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 0  引言

    近些年來，我國國民經(jīng)濟持續(xù)、快速增長。2000～2005年國內(nèi)鋼產(chǎn)量由1．28億t增長到3．45億t，平均年增長幅度達到33．91％。而同時期的國內(nèi)成品鐵礦石僅由2．23億t增長到3．19億t，平均年增長幅度8．6％，遠低于鋼鐵生產(chǎn)增長速度，已不能滿足國內(nèi)鋼鐵工業(yè)發(fā)展的需要，只有通過大幅度增加進口鐵礦石，來滿足國內(nèi)鋼鐵企業(yè)的需求。進口鐵礦石由2000年的不足0．9億t增長到2005年的2．75億t，年均增長速度達到41．11％。由于國內(nèi)對進口鐵精礦的強勁需求，在一定程度上引發(fā)了進口鐵礦石價格的上漲，2005年的鐵礦石價格比2003年上漲90．1％。鐵礦資源已成為制約我國鋼鐵業(yè)健康發(fā)展的瓶頸。因此，利用好自有鐵礦山已成為我國鋼鐵工業(yè)經(jīng)濟、安全、穩(wěn)定運行的重要前提條件。鞍山地區(qū)擁有我國最豐富的鐵礦石資源，為了更好地保護、開發(fā)、利用鞍山地區(qū)鐵礦資源，近幾年廣大科技人員綜合資源、采礦和選礦因素，對鞍山地區(qū)鐵礦資源綜合保護、開發(fā)、利用進行了大量的工作，通過依靠數(shù)字化礦山技術(shù)實現(xiàn)精確采礦、應(yīng)用先進技術(shù)提高礦石回收率、充分發(fā)揮間斷-連續(xù)開拓工藝的優(yōu)勢、優(yōu)化選礦工藝流程及降低尾礦品位等工作，取得了較、

2鐵礦石資源開采的綜合技術(shù)研究

2．1  依靠數(shù)字化礦山技術(shù)實現(xiàn)精確采礦

為了改善礦山生產(chǎn)過程的粗放現(xiàn)象，引進了澳大利亞的Surpac一大型礦山工程軟件。該軟件可服務(wù)于地質(zhì)勘探、礦山開采和生產(chǎn)計劃，以及閉坑復(fù)墾等整個礦山的循環(huán)過程。目前東鞍山鐵礦已應(yīng)用該軟件，采用勘探和生產(chǎn)數(shù)據(jù)相結(jié)合的賦值方法，精確地建立了資源模型(實體模型、塊模型)和地質(zhì)數(shù)據(jù)庫，可以掌握精確到3m×3m×3．5m塊體的各種數(shù)據(jù)。并在此基礎(chǔ)上，通過在效益最大化目標函數(shù)的控制條件下，編制科學(xué)合理的采掘進度計劃以指導(dǎo)日常的礦山生產(chǎn)作業(yè)，從而實現(xiàn)礦產(chǎn)資源的優(yōu)化配置，使資源得到充分利用。同時建立 GPS定位系統(tǒng)，利用其高精度的定位功能，除了能夠?qū)Σ蓤龅囊苿釉O(shè)備進行實時跟蹤調(diào)度外，將其與礦山工程軟件相結(jié)合，實現(xiàn)鉆機鉆孔的精確定位和挖掘機的定位采掘，使原本因某些因素導(dǎo)致礦巖交接部位的礦石未被回采的現(xiàn)象得到避免或大幅度減少。

