大型貧磁鐵礦開展了地下采選充一體化系統(tǒng)相關(guān)研究、設(shè)計(jì)工作。

(一) 傳統(tǒng)采選技術(shù)及存在問題

傳統(tǒng)的地下有色金屬礦采礦、選礦、尾礦、充填系統(tǒng)是將礦石加工設(shè)施、尾礦設(shè)施、充填站設(shè)施及其輔助設(shè)施布置在地表。采礦系統(tǒng)經(jīng)豎井、斜坡道、斜井或平硐由地表到達(dá)礦體,經(jīng)鑿巖、爆破、鏟裝、運(yùn)輸?shù)裙ば蚝螅椭恋孛孢x礦系統(tǒng);選礦系統(tǒng)布置在地表,通過破碎、磨礦、浮選、濃密、壓濾等工序?qū)⒉傻V系統(tǒng)運(yùn)送的礦石加工成精礦、尾礦,精礦用于外售,尾礦排至尾礦系統(tǒng),部分尾砂用于地下采空區(qū)的充填;充填系統(tǒng)靠近選礦系統(tǒng)布置在地表,通過水泥砂倉(cāng)、尾砂砂倉(cāng)、攪拌站和充填料輸送裝置完成地下采空區(qū)的充填。

采、選、尾、充在空間上是分離的,各生產(chǎn)系統(tǒng)間通過大設(shè)備、長(zhǎng)距離管道等完成生產(chǎn)連接,因此傳統(tǒng)地下有色金屬礦的采、選、尾、充系統(tǒng)占地面積大、征地費(fèi)用高、工藝復(fù)雜且流程長(zhǎng)、污染大、能耗高。傳統(tǒng)地下有色金屬礦的采、選、尾、充系統(tǒng)在環(huán)保要求高的區(qū)域已慢慢不適宜礦業(yè)開發(fā)。

(二) 深埋鐵礦產(chǎn)資源地下采選一體化技術(shù)及存在問題

深埋鐵礦產(chǎn)資源地下采選一體化技術(shù)依托深部礦產(chǎn)資源開發(fā),將地下采、選一體化系統(tǒng)布置地表深部,僅通過主提升井連通地表,地下選礦廠無(wú)單獨(dú)提升井或風(fēng)井直通地表,難以保證地下選礦廠硐室均具有2個(gè)安全出口,安全性較差。地下選礦廠布置依托采礦運(yùn)輸系統(tǒng)巷道階梯布置,采、選作業(yè)易于交叉,在人員、材料運(yùn)輸尤其是大件選礦設(shè)備運(yùn)輸存在困難。地下采、選系統(tǒng)共用通風(fēng)系統(tǒng),地下選礦廠通風(fēng)風(fēng)量要求大,易造成通風(fēng)系統(tǒng)管理困難。

(三) Python地下采選一體化技術(shù)及存在問題

Python地下采選一體化技術(shù)是在礦山的地下5m×5m的巷道內(nèi)將礦石粗碎、磨礦、篩分及重選或浮選設(shè)備安置在可移動(dòng)的鋼結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)之上并組裝為成套設(shè)備,在地下完成礦石破碎、浮選等選礦作業(yè),實(shí)現(xiàn)礦石短距離運(yùn)輸和精礦、尾砂的管道運(yùn)輸。

Python地下采選一體化技術(shù)只集成了選礦破碎、磨礦、重選或浮選設(shè)備,沒有集成占地面積較大的精礦、尾礦濃密過濾設(shè)備,也沒有集成充填站及水處理設(shè)施,不算真正意義上的采選充一體化系統(tǒng)。該技術(shù)設(shè)備需要在地下狹窄的巷道內(nèi)進(jìn)行設(shè)備安裝和選礦生產(chǎn),目前設(shè)備最大生產(chǎn)能力為50t/h,規(guī)模生產(chǎn)能力較小。該技術(shù)無(wú)充填、水處理設(shè)備,技術(shù)漿液管道運(yùn)輸能耗較大且無(wú)法實(shí)現(xiàn)水循環(huán)利用。該技術(shù)布置在地下巷道內(nèi)無(wú)單獨(dú)的通風(fēng)系統(tǒng),造成采礦通風(fēng)系統(tǒng)困難。

1、混合井;2、斜坡道(地下選礦廠系統(tǒng));3、回風(fēng)井(地下選礦廠系統(tǒng));4、地下破碎系統(tǒng);5、礦石緩沖倉(cāng);6、篩分細(xì)碎車間;7、磨礦車間;8、原礦濃縮車間;9、藥劑制備車間;10、浮選車間;11、尾礦濃縮車間;12、選別車間;13、精礦濃密車間(一);14、精礦過濾車間(一);15、精礦濃密車間(二);16、精礦過濾車間(二);17、污水處理系統(tǒng);18、充填站系統(tǒng);19、管子道;20、廢石轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)(窄軌車場(chǎng)、轉(zhuǎn)運(yùn)硐室);21、綜合維修車間—配品耗材庫(kù);22、高位水倉(cāng)。

