“膏體充填是采礦人一直追求的目標(biāo)。但前些年，受制于這種先進(jìn)技術(shù)、特別是核心裝備的限制而無法實(shí)施。現(xiàn)在，我國有關(guān)國產(chǎn)裝備，特別是成套裝備與工藝、技術(shù)的成功研發(fā)和應(yīng)用，讓膏體充填在我國的推廣應(yīng)用，有了實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)。甚至未來，建設(shè)沒有尾礦庫的綠色礦山，也不是太久遠(yuǎn)的夢。”11月17日-18日，由中國環(huán)境科學(xué)學(xué)會、中國工業(yè)環(huán)保促進(jìn)會主辦、在昆明召開的全國全尾礦高濃度膠結(jié)充填整體技術(shù)交流會上，北京科技大學(xué)副校長、膏體充填采礦專家吳愛祥向科技日報記者表示。
吳愛祥所說的膏體充填成套裝備與工藝、技術(shù)，來自于湖南省的一家新三板企業(yè)——飛翼股份有限公司，其主要致力于尾礦采空區(qū)膏體充填及安全無害處理技術(shù)領(lǐng)域的革新與開發(fā)。近日，利用這種成套裝備與工藝，實(shí)施全尾砂高濃度膠結(jié)充填（即膏體充填）的因民銅礦，成功解決了尾礦庫庫容告急而被迫停產(chǎn)的困境。
尾礦庫庫容告急 銅礦主“病急”尋“良醫(yī)”
隸屬金沙礦業(yè)股份有限公司的因民銅礦，地處昆明市東川區(qū)因民鎮(zhèn)金沙江畔，地理位置最高海拔3400m。這也是一座1960年投產(chǎn)，已大規(guī)模工業(yè)化開采50多年的老礦山。目前，礦上精礦含銅年產(chǎn)量約4000噸。
公司副總經(jīng)理王國泰介紹，因礦山所在地區(qū)的地形不利，公司巨資建設(shè)的尾礦庫庫容較小。今年年初，尾礦庫一期庫容排滿，礦山被迫停產(chǎn)。事實(shí)上，在東川，因尾礦庫告急而幾乎同期停產(chǎn)的，還有大大小小30余家礦山。
尾砂排放的困擾，并非今天才有。王國泰坦言因民礦有“兩愁”。一愁尾礦庫建設(shè)耗資大、容量小，單位堆存成本高。二愁這里降雨集中，尾礦庫排洪難度大，一旦潰壩，安全、環(huán)保隱患高。
“近年來，我們一直對公司所屬的多個礦區(qū)實(shí)施尾礦充填開采。不過，都是低濃度尾砂充填。這次，我們經(jīng)詳細(xì)調(diào)研和深思熟慮，決定采用國產(chǎn)礦山充填開采成套裝備及工藝，實(shí)施全尾砂膏體充填。”王國泰說。
這樣的選擇，“天時地利人和”：尾礦庫告急、礦山停產(chǎn)，尾礦排放問題迫在眉睫；隨著國內(nèi)充填核心裝備的研發(fā)應(yīng)用，充填系統(tǒng)建設(shè)成本已大幅降低，價格不足國外同類產(chǎn)品的一半。相比建尾礦庫或干堆場的高額費(fèi)用，成本優(yōu)勢明顯。
選擇飛翼公司自主知識產(chǎn)權(quán)的成套充填裝備及技術(shù)，王國泰笑言是有“心機(jī)”的。目前國內(nèi)礦山領(lǐng)域，對充填開采雖有一定認(rèn)識，但并不完全愿意采用這種開采模式。除它會帶來采礦成本增加外，整個充填開采涉及幾大關(guān)鍵裝備，一旦配合不佳，就易發(fā)生堵管事故，清理長達(dá)幾公里的輸送管道，費(fèi)時費(fèi)力費(fèi)成本。“選擇成套充填裝備及工藝，除了綜合考慮性價比，我們也想避免核心裝備間的‘磨合’不暢帶來的麻煩。”
從引進(jìn)成套充填裝備與工藝，到恢復(fù)生產(chǎn)，前后不足半年時間�，F(xiàn)在，礦區(qū)日最大處理尾砂量可達(dá)2500噸。“我們覺得很欣喜。未來，我們想運(yùn)用這種成套裝備與技術(shù)，繼續(xù)推廣全尾砂膏體充填，也希望我們能成為這一最新技術(shù)在全國應(yīng)用的典型示范區(qū)。至少，我們要爭取做東川的示范區(qū)。”王國泰說。