2．2應(yīng)用先進技術(shù)提高礦石回收率

    采用Exel導(dǎo)爆管雷管有效地完成分穿分爆工作。該產(chǎn)品具有延時精度高(誤差是國內(nèi)普通導(dǎo)爆雷管的1／10)、機械強度大及使用簡便和安全可靠等特點。利用其延時精度高的特性可以在規(guī)模較大的爆區(qū)實現(xiàn)逐孔起爆，在獲得理想爆破質(zhì)量的同時，可準確控制礦巖的拋移方向，利用該特點在礦巖交界處采取控制爆破，使爆破后礦巖的接觸線依然清晰，為礦巖分裝、分運創(chuàng)造了條件，進一步降低了礦石的損失貧化，提高了礦石的回收率。該技術(shù)在弓長嶺、齊大山和大孤山鐵礦等已普遍推廣。同時推廣應(yīng)用磁性礦干選技術(shù)，將混入待排棄巖石內(nèi)的具有一定磁性礦石再回收。在大孤山鐵礦現(xiàn)有的膠帶排巖系統(tǒng)應(yīng)用該項技術(shù)，每年可回收礦石20萬t左右，不但提高了礦石回收率，還可增加銷售收入約1200萬元／a。該技術(shù)投資并不高，一次性投資僅200余萬元。

2．3  充分發(fā)揮間斷-連續(xù)開拓工藝的優(yōu)勢

    間斷-連續(xù)開拓運輸工藝是當前世界比較先進的工藝，它的主要優(yōu)勢體現(xiàn)在：提高運輸效率、縮短運輸距離、降低運輸成本及加大露天采礦深度等方面。大孤山鐵礦早在20世紀80年代就建成了當時國內(nèi)首套半固定式間斷-連續(xù)開拓運輸系統(tǒng)，經(jīng)過兩次下延服務(wù)了近20年。齊大山鐵礦的間斷-連續(xù)開拓運輸系統(tǒng)建于1997年，主體設(shè)備及與其配套設(shè)備為國外進口。這兩座礦山的間斷-連續(xù)生產(chǎn)工藝無論是裝備水平及使用效果在國內(nèi)都是比較先進的。大孤山鐵礦由于該生產(chǎn)工藝的運用，使露天開采深度達到-414m，比單一汽運或鐵運及兩者的聯(lián)合運輸方式可多下降100m以上，這意味著露天開采資源利用率高的優(yōu)勢得以繼續(xù)發(fā)揮。3選礦技術(shù)研究

    鞍山地區(qū)的鐵礦具有貧、細、雜的特點，屬于難磨難選的貧鐵礦石，主要脈石礦物是石英。針對其工藝礦物學(xué)特點，經(jīng)過廣大技術(shù)人員多年的攻關(guān)，研究開發(fā)了適應(yīng)該地區(qū)特點的選礦新工藝、新藥劑及新設(shè)備，打破了鐵精礦品位長期徘徊不前的局面，使鞍山地區(qū)鐵精礦品位平均提高近3個百分點。以前對經(jīng)濟合理精礦品位的評價僅局限于選礦工序，其評價標準是以精礦品位、金屬實收率及選礦成本在本工序為最佳，現(xiàn)將煉鐵、選礦作為一個完整的系統(tǒng)通盤考慮，進行系統(tǒng)研究，確保實現(xiàn)煉鐵、選礦效益最佳。

    研究開發(fā)擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的選礦新工藝，其核心技術(shù)可概括：1)早收早棄工藝技術(shù)，通過階段磨礦與重、磁、反浮選作業(yè)段的合理分配及工藝的有機結(jié)合，實現(xiàn)3個階段拋尾、生產(chǎn)兩種精礦，最后進入反浮選工序的礦量僅占總礦量的1／3，使總選礦作業(yè)流程縮短，減少了磨礦量和藥劑消耗量，達到了利用重選降成本和浮選提質(zhì)量的高質(zhì)低耗的目的；2)開發(fā)出高效、無毒環(huán)保的新型選礦藥劑。該類型藥劑的特點是：原料來源廣泛、價格低廉，對提高精礦品位、保證金屬回收率、降低藥劑消耗起到了重要作用。近幾年來，在選礦藥劑的研究上不斷地推出新產(chǎn)品，對提高產(chǎn)品質(zhì)量作出突出貢獻；3)針對赤鐵礦選礦工藝的特點，研究開發(fā)了用于反浮選作業(yè)前脫泥工序的脈動立環(huán)強磁選機，對回收細粒級弱磁性礦物效果十分明顯。上述三項核心技術(shù)使選礦成果達到世界領(lǐng)先水平，并得到廣泛推廣應(yīng)用。鞍山地區(qū)應(yīng)用選礦提鐵降硅新技術(shù)先后完成了對齊選廠、弓選廠和東燒廠的工藝技術(shù)改造，新建了弓長嶺選廠三選車間和胡家廟子選廠；國內(nèi)其它礦山企業(yè)也應(yīng)用此項技術(shù)開發(fā)利用其礦產(chǎn)資源，如河北的司家營鐵礦等。

