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稀土礦采礦方法匯總十篇

時(shí)間:2023-09-26 09:10:38

序論:好文章的創(chuàng)作是一個(gè)不斷探索和完善的過(guò)程,我們?yōu)槟扑]十篇稀土礦采礦方法范例,希望它們能助您一臂之力,提升您的閱讀品質(zhì),帶來(lái)更深刻的閱讀感受。

篇(1)

 

廣西崇左市六湯稀土礦屬于南方離子吸附型稀土礦床,采用先進(jìn)的原地浸出工藝進(jìn)行開(kāi)采。主要應(yīng)用礦床中的稀土離子具有可交換、吸附的特性,在浸出液的作用下被交換吸附出來(lái),達(dá)到開(kāi)采利用的母的。原地浸出工藝涉及礦床地質(zhì)學(xué)、水文地質(zhì)學(xué)、采礦、選礦、冶煉、化學(xué)、流體力學(xué)、環(huán)境科學(xué)、安全科學(xué)等多專(zhuān)業(yè)的綜合性學(xué)科。在開(kāi)采過(guò)程中不破壞地貌、不產(chǎn)生礦石搬運(yùn)、不產(chǎn)生排土問(wèn)題,直接從礦床中回收有價(jià)金屬,屬于綠色開(kāi)采工藝。根據(jù)其開(kāi)采工藝條件,在生產(chǎn)過(guò)程中,依然存在著如何提高回收率及更好保護(hù)環(huán)境的問(wèn)題。本文就崇左市六湯稀土礦開(kāi)采過(guò)程中對(duì)回收率及環(huán)境影響的影響因素進(jìn)行分析并提出解決的方法。

1、崇左市六湯稀土礦的開(kāi)采工藝

本礦山采用原地浸出工藝,其工藝技術(shù)路線(xiàn)為:網(wǎng)井布液、靜壓滲液、負(fù)壓封底、綜合收液:即將浸礦液通過(guò)網(wǎng)格布置的注液井注入天然埋藏條件下的風(fēng)化礦體;浸礦液在靜壓滲浸條件下,在滲流場(chǎng)中滲透,礦石由非飽和狀態(tài)過(guò)渡到飽和狀態(tài),滲流場(chǎng)由不穩(wěn)定過(guò)渡到穩(wěn)定狀態(tài),進(jìn)而產(chǎn)生穩(wěn)定流動(dòng)。在此過(guò)程中環(huán)境,浸礦液中的陽(yáng)離子與礦物中的稀土離子發(fā)生交解作用,稀土離子進(jìn)入溶液,形成稀土母液;浸出的稀土母液或沿天然基巖隔水層面流向集液溝,并匯集到集液池,或向負(fù)壓收液面集中(即礦層底部收液坑道),并沿負(fù)壓收液系統(tǒng),最后匯集到集液池,再輸送到水冶車(chē)間進(jìn)行處理:母液凈化后加入沉淀劑使稀土沉淀,然后將稀土沉淀物過(guò)濾,灼燒而得到混合氧化稀土。原山浸析采礦工藝流程,如下圖:

2、開(kāi)采過(guò)程中,影響回收率的因素及應(yīng)對(duì)措施

2.1 根據(jù)本礦山應(yīng)用的原地浸出開(kāi)采方案,可以知道,對(duì)于稀土的回收主要是通過(guò)浸出液在流經(jīng)含稀土礦的礦層時(shí),稀土離子與浸出液中的陽(yáng)離子(NH4+)產(chǎn)生交換,稀土離子隨著浸出液(母液)一起集中回收。具體表現(xiàn)為:浸出液從注液井(孔)中,沿風(fēng)化礦物的孔隙進(jìn)入礦體,并附著在吸附了稀土離子的礦體表面;溶液在重力和壓力作用下,在孔隙和裂隙中擴(kuò)散,并擠出孔裂隙水;溶液中活動(dòng)性更強(qiáng)的陽(yáng)離子與礦物表面的稀土離子發(fā)生交換解析作用,并使稀土離子進(jìn)入溶液,生成孔裂隙稀土母液,形成原地浸析層;不斷加注的新鮮溶液,擠出已發(fā)生了交換作用的稀土母液,并與礦物里層尚未發(fā)生交解作用的稀土離子,發(fā)生交解作用。擠出的地下水及形成的母液到達(dá)礦體地下水位后, 逐步提高原地浸出采場(chǎng)內(nèi)的地下水位,形成原地浸析采場(chǎng)內(nèi)的母液飽和層,當(dāng)飽和層所形成的地下水坡度達(dá)到一定的角度(>15°)時(shí),可形成采場(chǎng)內(nèi)較穩(wěn)定的母液地下徑流, 在水封閉的條件下,在整個(gè)原地浸析過(guò)程(注液與注頂水過(guò)程)中,母液流向設(shè)置在采場(chǎng)下部的集液溝中。在這過(guò)程中,稀土回收率的影響因素有:①浸出液與礦床中稀土的接觸和交換問(wèn)題(即浸出率問(wèn)題)。②浸出排管、孔深、孔距、注液方式等原因,而導(dǎo)致浸出時(shí)存在浸出盲區(qū)。③在注液后,浸出液往浸出區(qū)外漂移,使得母液回收率低。

