水泥矿山废石综合利用探讨

水泥矿山废石综合利用探讨

李伟龙

（青海祁连山水泥有限公司   上峡门石灰岩矿  青海 西宁  811604）

摘要：随着水泥制造业的发展，水泥矿山开采力度也越来越大，在采矿过程中产生的废石也越来越多，本文就露天水泥矿山废石的危害，结合青海祁连山水泥有限公司上峡门石灰岩矿对废石的综合利用提出对矿山废石综合利用的思路和建议。

关键词：矿山废石、处理、综合利用

1、矿山固体废弃物的分类与危害

1.1我国的矿产资源丰富，矿产资源总量大、采矿企业较多，在矿山开采过程中，由于不合理的开采利用，在日积月累中产生了大量矿山固体废弃物。矿山固体废弃物主要包括：矿山剥离和采矿过程中产生的大量废石、采煤产生的煤矸石、选矿产生的尾矿和冶炼产生的矿渣等，其中以废石居多。由于我国矿山开采的规模较大，矿山固体废弃物的总量呈不断上升的趋势。

1.2我国矿山废石排放量较大，这不仅严重影响到对矿产资源的充分利用，同时还对环境造成了严重的危害，例如废石的堆积不仅侵占了大面积的农田和土地，而且对土地造成了严重的破坏，水体受到污染，。同时，若没有对这些废石加以完善的管理，极有可能造成废石堆的自燃、以及堆积坝的滑坡等造成重大事故的发生。因此，在充分认识当前严峻形式的基础上，要进一步加强对矿山废石的管理，研究对废石的综合利用和治理措施，对于确保矿山安全，建设绿色矿山具有非常重要的意义。

2、矿山废石的处理与综合利用

此处主要以青海祁连山水泥有限公司上峡门石灰岩矿的开采为例，探讨矿山废石的综合利用，在简要介绍矿山基本情况之后，对矿山废石和剥离腐殖土的综合利用提出了相关意见和解决策略，以及对改善矿山周围环境、提高矿山经济效益起到一定的作用。

2.1矿山地理位置

青海祁连山水泥有限公司上峡门石灰岩矿矿区位于青海省湟中县上新庄镇上峡门村南，矿区面积1.4064km2，是一座大型山坡露天矿。区距西久公路10km，距湟中县城16km，距西宁市34km，交通方便。

2.2矿床开采方式、方案

2.2.1开采方式

矿体赋存于南山北山地段，主要开采矿段位于当地侵蚀基准面以上，具良好露天开采条件，因此确定采用露天开采方式。

2.2.2开采方案

①开采境界圈定及主要参数确定

设计开采境界在矿区范围中储量计算范围内；全矿最高开采标高3270m，最低开采标高3070m；当开采平台宽度与转弯半径满足挖掘、采装设备的要求时，尽可能多采出矿体。安全平台宽度4m；清扫平台宽度6m。

②采矿工艺

利用潜孔钻机穿孔爆破，对于块度大于1200mm的矿石进行二次破碎，破碎后由挖掘机装车运输至现有破碎系统再次破碎，破碎后的碎石采用胶带输送机运至厂区。采矿工艺为：穿孔－爆破－二次破碎（块度大于1200mm）－装载运输－破碎站－胶带输送。

③生产能力

上峡门石灰岩矿设计生产能力为260万吨/年，实际生产能力为260万吨/年。

2.3矿石自然类型及质量特征

矿石为细晶结构，中厚层状构造，主要矿物成分为方解石和白云岩，主要化学组份为CaO和MgO。从物理性质和化学组份上看有益成分含量高且稳定，矿石只有一个自然类型：即灰～深灰色中厚层状灰岩。经采样分析，矿石主要有益化学组份CaO含量的加权平均值为：53.66%，有害化学组份MgO含量的加权平均值为：0.46%。

2.4矿山废石的综合利用

矿山废石来源主要有两种，一种是矿山剥离产生的腐殖土，一种是采矿过程中产生的废石。面对大规模的废石，并结合矿区的环境及交通情况，主要提出下面几个综合治理和利用策略。