案例中的“功臣”飛翼公司，是截至目前，全球首家，也是唯一一家可生產(chǎn)礦山充填開采五大核心裝備，并掌握了成套設(shè)備與技術(shù)的企業(yè)。公司先后開發(fā)出了大型充填工業(yè)泵、深錐膏體濃密機(jī)等一批技術(shù)達(dá)國際先進(jìn)水平的核心高端裝備，除整體性能媲美國外同類產(chǎn)品外，部分性能甚至超過了國際先進(jìn)水平。公司董事長張澤武介紹，他們擁有全國唯一的“充填裝備工程技術(shù)研究中心”、全國最大尾礦濃密實(shí)驗(yàn)室和環(huán)管泵送實(shí)驗(yàn)中心、業(yè)內(nèi)最大充填試驗(yàn)室。在與中南大學(xué)、北京科技大學(xué)等20多家高校、科研院所的產(chǎn)學(xué)研合作下，他們首創(chuàng)了包括尾礦濃密系統(tǒng)、膏體制備系統(tǒng)、泵送系統(tǒng)、管道輸送系統(tǒng)、中央集成控制系統(tǒng)在內(nèi)的膏體充填成套技術(shù)及工藝。相比傳統(tǒng)項(xiàng)目設(shè)計(jì)，這一成套設(shè)備和方案，可從源頭徹底解決各子系統(tǒng)間不相匹配的問題，大大降低膏體輸送堵管風(fēng)險，縮短建設(shè)周期3—4個月。在這一領(lǐng)域，公司現(xiàn)已擁有58項(xiàng)發(fā)明專利。
沒有膏體充填 就談不上真正的綠色礦山
在中國工程院院士古德生等專家眼中，沒有充填采礦最前沿的膏體充填技術(shù)，就談不上真正的綠色礦山建設(shè)。他告訴記者，綠色礦山，是指不能造成生態(tài)環(huán)境污染，能實(shí)現(xiàn)礦區(qū)復(fù)墾，開采后可恢復(fù)礦區(qū)原貌的礦山。
“能做到這一點(diǎn)的，只有膏體充填開采。”
古德生也很感觸這種技術(shù)和裝備發(fā)展帶來的采礦方法變革。“我很早就來到云南參與礦山開采與建設(shè)。云南很多老礦山遺留了品位較高的礦柱，但為防止采空區(qū)塌陷而沒法回收。過去對有很多厚大礦體，只能采用分層充填采礦法開采�，F(xiàn)在有了全尾砂膏體充填技術(shù)，和可實(shí)現(xiàn)這種技術(shù)的裝備后，就能采用新的深孔大量采礦法，大幅提高采出率，還安全、環(huán)保。這種技術(shù)對1000米以下的深部采礦，意義更重大。”
“技術(shù)控”吳愛祥解析，膏體充填與傳統(tǒng)充填的本質(zhì)區(qū)別是“水”。傳統(tǒng)充填“水”多，制備的充填物濃度低�，F(xiàn)在高濃度膏體充填，“水”恰到好處。沒有多余的“水”，充填物中含有的重金屬元素，就不會滲入土地、更不會造成尾礦庫垮塌。這種技術(shù)通俗的說，就是可以達(dá)到充填物的不分層、不離析、不脫水。沒有“水”，充填強(qiáng)度指標(biāo)也遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)低濃度充填。
膏體充填 全球最先進(jìn)的充填技術(shù)
據(jù)介紹，起源于德國的膏體充填是全球最先進(jìn)的充填技術(shù)，國外20年前就已經(jīng)開始了研究。我國對這一技術(shù)的研究始于近10年。隨著國產(chǎn)裝備的興起，這一領(lǐng)域得以迅速發(fā)展。“只有膏體充填，才能讓礦山開采真正安全與環(huán)保。傳統(tǒng)低濃度充填，主要是把尾砂中的粗顆粒用來充填，細(xì)顆粒仍堆在尾礦庫。實(shí)際上，把細(xì)顆粒留在尾礦庫很危險，大大影響了尾礦庫的穩(wěn)定致密性。而膏體充填技術(shù)恰好需要將粗細(xì)顆�；旌显谝黄鹄�，真正實(shí)現(xiàn)變廢為寶和零排放。”吳愛祥說。
發(fā)展膏體充填開采，建設(shè)綠色礦山，讓院士、專家最有阻礙的，還是人們思想和觀念。他們呼吁，國家有關(guān)部門，及社會大眾，能廣泛關(guān)注和深入了解這種最先進(jìn)的開采方法。“要知道，礦產(chǎn)開采是工業(yè)發(fā)展的‘糧食’。但采礦必然會破壞環(huán)境，我們亟須尋求并使用能彌補(bǔ)這一破壞的開采模式。也只有膏體充填，才可以完全解決環(huán)保、安全、資源開采浪費(fèi)、尾礦庫和煤矸石堆放占用大量土地、采空區(qū)塌陷等問題。”古德生、吳愛祥等專家均表示。