針對(duì)上述三點(diǎn),通過(guò)試驗(yàn),采用如下應(yīng)對(duì)措施:采用增加布液點(diǎn)、減小孔深、孔距和孔徑、減少加液量等方法,即采用低液固比、高濃度浸出劑、多布液點(diǎn)、少加液量的方法,浸出液按照“先上后下”、“先濃后淡”、“先液后水”的三先原則注液,可以減小浸出盲區(qū), 提高浸出率論文格式。采用從生產(chǎn)井抽取的液量要略大于注入的液量(這樣就給礦體中的液體施加了一個(gè)向生產(chǎn)井流動(dòng)的動(dòng)力);在礦體周邊注入聚合物, 做一道注漿幃幕(防止浸出劑向礦體外漂移);圍繞礦體周邊鉆一些保護(hù)井, 向這些井注入水,把浸出劑驅(qū)回礦體;利用監(jiān)測(cè)井監(jiān)測(cè)可能發(fā)生的浸出劑的漂移,以便及時(shí)采取預(yù)防措施,防止浸出液產(chǎn)生向浸出區(qū)外漂移。有效地保證了母液的收集。

2.2沉淀過(guò)程中對(duì)回收率的影響及對(duì)應(yīng)措施

對(duì)于整體礦山而言,除了開(kāi)采過(guò)程中的浸出率、母液收集率對(duì)稀土回收率的影響外,在沉淀過(guò)程中也有損失。在浸出的母液當(dāng)中含有很多的非稀土雜質(zhì),為保證產(chǎn)品的質(zhì)量,在沉淀前必須先除雜。在除雜的過(guò)程中環(huán)境,會(huì)有部分稀土隨著雜質(zhì)沉淀而產(chǎn)生裹脅損失。對(duì)此類(lèi)損失,采用的措施為:①在原地浸出時(shí)控制浸出劑的濃度及酸度,盡量減少母液中的雜質(zhì);②在除雜過(guò)程中嚴(yán)格控制沉淀劑的質(zhì)量和數(shù)量,并嚴(yán)格控制PH值,盡量減少裹帶損失。母液經(jīng)除雜完成后成為合格的稀土母液,合格母液加入碳銨沉淀形成碳酸鹽沉淀,最后將碳酸鹽沉淀經(jīng)板框壓濾機(jī)過(guò)濾即得到碳酸稀土產(chǎn)品。在這個(gè)過(guò)程中產(chǎn)生的損失主要為:在沉淀工序時(shí)因沉淀不完全而造成稀土損失;在壓濾工序時(shí)有少量的稀土碳酸鹽細(xì)粒透濾,形成壓濾脫水損失。針對(duì)此類(lèi)損失,采用的措施有:①在碳銨沉淀時(shí),控制母液的稀土濃度、PH值、碳銨的添加狀態(tài)、加入量及加入方式,使其結(jié)晶良好;②在壓濾時(shí)選用合適的濾布,并將濾液放到沉淀池,使微小顆粒進(jìn)行再沉淀。

3、開(kāi)采過(guò)程中,影響環(huán)境的因素及應(yīng)對(duì)措施

原地浸出技術(shù)屬于綠色開(kāi)采技術(shù),但在開(kāi)采的過(guò)程中,如操作不當(dāng),也會(huì)產(chǎn)生環(huán)境事故。主要產(chǎn)生的環(huán)境事故為:山體滑坡和母液滲漏。

