有色金屬礦山生態工業途徑探索范文

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一、二級生態工業原理

礦山工業系統可分為采礦作業、選礦作業和廢物處理三個子系統。礦山生態工業的目的就是要實現自然資源和能源的最合理化、經濟效益最大化和對人類和環境危害的最小化。基于二級生態工業原理，有色金屬礦山二級生態工業模式可簡化為如圖1所示的模式：由圖1可以看出，為實現礦山工業資源的有限輸入和工業廢物的有限輸出的目的，要求在采礦作業、選礦作業、廢物處理子系統之間以及內部進行廢物的減量化、再生利用以及再循環。

二、有色金屬礦山二級生態工業途徑

1礦山清潔生產

有色金屬礦山二級生態工業應以礦山生產過程為出發點，通過對生產過程的源頭預防和生產過程控制，實現資源、能源消耗的最小化和廢物產生的最小化。礦山生產工藝和主要廢物產生環節如圖2所示：由圖2可以看出，礦山生產包括掘進、礦物開采、運輸、碎礦與磨礦、分選、尾礦和廢石貯存等過程。在各過程中，需要消耗的資源有水、炸藥、木材、水泥、沙子等，消耗的能源包括電、油等，產生的廢棄物包括廢石、尾礦、廢水、粉塵以及廢石堆場的淋濾液等。礦山清潔生產就是針對礦山生產過程，按照清潔生產審核程序，找出能耗高、物耗高、污染重的環節和部位，基于技術工藝、設備、管理、控制、員工、產品、原輔材料和能源、廢物八個方面，分析其原因，并尋找解決辦法，通過源頭削減和過程控制達到減少原輔材料的消耗、能源消耗及減少或避免廢物的產生和排放的目的。礦山清潔生產模式如圖3所示。

2廢物產生的預防

礦山產生的廢物主要為廢水和固體廢物，因此，預防廢物產生包括廢水預防和固體廢物預防兩個方面。廢水預防，就是要減少礦坑水、廢石場淋濾液以及選礦廢水的產生量。對于礦坑水，應避免地表水的進入，減少礦坑涌水，采礦過程做到合理用水；對于廢石場淋濾液，應減少雨水進入堆場；對于選礦廢水，要嚴格控制磨礦、分級、選別以及尾礦輸送等環節的濃度，減少廢水的產生。固體廢物的預防，就是在礦山生產過程中減少廢石和尾礦的產生量。對于采礦過程產生的廢石，宜合理規劃巷道和豎井，減少廢石的剝離量，降低原礦的貧化率；在選礦過程中，應提高目的礦物的回收率，增加有價組分的回收，降低尾礦的產生量。

3礦山廢物的循環利用

礦山固體廢物的利用包括廢石和尾礦的利用以及廢石和尾礦中有用組分的回收利用兩部分。（1）礦山廢石和尾礦的利用礦山廢石和尾礦主要回用于采礦作業，其利用途徑如圖4所示：要實現廢石的零排放，不但要盡量減少廢石的產生，還需要以礦山系統為基礎充分利用廢石，以避免或減少廢石的排放。采用廢石和尾礦作為采礦區的充填材料，可以大幅度降低廢石和尾礦的排放。廢石和尾礦的井下填充，是我國有色金屬礦山廢石和尾礦利用的主要途徑。目前，我國銅綠山銅鐵礦、武山銅礦、紅透山銅礦等礦山均采用廢石和尾礦作為充填材料。此外，礦山廢石和尾礦的處理還應推廣應用充填采礦工藝技術，提倡廢石不出井；采用塵源密閉、局部抽風、安裝除塵裝置等措施，防治破碎、篩分等選礦作業中的粉塵污染；對采礦活動所產生的固體廢物，應使用專用場所堆放，并采取有效措施防止二次環境污染及次生地質災害；積極推廣尾礦的貯存和綜合利用等。（2）廢石和尾礦中有用組分的回收利用有色金屬礦山固體廢物既是一種污染物，也是一種可以利用的資源，對廢石和尾礦中的有用組分進行回收是實現廢物資源化和減少礦山廢石和尾礦污染環境的重要手段。如德興銅礦將一個廢石容量4億t的廢石場和另一個廢石容量7億t的廢石場建成兩個銅堆浸廠，年產銅分別為200t和2000t。據初步估算，所有廢石堆浸服務期限約為40～50a，可回收約30.8萬t銅。美國有色金屬礦山的資源綜合利用率為76%～90%，比我國高3%～17%。

廢水直接回用或經過處理后回用，可以最大限度地利用廢水，既能減少廢水的排放量，減輕環境污染，又能減少新水補充，節省水資源，解決日益緊張的供水問題。礦山廢水的產生和回用方式如圖5所示：廢水的回用，包括直接回用和間接回用。如尾礦庫廢水回用于選礦或采礦過程；酸性礦坑水和堆場淋濾液回用于選礦過程，改變選礦的工藝條件或中和選礦廢水的堿度。如某銅礦將酸性廢水回用于選硫過程，硫回收率能達到90%以上[4]。某金銅礦山采用反滲透工藝處理酸性廢水，通過兩段處理，水回收率為36.79%，實現了廢水的凈化回收。[5]廢水的利用還包括堆廢水中污染物組分的回收利用。如對礦山含銅酸性廢水，采用石灰調pH—鐵屑置換—石灰沉淀法進行試驗。結果表明，廢水中的銅經鐵屑置換后，形成的海綿銅品位為20.53%，廢水中銅回收率達到96.7%[6]。采用反滲透工藝處理含銅酸性廢水，利用硫化沉淀處理反滲透濃縮液，沉淀物銅品位為26%，銅回收率達74%[5]。

4最小量廢物的必要處置

對于礦山生產過程中產生的最小廢物，應進行必要處置，以避免或降低其對環境的危害。由于選礦廢水可以全部回用于選礦過程，因此最小量的廢水主要為礦坑水和堆場淋濾液。由于礦坑水和堆場淋濾液呈酸性，含有重金屬離子，因此，對于此類廢水的必要處置應采用中和沉淀法，處理后廢水回用于采礦和選礦生產過程或排放。對于最小量的固體廢物，如廢石堆、尾礦庫，宜隔絕空氣和雨水，避免廢石和尾礦的風化、氧化以及微生物作用，減少酸性廢水和重金屬污染物的產生，其方法主要有噴灑瀝青、泥土覆蓋、種植植被等。礦山開采企業應采用采（選）礦—排土（尾）—造地—復墾技術，將廢棄地復墾計劃納入礦山的日常生產與管理，實現礦山廢棄地的復墾。

三、結語

構建二級生態工業模式的有色金屬礦山生產系統，是礦山解決生產過程所面臨的資源短缺和環境污染問題的最佳模式。有色金屬礦山二級生態工業的具體實現途徑是礦山清潔生產、廢物產生的預防、廢物的循環利用及最小量廢物的必要處置。（本文作者：楊高英單位：河北建材職業技術學院）