基于绿色开采的深部金属矿开采模式与技术体系研究

基于绿色开采的深部金属矿开采模式与技术体系研究

马杰

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摘要：绿色采矿是“绿水青山是金山银山”的充分体现。随着我国金属开采逐步向深部迈进，以及国家对资源和环境保护政策的实施和严格控制，深部金属矿山的绿色开采将成为矿业发展的新常态。为了适应国民经济发展的需要，实现金属矿山可持续稳定发展，本文回顾了国内金属矿山绿色开采发展的三个阶段，系统分析了深部金属矿山绿色开采面临的挑战，提出了金属矿山绿色开采模式，探索了深部金属矿山绿色开采“高效、无生态”的技术框架体系，介绍了金属矿山绿色开采的关键技术及应用，为深部金属矿山安全、高效、环保开采提供理论和技术支持。

关键词：绿色开采；深部金属矿；开采模式；技术体系

1 绿色开采模式内涵

1.1 绿色开采模式释义

“绿色开采”是一种长期发展理念，它源于循环经济和清洁生产，旨在将绿色发展理念贯彻到矿产资源开发利用的全过程，实现资源、环境、经济和社会效益的和谐统一。

过去，当我们谈到绿色采矿模式时，采矿企业往往被视为被动的环保主义者，他们认为实施绿色采矿并不能给采矿企业带来直接的利益，但企业必须为环保付出代价。管理。矿业公司很难自动实施绿色采矿。这种观点忽视了企业可持续发展的需要，错误地反对矿业和矿业公司。

在市场经济中，企业的长远发展不是短期的盈利，而是持续盈利的能力。如果矿业公司选择破坏自然环境来降低采矿成本，就等于收获了所有的资源。因为不健康的工作场所会降低工作对员工和潜在员工的吸引力，并且在很大程度上会对公司和整个行业的福祉产生负面影响。随着时间的推移，企业将面临找工困难、技术人才短缺和劳动力成本上升的问题。政府推动绿色矿业，建设绿色矿山，实际上有助于矿业克服人才危机，实现可持续发展。国内多家矿业企业知名领导早已深知绿色矿山在企业长远发展中的重要性，积极响应绿色矿山建设号召，发展绿色矿山技术，扩大经济和一般的社会福利。

1.2绿色开采模式遵循的原则

1.2.1可持续盈利原则

绿色矿业的实施将降低矿业企业的短期利润，这是一个必然的事实。然而，从长远来看，实施绿色开采可以提高企业的经济和社会效益，带来可持续的利润。一个成功的绿色矿业模式应该能够根据不同类型矿山的特点，为企业制定不同的发展战略和实施路径，使矿业企业能够获得可持续的利润。不符合可持续利润原则的绿色采矿模式将难以被矿业企业接受，也无法成功实施。

可持续利润原则符合可持续发展的理念。绿色开采不是一项简单的矿山绿化环保工程，而是通过矿产资源的高效利用、节能降耗、循环利用，“绿色开采”的理念贯穿于整个生产过程，实现经济效益、社会效益、环境效益和资源效益的协调统一。

可持续利润原则是绿色开采模式的前提。矿业企业的生产利润在很大程度上取决于矿石价格。矿石价格的波动将直接影响企业的经济效益。为了实现可持续的利润，矿业企业应该帮助他们在矿石价格较低的时候仍然盈利。因此，绿色开采模式应提高企业的开采效率和资源综合利用率。仅增加污染物处理设施而不带来利润的绿色技术改造不符合可持续盈利原则，不能视为合格的绿色采矿模式。

1.2.2 循环经济原则

循环经济概念是绿色采矿概念的来源之一，绿色采矿概念最早由美国经济学家肯尼斯·巴尔丁于20世纪60年代提出。循环经济的本质是提高生态环境的利用效率。所有资源的回收和再利用，具体来说，是为了减少消耗的资源量，再利用已使用的资源，并优化资源利用的质量。