產(chǎn)生環(huán)境事故的主要原因有:①在離子交換過(guò)程中,部分細(xì)粒粘土隨著浸出液一起流走,改變了礦層的力學(xué)性質(zhì),使巖體變得疏松;②由于注液時(shí)液面控制不當(dāng),使浸出液與表土發(fā)生明顯的激烈化學(xué)反應(yīng),產(chǎn)生大量氣泡,并使表土不斷遭到侵蝕、剝落,堵塞微細(xì)孔,使浸出液在表土匯集,下滑力大于礦層的結(jié)構(gòu)力;③出現(xiàn)穿井現(xiàn)象,注入的溶液不再是滲流,而是穿流,加大了對(duì)礦層破壞能力;④最后灌頂水時(shí)流量及位置不當(dāng),使本因交換而結(jié)構(gòu)力降低的礦層的壓力過(guò)大。⑤集液溝滲液面不夠或沒(méi)有挖穿全風(fēng)化礦層,使礦層飽和水位不斷升高環(huán)境,增大了巖體的負(fù)荷。

根據(jù)上述對(duì)環(huán)境影響的原因,采用如下的應(yīng)對(duì)措施:①注液井中注液面要嚴(yán)格控制在表土層以下,禁止浸出液注入表土層與全風(fēng)化層的過(guò)濾帶中,以免發(fā)生氣泡堵塞與固體堵塞現(xiàn)象;②增加集液溝滲液面積,并在開(kāi)挖時(shí)一定要將全風(fēng)化礦層挖透,并使其在全風(fēng)化礦層有一定高度的滲液面;③開(kāi)挖集液副溝并對(duì)集液溝進(jìn)行支護(hù),保證其牢固,防止出現(xiàn)事故而導(dǎo)致母液滲漏;④做好防洪設(shè)施,把排洪系統(tǒng)按當(dāng)?shù)刈畲笥炅吭O(shè)計(jì)施工;⑤保證浸出液通暢同時(shí),嚴(yán)格控制注液井液面高度;⑥在礦體周?chē)嗷炷翗叮Wo(hù)好礦體。

4、結(jié)語(yǔ)

原地浸出技術(shù)屬于綠色開(kāi)采技術(shù),適合于崇左六湯稀土礦的開(kāi)采,在開(kāi)采的過(guò)程中,只要密切關(guān)注到上述對(duì)回收率及環(huán)境影響的因素,并做好相應(yīng)的防范措施,就能有效地保護(hù)了環(huán)境,具有很好的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益及環(huán)境效益。 使企業(yè)成為環(huán)境友好型、資源節(jié)約型的企業(yè)。

參考文獻(xiàn)

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[3]湯洵忠,李茂楠,楊殿.原地浸析采礦方法在龍南稀土礦區(qū)的推廣與應(yīng)用.見(jiàn):第六屆全國(guó)采礦學(xué)術(shù)會(huì)議論文集.中國(guó)礦業(yè),1999:96~98

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[5]礦產(chǎn)資源綜合利用手冊(cè)編輯委員會(huì)礦產(chǎn)資源綜合利用手冊(cè)[M] 北京:科學(xué)出版社,2000

篇(2)

稀土基本可分為鈰組稀土和釔組稀土,其中鈰組稀土又稱(chēng)為輕稀土,主要包括鑭、鈰、鐠、釹、钷、釤、銪,不少?lài)?guó)家都有儲(chǔ)存。釔組稀土又稱(chēng)為重稀土,主要包括釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿、镥、釔。重稀土不僅儲(chǔ)量少,缺口大,而且可替代性也小,更加緊缺,是名副其實(shí)的稀土中的稀缺品。美國(guó)、印度、澳大利亞、加拿大、南非、馬來(lái)西亞等國(guó)家雖然也有大量的稀土礦存在,不過(guò),大部分是輕稀土,全球70%以上重稀土分布在我國(guó)南方的江西、廣東、廣西等七省份,且品位高,類(lèi)型齊全,易于采選,是我國(guó)南方地區(qū)獨(dú)有的珍稀礦種。特別是分布在江西尋烏等地的風(fēng)化淋積型稀土礦中的釓、鐿分別比美國(guó)芒頓帕斯氟碳鈰礦中含量高12倍和20倍;世界上釔資源主要分布在中國(guó),江西龍南等地的磷釔礦儲(chǔ)量是國(guó)外釔工業(yè)儲(chǔ)量的4倍,是美國(guó)的47倍。可以說(shuō),我國(guó)重稀土資源不論其資源量還是元素種類(lèi)與配分形式都是世界上任何國(guó)家無(wú)法比擬的。

近年來(lái),西方國(guó)家不滿(mǎn)中國(guó)的出口配額限制政策,并不斷向中國(guó)施壓,目的不在于除中國(guó)以外,美國(guó)、俄羅斯、澳大利亞、印度、南非等國(guó)都有分布的輕稀土,而是為了獲得全世界都緊缺的重稀土資源。