2.4.1对矿山剥离产生的腐殖土用于复垦处理。在开采的过程中，在表土剥离之后，设置专门的表土堆放区，将剥离下来的腐殖土进行存储，开采到终了台段时，把储存的腐殖土用于开采终了台段坡面覆土。根据气候条件，在坡面种植披碱草、来麦芒、星星草，按1：1：1：的比例混播，坡肩种植云杉，待扎根稳定，形成新的生态系统，以达到稳定岩土、减少水土流失，减少水体及土壤污染的目的。

2.4.2对开采过程中产生的废石进行搭配利用。就水泥生产主要原料矿石中有益化学组份CaO考虑，全矿矿石CaO平均值为53.66%，而废石中CaO含量为30%-40%左右（具体指标见表一）。

废石化学指标汇总表（表一）

结合矿山生产实际，矿体北部灰岩碎石胶结红土物赋存量大，且矿区中部分布南北长200m东西宽150m厚度0～19.5m的K2m红砂岩，矿区南高北低，3190m以上仅设置南部边坡，矿石开采整体由北向南推进。（见图一）

工作线推进方向及废石主要分布区域（图一）

具体方案：

一、根据矿山废石赋存量大的实际情况，积极与公司沟通，将进厂矿石主要控制指标CaO由原≥48%调整为≥47%，加大废石搭配利用量。

二、局部调整工作线推进方向，将原纵向开采调整为横向开采，真正实现“贫富兼采”，降低废石采出速度，最大限度利用劣质资源。（见图一）

三、具体实施为：在下料前对矿石和废石提取样本进行化验分析，分别分析两者中有益化学组份CaO含量，根据两者含量大小，按照一定比例在矿石中加入废石，确保入厂矿石CaO含量≧47%。

四、具体搭配比例测算方案：由表一可看出：腐植土为低钙高硅成分，有害成分不高。坡积层为低钙高镁物，可与矿石搭配作为石灰石原料。本矿区石灰岩矿主要为I级品水泥原料石灰岩矿石。矿石化学成分加权后，CaO含量：51.03～55.12%,平均53.66%;主要有害组分MgO含量0.064～194%,平均0.46%。SiO2在1.44～2.73%,平均1.95%;Al2O3在0.14～0.37%,平均0.32%;Fe2O3 0.08～0.30%,平均0.25%;K2O+Na2O在0.06～0.12%,平均0.0884%;SO3在0.01～0.03%,平均0.0225%;Cl-在0.01～0.0067%,平均0.0054%;烧失42.42～42.86%,平均42.64%。均较低，变化规律不明显，其中K2O+Na2O、SO3、CI-含量均低于工业指标。境界内覆盖层总量1938498.66m3,从各层厚度分析，腐植土约占25%,即境界内腐植土为484624.66m3,坡积层约占75%,即1453874m3。如果矿石：废石=4:1的比例搭配，搭配后CaO含量变为50.89%,MgO含量变为1.29%;符合水泥一级品原料要求。矿山后期将实现零排放。

就近几年来说，该矿利用腐殖土进行生态恢复治理，在一定程度上缓解土地资源的矛盾、减少水土流失，减少水体及土壤污染，矿区可复绿区域达到90%以上，得到了政府和周边村民的一致好评，取得了一定的环境效益和社会效益；合理搭配利用废石不仅解决了废石压矿问题，而且减少了废石拉运费用，取得了比较明显的经济效益。

3、结语

矿产资源的开采，是一项关系国计民生的大事，在矿产资源的开采过程中，应以先进的开采技术、开采设备和管理经验，提高采矿的效率，控制矿山固体废弃物的产生，减少生态环境的破坏。随着循环经济的发展和可持续发展理念的提出，矿山废石的回收利用成为经济可持续发展的必由之路，将矿山废石进行有效利用，不仅能为社会生产提供所需的原料，还能减少对生态环境的破坏，促进经济的可持续发展。

参考文献

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[5] 李兆海.青海祁连山水泥有限公司上峡门石灰岩矿地质详查报告.