2 绿色开采模式

2.1 按矿山生命周期划分

2.1.1源头预防类型。源头预防模式侧重于生产顺序方面的采矿前端过程。例如，选择合适的金属矿山深部开采方法，降低矿石贫化率，从源头上减少废石；将废石分离环节置于地下，选用废石进行地下填筑，实现“废石不出井”。在矿山生命周期中，源头预防模式关注矿山规划和建设阶段，提倡在早期阶段建设尾废物处理设施，并制定详细的尾废物处理和环境保护计划。政府为控制矿山环境污染而采取的措施，如环境影响评估（EIA）、颁发许可证、设立矿山地质环境治理和恢复基金，都是为了实施源头预防。

2.1.2末端处理类型。末端处理模式的核心思想是对矿山生产最后环节进入自然环境的污染物进行处理，使其达到可向环境排放的环保标准。在金属采矿中，末端处理体现为采矿和选矿产生的废水和废气经集中净化处理后的排放；采矿过程中，废石和尾矿应按环保要求堆放，尾矿库容量耗尽后，应按要求关闭，并进行生态绿化或复垦。

该模型只需在污染物进入环境前的最后一个环节采取处理措施，具有思路简单的优点。然而，也需要大规模的污染物处理设施，在最终处理之前扩散的污染物无法消除。对于产生更多污染物的大中型金属矿山，处理效果有限。

2.2 按尾废处置方式划分

金属尾矿的处置主要包括资源利用、充填和堆存。因此，根据处置方式，可将其归纳为四种类型：资源利用主导型、全尾砂充填主导型、生态处置无害化堆存主导型和复合型。其中，复合型是指由两种或两种以上处置方法主导的模式。例如，山东平度金矿细粒地下充填和粗粒尾矿资源利用属于复合型。

2.2.1 以资源利用为导向。这种绿色开采模式充分利用了尾矿作为资源，增加了尾矿加工厂和废石加工场，并将尾矿变成了可供销售的产品。资源利用的主导模式需要研究尾废物的特性，提炼其中的有用矿物，开发和生产市场所需的产品，并找到消化和处置尾废物的渠道。一般来说，资源利用的方式多种多样，包括重新选择有价值的配料、建筑材料、路基材料、陶瓷材料、石材等，以及生产水泥、微晶玻璃、3D打印材料等。

有价成分的再浓缩受到选矿条件、冶炼技术和设备的限制，尾矿中还残留着许多稀有元素、有价金属和其他有用成分。通过采矿技术的更新和设备的升级，有可能重新选择和回收尾矿中的有用矿物和稀有元素成分，取得更好的经济效益。以金矿为例。2013年，中国金矿尾矿总量为12.98亿吨，尾矿的主要成分为SiO2，以及少量的金、银和铜。江西某蚀变岩型金矿浮选尾矿采用螺旋溜槽和振动台联合重选工艺进行重选，金的总回收率达到23.70%。通过溜槽膜粘金工艺进一步回收汉阴金矿尾矿中的金，使尾矿中的金品位低于0.04 g/T。元邑兴寨金矿尾矿中含有金、银、锌等多金属。采用浮选-氰化浸出-锌粉置换-尾矿再浓缩工艺，综合回收现金、银和锌。

2.2.2全尾砂充填主导型。以全尾砂充填为主的绿色采矿模式的主要思想是利用废石和尾砂作为矿山充填骨料。目前，最流行的技术是全尾砂充填技术。通过浓缩工艺和添加一定的胶凝材料，可以实现金属矿山粗、细尾矿的充分利用，理论利用率可达100%。因此，全尾砂充填已逐渐成为主流充填技术。然而，由于地下充填的采空区有限，大多数矿物（如金矿）仍然无法使用全部尾矿，采用全尾矿充填的主导模式。

结束语

根据开采模式、伴生资源、尾矿和生产规模，可划分绿色采矿模式类型。 其中，开采方式和产量取决于矿山的内部条件。 根据以铁矿石、锰矿为代表的矿山相关资源和残渣的特点，铁矿石的产量在50%左右或更少，能够利用90%以上残渣充填的矿山是最好的方法。 以铜矿、金矿为代表的无废矿山，残渣率在90%以上的矿山适合资源的最佳利用； 一些矿山有有用的矿物残留物，但没有能力加工适合无害和环境问题的资源。

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