重稀土因?yàn)槠鋸V泛應(yīng)用于鋼鐵、玻璃、陶瓷、電子、石油等各種行業(yè),被稱(chēng)為“超級(jí)工業(yè)味精”,是日本和美國(guó)制造尖端武器必不可少的原料。以“鏑”為例,凡是激光、核反應(yīng)堆、計(jì)算機(jī)硬碟、汽電共生引擎等,都必須要使用鏑,而世界上只有中國(guó)有,在其他國(guó)家?guī)缀鯖](méi)有發(fā)現(xiàn)過(guò)可采的儲(chǔ)量。

從售價(jià)來(lái)看,輕稀土與重稀土相比更是不可同日而語(yǔ)。以2011年3月25日的價(jià)格為例,輕稀土類(lèi)產(chǎn)品價(jià)格如氧化鐠和氧化釹分別達(dá)到45.9萬(wàn)元/噸和57.5萬(wàn)元/噸;重稀土類(lèi)產(chǎn)品如氧化鏑和氧化鋱價(jià)格分別為2842.5元/千克和4900元/千克。在產(chǎn)量上,鈰的品位高達(dá)50,而鏑的品位只有5。

但令人遺憾的是,中國(guó)在控制稀土出口配額的同時(shí),并沒(méi)有對(duì)輕稀土與重稀土進(jìn)行細(xì)分,采取的辦法是輕重不分的一刀切政策。籠統(tǒng)的限制措施無(wú)法起到保護(hù)稀缺資源的作用,雖然獲得配額的稀土企業(yè)在輕重稀土的生產(chǎn)和流通上有所側(cè)重,但由于國(guó)內(nèi)生產(chǎn)商之間的產(chǎn)品調(diào)配不受限制,以及非正規(guī)途徑開(kāi)采、生產(chǎn)的重稀土屢禁不止,實(shí)際上每年利用出口配額指標(biāo)出口的重稀土遠(yuǎn)比實(shí)際的配額數(shù)量多。國(guó)外進(jìn)口商想盡辦法,最終總是可以獲得鋱、鏑、釔等重稀土的進(jìn)口。在旺盛的市場(chǎng)需求下,重稀土的“高附加值”特性愈發(fā)明顯,很多國(guó)內(nèi)企業(yè)追逐高額利潤(rùn),通過(guò)擠壓輕稀土的出口配額,來(lái)增加重稀土的出口量,于是,儲(chǔ)量越少的重稀土反而出口得越多。在配額不細(xì)分的現(xiàn)狀下,形成了國(guó)家“鼓勵(lì)”出口重稀土的反效應(yīng),致使重稀土大量流失。

重稀土不能承受之重

我國(guó)是世界上唯一能夠提供全部17種稀土元素的國(guó)家,但由于肆意揮霍和浪費(fèi),流失的數(shù)量相當(dāng)驚人。據(jù)業(yè)內(nèi)人士反映,中國(guó)稀土資源儲(chǔ)量越來(lái)越少,既不是用得多,也不是賣(mài)得多,而是在生產(chǎn)過(guò)程中浪費(fèi)得多。除了貧礦漏采導(dǎo)致稀土資源流失外,尾礦浪費(fèi)也是稀土流失的主要原因之一。在稀土元素提取的過(guò)程中,加入酸的濃度和量不容易控制,原礦中的稀土元素很難被完全溶解出來(lái),一般的資源開(kāi)采者,只是把容易分離的稀土元素分離了出來(lái),而剩下不太容易分離的,不進(jìn)行后續(xù)提取,直接和廢渣一起被丟棄。目前,我國(guó)稀土資源已經(jīng)處于一個(gè)危險(xiǎn)的資源安全臨界點(diǎn)。商務(wù)部相關(guān)數(shù)據(jù)顯示,中國(guó)稀土儲(chǔ)量在1996-2009年間大跌37%,只剩2700萬(wàn)噸,若是按照現(xiàn)有生產(chǎn)速度,我國(guó)的重稀土儲(chǔ)備僅能維持15-20年。

稀土出口配額輕重不分,不僅導(dǎo)致資源流失和浪費(fèi),而且給我國(guó)生態(tài)環(huán)境帶來(lái)極大壓力。分布于我國(guó)南方七省份的重稀土,大多是露天礦,這種礦開(kāi)采容易,分離程序簡(jiǎn)單,采礦進(jìn)入門(mén)檻比較低,因此盜采濫挖現(xiàn)象很?chē)?yán)重。受技術(shù)水平限制,很多企業(yè)圖省事,一味追求利潤(rùn),不考慮環(huán)境保護(hù),在生產(chǎn)、選礦各個(gè)環(huán)節(jié)大量使用化學(xué)藥劑并產(chǎn)生大量廢水,這些廢水包含了近百種化學(xué)藥劑,其中還有放射l生物質(zhì),對(duì)植被和生態(tài)構(gòu)成極大威脅。