二、有色金屬礦地下采選充一體化技術(shù)要求

地下采選充一體化系統(tǒng)的實(shí)施應(yīng)實(shí)現(xiàn)地下廢石的最大化和地表廢石的最小化,縮短礦石流的距離,降低開采邊界品位和提高回收率,使運(yùn)營(yíng)成本大大降低,實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)和環(huán)保的雙贏,才能實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。但地下采選充一體化實(shí)施還面臨著許多技術(shù)挑戰(zhàn):對(duì)大型、密集地下硐室開挖的技術(shù)要求;對(duì)進(jìn)料和出料變化時(shí)技術(shù)要求;地下選礦廠設(shè)計(jì)、工藝匹配性、選礦設(shè)備設(shè)計(jì)和布局技術(shù)要求等。

三、有色金屬礦地下采選充一體化技術(shù)特征

地下采選充一體化技術(shù)主要包括地下采礦提升及廢石轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)工程、地下破碎系統(tǒng)工程、地下選礦廠系統(tǒng)工程、充填系統(tǒng)工程及輔助生產(chǎn)設(shè)施。地下選礦廠整體空間位置位于礦體上方,圍繞混合井,呈環(huán)形階梯式分布。礦巖通過鏟運(yùn)機(jī)運(yùn)輸?shù)街髁锞D(zhuǎn)運(yùn)到混合井底部礦倉(cāng),集中提升到地下選礦廠水平的緩沖礦倉(cāng),再經(jīng)過帶式輸送機(jī)運(yùn)送到選礦廠硐室;充填系統(tǒng)與選礦廠系統(tǒng)相連,將合適的充填料濃度自流回填到采空區(qū);精礦經(jīng)過濃密最終通過混合井提升到體表。

采礦提升及廢石轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)工程依托豎井,布置有豎井井筒及其裝備、廢石轉(zhuǎn)運(yùn)車場(chǎng)等。采礦提升系統(tǒng)工程地表設(shè)施有井塔、井口房、生產(chǎn)水池、生活水池、地面窄軌車場(chǎng)等設(shè)施,均采用地埋方式,通過斜坡道與地面相連。

地下破碎系統(tǒng)工程布置在豎井底部附近的地下巖層之中,滿足礦石提升和地下選礦廠系統(tǒng)喂礦要求。

地下選礦廠系統(tǒng)工程根據(jù)有色金屬礦選礦工藝、漿液自流、安全、環(huán)保要求,將地下選礦廠系統(tǒng)布置在淺部地層之中,工藝設(shè)備應(yīng)位于獨(dú)立的通風(fēng)回路中,避免對(duì)地下空氣產(chǎn)生影響。碎礦緩存?zhèn)}緊貼豎井井筒,中細(xì)碎、磨礦車間布置在靠近緩存礦倉(cāng),其余選礦車間集中環(huán)形布置,依次布置中細(xì)碎車間、磨礦分級(jí)車間、浮選車間、濃縮車間、過濾車間及精礦庫(kù)等。

充填站系統(tǒng)及藥劑制備車間、生產(chǎn)水池、污水處理設(shè)施、配電房、綜合機(jī)修車間等根據(jù)輔助設(shè)施功能劃分,依托地下選礦廠系統(tǒng)在地下淺部地層中進(jìn)行布置,以便實(shí)現(xiàn)自流充填采空區(qū)功能。

地下采礦提升系統(tǒng)、地下選礦廠系統(tǒng)、充填系統(tǒng)工程和輔助生產(chǎn)設(shè)施均通過斜坡道與地面相連,具有獨(dú)立的通風(fēng)系統(tǒng)和第二安全出口。

四、有色金屬礦地下采選充一體化技術(shù)展望

有色金屬礦地下采選充一體化系統(tǒng)將礦產(chǎn)資源進(jìn)行系統(tǒng)式、集約式、原地式的開發(fā),可有效兼顧環(huán)保和經(jīng)濟(jì)的要求,將選礦廠整合到地下巖層中,可實(shí)現(xiàn)地下廢石的最大化和地表廢石的最小化,縮短了礦石流的長(zhǎng)距離轉(zhuǎn)運(yùn)和提升,可大大提高回收率,降低運(yùn)營(yíng)成本和對(duì)環(huán)境的影響,提高經(jīng)濟(jì)效益。本文闡釋了礦石從采場(chǎng)到地下選礦廠運(yùn)輸、尾砂從地下選礦系統(tǒng)到充填系統(tǒng)以及精礦從地下選礦系統(tǒng)提升到地表的技術(shù)要求和特征,對(duì)建設(shè)地下采選充全過程提供參考。

(作者系礦冶科技集團(tuán)有限公司高級(jí)工程師)

責(zé)任編輯:陳鑫

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