上世紀(jì)70年代,主要采用食鹽浸取和草酸沉淀的混合稀土提取工藝(所謂草酸,就是家里用的馬桶去污劑)。這種方式一度被喻為“搬山運(yùn)動(dòng)”,即用硫酸銨把山上泥土里的稀土交換出來(lái),再收集浸出液簡(jiǎn)單過(guò)濾分離后曬干成稀土原礦,草酸有毒,而硫酸銨長(zhǎng)期使用會(huì)導(dǎo)致土壤酸化板結(jié)。開(kāi)采1噸稀土原礦大概要5噸硫酸銨,反復(fù)地將硫酸銨往山體上澆注,山體最終變得滿(mǎn)目瘡痍。從1995年開(kāi)始,采礦方法有了大幅改進(jìn),很多礦開(kāi)始采用原地浸礦新工藝,然而,因受地質(zhì)構(gòu)造條件、資金等因素的限制,新工藝在部分地區(qū)難以實(shí)施,部分礦區(qū)仍采用池浸(或堆浸)工藝(搬山工藝)開(kāi)采,造成資源浪費(fèi)、水土流失和環(huán)境污染。據(jù)專(zhuān)家反映,每開(kāi)采1噸稀土,要破壞200平方米的地表植被,剝離300平方米的地表土層,產(chǎn)生2000立方米尾礦,每年造成1200萬(wàn)立方米的水土流失。池浸(或堆浸)工藝開(kāi)采稀土獲得的全部銷(xiāo)售收入,根本不足以彌補(bǔ)恢復(fù)植被和生態(tài)環(huán)境的費(fèi)用。實(shí)際上,即使先進(jìn)的原地浸礦法,對(duì)環(huán)境也存在極大隱患,―旦藥液進(jìn)人地下水和農(nóng)田,后果不堪設(shè)想。

走私之痛

商務(wù)部首次啟動(dòng)輕重稀土分類(lèi)管理,從而壓縮重稀土的出口份額,有利于降低重稀土的出口數(shù)量,避免重稀土的資源流失。但是,只要有配額制度,就會(huì)有走私。美日等發(fā)達(dá)國(guó)家之所以對(duì)重稀土垂涎欲滴,是因?yàn)橹叵⊥翆?duì)于某些專(zhuān)業(yè)技術(shù)用途而言是必不可少的原料,從全球來(lái)看,未來(lái)稀土消費(fèi)的主要增長(zhǎng)點(diǎn)在釹鐵硼、鎳氫動(dòng)力電池和熒光稀土燈三個(gè)領(lǐng)域,即對(duì)鐠、釹、鏑、鋱、銪、釔等元素需求較大。盡管美日等國(guó)投入大量資金開(kāi)展新型高性能磁體、重稀土的課題研究,但這需要一個(gè)長(zhǎng)期過(guò)程,短期內(nèi)不會(huì)有明顯成效。我國(guó)稀土產(chǎn)量供應(yīng)全球90%以上的需求量,但每年生產(chǎn)的重稀土非常有限,絕大部分都為輕稀土。為重稀土單獨(dú)設(shè)置配額(重稀土占配額總量的15%,輕稀土占85%),最終將令這類(lèi)稀土變得更加稀缺,國(guó)際市場(chǎng)價(jià)格和利潤(rùn)空間必將上漲。據(jù)業(yè)內(nèi)權(quán)成人士透露,2011年國(guó)外企業(yè)從中國(guó)獲得稀土產(chǎn)品超過(guò)5萬(wàn)噸,而海關(guān)統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)不到15000噸,大量的稀土都通過(guò)非正常途徑出境,這其中被走私出去的大量產(chǎn)品都屬于重稀土。

稀土走私的招數(shù)可謂花樣翻新。有的按照顏色、形狀類(lèi)似的產(chǎn)品去申報(bào),或者是轉(zhuǎn)到檢測(cè)力量薄弱的小港口出關(guān)。常見(jiàn)的如蒙混成氧化鐵、大理石、去污粉和石灰粉等,甚至有的貿(mào)易商把重稀土原料做成最簡(jiǎn)單的杯子或者碗,以工藝品的名目報(bào)關(guān)出口。

因此,從根本上扭轉(zhuǎn)重稀土資源岌岌可危的嚴(yán)峻局面,應(yīng)當(dāng)從多個(gè)環(huán)節(jié)人手,運(yùn)用多重戰(zhàn)略手段,調(diào)整產(chǎn)業(yè)布局,使重稀土資源得到應(yīng)有的保護(hù)。

篇(3)

我國(guó)有色金屬礦山貧礦多,富礦少;小礦多,大型、特大型礦少,礦產(chǎn)資源缺口嚴(yán)重,金屬礦開(kāi)采技術(shù)的高低直接影響到我國(guó)國(guó)防安全和全面小康社會(huì)的建設(shè)[1]。現(xiàn)階段我國(guó)部分礦山采掘設(shè)備實(shí)現(xiàn)了大型化、自動(dòng)化和智能化,采礦工藝實(shí)現(xiàn)連續(xù)或半連續(xù)化,礦山生產(chǎn)與管理廣泛應(yīng)用了計(jì)算機(jī)技術(shù)[2],有力地促進(jìn)了金屬礦開(kāi)采工業(yè)的發(fā)展。

1 我國(guó)有色金屬礦山狀況

1.1我國(guó)有色金屬礦藏總況

我國(guó)的礦產(chǎn)資源豐富,在華夏大地上均能找到世界上已發(fā)現(xiàn)的礦產(chǎn)資源種類(lèi),已探明的礦種就有148種,大大小小共計(jì)一萬(wàn)六千多處礦產(chǎn)地,是世界第三大礦產(chǎn)大國(guó)。相對(duì)于其他國(guó)家而言,我國(guó)的鉛、鋅、銻、鎳、錫、鎂、汞以及稀土等有色金屬在質(zhì)量、產(chǎn)量上有相對(duì)優(yōu)勢(shì);部分有色金屬礦藏則處于劣勢(shì),如銅鋁資源量不足、質(zhì)不好,開(kāi)采出的有色金屬不能滿(mǎn)足冶煉的需要,因此我國(guó)每年的有色金屬產(chǎn)品生產(chǎn)有四分之一需要依靠原材料的進(jìn)口。

我國(guó)有色金屬礦山的分布不均衡,中小型居多、大型礦少;貧礦多、富礦少;邊遠(yuǎn)山區(qū)多、沿海地區(qū)少;礦產(chǎn)資源共生礦多、單一礦產(chǎn)少,這些資源的分布特征使得我國(guó)的礦業(yè)開(kāi)采難度大。

1.2我國(guó)有色金屬礦產(chǎn)資源儲(chǔ)備現(xiàn)狀

我國(guó)的采礦業(yè)主要發(fā)展在上世紀(jì)五六十年代,由于當(dāng)時(shí)技術(shù)水平有限,我國(guó)大部分有色金屬礦山在經(jīng)過(guò)長(zhǎng)達(dá)幾十年的開(kāi)采之后,資源大幅度減少甚至枯竭。現(xiàn)存的有色金屬礦山中,有大部分礦藏開(kāi)采進(jìn)入中、晚期成為末期礦山。近年來(lái),我國(guó)有色金屬礦產(chǎn)品進(jìn)口量逐年加大,而我國(guó)的工業(yè)化仍然處于迅速發(fā)展?fàn)顟B(tài),現(xiàn)代化經(jīng)濟(jì)的發(fā)展伴隨著工業(yè)化的進(jìn)一步發(fā)展,我國(guó)經(jīng)濟(jì)對(duì)有色金屬的消費(fèi)量仍然會(huì)大量的增加,本土礦產(chǎn)資源不足以維持經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

其次,有色金屬礦山開(kāi)采的品位下降,有些礦山經(jīng)過(guò)幾十年的開(kāi)采,資源品位下降迅速,加上上世紀(jì)五六十年代經(jīng)濟(jì)體制的制約以及科技發(fā)展水平的限制,造成了以往礦山開(kāi)采的資源浪費(fèi)、規(guī)模小等問(wèn)題。

1.3有色金屬礦山資源開(kāi)采利用水平

國(guó)家在上世紀(jì)中后期對(duì)礦產(chǎn)資源消耗使用量大,由于我國(guó)礦產(chǎn)資源分布不均等情況,有的礦山因有色金屬采礦條件的惡化或受技術(shù)制約,開(kāi)采者會(huì)采易棄難、采富棄貧,只采品質(zhì)高的礦種而將其他礦產(chǎn)丟棄,加上礦區(qū)采礦準(zhǔn)入要求不高,有些小企業(yè)或者集體,未經(jīng)合理設(shè)計(jì)甚至沒(méi)有高水平的設(shè)備就進(jìn)入礦區(qū)采礦,造成礦區(qū)管理失控、資源浪費(fèi)以及有色金屬的采礦行業(yè)發(fā)展受限。

有色金屬的礦藏是不可再生資源,原來(lái)開(kāi)采中造成的浪費(fèi)以及開(kāi)采之后深加工的利用率低等因素,不僅危害周邊的環(huán)境,帶來(lái)一系列的環(huán)境污染與破壞,也使得礦產(chǎn)開(kāi)發(fā)利用水平未能提高。在已經(jīng)開(kāi)發(fā)的礦區(qū)中,由于技術(shù)水平受限,以及設(shè)備管理與工藝缺乏系統(tǒng)高效地研究,使得老礦區(qū)二次回采、多次回采水平亦較低。而有些有色金屬礦產(chǎn)需要在特定的環(huán)境或特定的工藝下才會(huì)分離開(kāi)采出來(lái),因而現(xiàn)有的科技水平下無(wú)法深度利用,對(duì)資源也是一種浪費(fèi)。

1.4經(jīng)濟(jì)效益低和污染破壞嚴(yán)重

由于礦山的投資周期長(zhǎng),礦山開(kāi)采有時(shí)需要幾年甚至十幾年的時(shí)間,投資成本高,有色金屬開(kāi)采的難度大,加上道路運(yùn)輸成本費(fèi)用的增加以及機(jī)器設(shè)備和人工成本,經(jīng)濟(jì)效益低下。

在采礦生產(chǎn)中,固體廢棄物堆放不僅占用了大量的農(nóng)田與耕地,也造成地表植被破壞,進(jìn)而引發(fā)水土流失等后果。且空氣粉塵污染和酸性污水在有色金屬開(kāi)采的整個(gè)過(guò)程中,會(huì)造成水資源與空氣的污染。以上因素危害到了當(dāng)?shù)鼐用竦纳a(chǎn)生活和農(nóng)牧業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

2 有色金屬資源的開(kāi)采方法

2.1 露天采礦

在我國(guó)的礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)過(guò)程中,露天采礦適用于有色金屬礦產(chǎn)資源地表埋藏淺的情形,也可以用于低品位的有色金屬礦產(chǎn)礦床和已經(jīng)開(kāi)采過(guò)的地下殘礦,依賴(lài)于礦床的基本賦存條件,通過(guò)物理爆破等方法來(lái)剝離地表巖土。露天采礦要求地質(zhì)工作者做好地質(zhì)勘探工作,設(shè)計(jì)最佳優(yōu)化方案,結(jié)合道路運(yùn)輸體系,綜合考慮地表狀況進(jìn)行開(kāi)采工作。其中,最主要的應(yīng)用技術(shù)是穿孔爆破,在露天礦區(qū)內(nèi),根據(jù)最佳設(shè)計(jì)方案選取對(duì)應(yīng)深度與直徑的定點(diǎn)進(jìn)行定向爆破,再使用炸藥將附近巖壁破碎來(lái)達(dá)到剝離大量巖土的目的。

但是露天開(kāi)采有色金屬礦產(chǎn)資源仍然存在著一系列的問(wèn)題,更明顯的是表現(xiàn)在技術(shù)與管理的問(wèn)題上,比如露天采礦境界的判定、邊坡結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、露天開(kāi)采工藝、道路運(yùn)輸系統(tǒng)管理以及資源的重復(fù)利用率和礦山區(qū)域土地復(fù)用問(wèn)題。道路運(yùn)輸系統(tǒng)的合理設(shè)計(jì)不僅能減少成本的投入,也可以提高采礦工作效率,縮短工期。綜合考慮礦區(qū)的地形地貌、開(kāi)采時(shí)的氣候條件以及露天開(kāi)采技術(shù)能力和圍巖的物理力學(xué)性質(zhì)選擇經(jīng)濟(jì)、合理的運(yùn)輸方式。多通過(guò)鐵路、公路、輸送機(jī)將礦區(qū)的礦石及巖土分別運(yùn)輸至不同的地方,并將設(shè)備及原材料運(yùn)輸至礦區(qū),在特殊的地形中也可能會(huì)用到水力或索道運(yùn)輸。

露天開(kāi)采會(huì)造成廢棄物堆放,因此排土工作顯得尤為重要。排土工作要將從礦床上剝離的表土與巖石配送到不同的場(chǎng)地,對(duì)礦石進(jìn)行深加工,對(duì)廢土進(jìn)行排棄工作。露天開(kāi)采中盡量充分利用土地資源,提高資源的重復(fù)利用率,做好植被恢復(fù)工作,盡可能地還原生態(tài)平衡,減少因礦業(yè)開(kāi)采帶來(lái)的環(huán)境破壞與污染,提高社會(huì)效益。

2.2地下開(kāi)采

地下開(kāi)采是我國(guó)有色金屬礦山開(kāi)采的重要方法,占據(jù)較大的比重。這種方法是通過(guò)地下礦床的切割與回采工作采出礦石,但是地下開(kāi)采工作量大,工作方法繁多,以下幾種方法使用較多。

2.2.1 采用自然支護(hù)的礦產(chǎn)采集方法

這種方法主要依賴(lài)于圍巖自身的穩(wěn)固性和礦區(qū)礦柱的作用,通過(guò)支架作為臨時(shí)支護(hù)輔助來(lái)支撐在回采工作中造成的采空區(qū)。現(xiàn)階段在我國(guó)有色金屬開(kāi)采行業(yè)中使用普遍,但是要求礦區(qū)的圍巖與礦石相對(duì)穩(wěn)固。這是一種結(jié)構(gòu)比較單一的采礦方法,簡(jiǎn)單的回采工藝,機(jī)械化程度較高,采礦過(guò)程中各項(xiàng)成本低,適用于穩(wěn)定性較好的礦體。如果要開(kāi)采較厚大的礦體時(shí),需要留大量的礦柱,回采率較低,所以在此種情況下應(yīng)用較少。以敞空方式存在的回采礦房,必須依靠礦柱與圍巖的強(qiáng)度來(lái)維護(hù)支撐,礦房作業(yè)完成后要及時(shí)處理好后續(xù)工作,將礦房填滿(mǎn)再回到采礦柱的區(qū)域。

2.2.2 物理崩落采礦法

崩落采礦法是通過(guò)物理作用來(lái)管理地壓的采礦方法,通過(guò)崩落的礦石來(lái)填充控制采礦區(qū)域,這種方法多用在圍巖易崩落、地表允許塌陷的礦山礦體。通常,有色金屬開(kāi)采過(guò)程中,物理崩落這一采礦方法可以按回采方式劃分為:壁式崩落法、無(wú)底柱分段式崩落法、分層分區(qū)崩落法、有底柱分段式崩落法以及階段崩落法。

2.2.3 礦區(qū)開(kāi)采人工支護(hù)法

人工支護(hù)法是將需要充填的原材料或其他可以支撐的物體用來(lái)維護(hù)采空區(qū)的穩(wěn)定。這種方法以充填為主,在礦區(qū)采礦作業(yè)中根據(jù)回采面的推進(jìn),將碎石水泥等填充原材料運(yùn)輸至采空區(qū)用于充填,從而控制地表移動(dòng),預(yù)防圍巖崩落,實(shí)現(xiàn)地壓管理。

支護(hù)法按照充填方式的不同,有不同的分類(lèi)。較為單一的單層次采礦充填法,按充填方向劃分的上向與下向的分層充填法,以及分采充填法。按照不同的充填料以及輸出的方式,又可分劃成干式充填法、水力充填法和膠結(jié)充填法。該方法可控制礦區(qū)圍巖的崩落和礦房地表下沉,為礦區(qū)回采工作提供了安全保障,同時(shí)也可用于自燃礦石的火災(zāi)預(yù)防。因其開(kāi)采適應(yīng)性強(qiáng),礦區(qū)礦石的回采率高,礦區(qū)作業(yè)比較安全,能高效利用礦產(chǎn)資源以及保護(hù)地表植被等優(yōu)勢(shì)而被重視,但工藝要求高、成本投入大使得使用率不是很高。

3 結(jié)語(yǔ)

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步以及經(jīng)濟(jì)發(fā)展的深入,對(duì)有色金屬的需求量只增不減,因此,要進(jìn)一步提高礦產(chǎn)資源的利用率,克服因采礦技術(shù)有限造成的礦體開(kāi)采浪費(fèi)現(xiàn)象。同時(shí),要在采礦系統(tǒng)完善、采礦作業(yè)安全、采礦效益提高的基礎(chǔ)上,注重對(duì)環(huán)境的保護(hù),不能以環(huán)境為代價(jià)片面發(fā)展經(jīng)濟(jì),從而打造生態(tài)和諧的礦山資源開(kāi)采系統(tǒng)。

參考文獻(xiàn):

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[2]李紅零,吳仲雄.我國(guó)金屬礦開(kāi)采技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)[J].(礦山部分),2009,61(1):8-10.

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