    在進行整體工藝研究的基礎(chǔ)上，還努力進行優(yōu)化選礦工藝流程、降低尾礦品位工作。其主要工作有：優(yōu)化磨礦結(jié)構(gòu)；實現(xiàn)一掃精自返的研究使浮選作業(yè)段的能耗與藥耗進一步降低，僅此一項在齊選廠推廣年獲效益550萬元；研究開發(fā)出SLon-1500立環(huán)脈動中磁機替代筒式中磁機處理掃螺尾礦，由于該選礦設(shè)備的場強可調(diào)，對于礦石性質(zhì)變化的適應(yīng)性增強，僅此一項年可降低綜合尾礦鐵品位0．60個百分點，年創(chuàng)效益1230萬元；此外，還進行了捕收劑研究開發(fā)，從RA-315、MZ-21、RA-515到RA-715，已經(jīng)發(fā)展到第四代了，確保了精礦品位由65．5％提高到67．5％以上。

    除了優(yōu)化流程外，并進行簡化流程的探討，如研究復(fù)合選礦藥劑替代復(fù)雜的多種藥劑；研究應(yīng)用大直徑螺旋流槽；進行絮凝脫泥工藝的研討等。

選礦工藝技術(shù)進步帶來了十分顯著的效果，至2004年末，鞍山地區(qū)礦山應(yīng)用提鐵降硅新技術(shù)已全部完成了對老選廠的工藝流程改造，2004年礦山供煉鐵的綜合精礦品位達到67．50％，比2000年提高了3．06個百分點，SiO2含量4．05％，比2000年下降了2．97個百分點，高爐入爐品位達到60％。通過提鐵降硅新技術(shù)的全面應(yīng)用，鐵前系統(tǒng)年均獲經(jīng)濟效益約7億元；自產(chǎn)的鐵精礦以其低 S、P，高品位的優(yōu)異品質(zhì)達到世界先進水平，綜合入爐品位的提高和鐵前成本的降低極大地提升了鐵精礦的市場競爭力。

4鞍山地區(qū)鐵礦資源利用建議

4．1  加快礦山采掘和運輸設(shè)備大型化步伐

目前，國際上的礦山企業(yè)加快整合、重組，大型化、數(shù)字化礦山建設(shè)步伐明顯加快。總結(jié)世界商品礦主要生產(chǎn)公司的巴西淡水河谷(CVRD)、澳大利亞里奧·廷托(Rio Tinto)和必和必拓(BHP Billiton)三大公司建設(shè)工作，加快大型化設(shè)備應(yīng)用步伐是其共同特點。從采掘設(shè)備上看：國外電鏟的斗容多在16m3以上，常用機型有 P&H2800XPA  (20m3)、P&H2800XPB(26．8m3)和P8LH2300XPB(21．4m3)等。許多礦山的電鏟正逐步被液壓鏟所替代，機型有 RHl20(13m3)、RH200(26m3)和Cat5230(16．06m3)等。隨著大型機械設(shè)備制造技術(shù)日臻完善，采掘設(shè)備的大型化必將成為潮流，但國內(nèi)與之相比差距很大，必須加快采掘設(shè)備更新步伐。從運輸設(shè)備上看：目前國外大型礦用運輸?shù)妮d重量基本在150 t以上，哈默斯利主力車型是Unit Rig Mt4000型(218t電動輪)；卡拉加斯(Carajas)鐵礦主力車型為Huaiparkl70D(154t電動輪)、 Huaipark Dresser850E(218 t電動輪)和Cat793B(218 t機械傳動)。運輸設(shè)備大型化應(yīng)該是優(yōu)先考慮的問題之一。

4．2加快數(shù)字化礦山建設(shè)步伐

    礦山生產(chǎn)過程智能化控制的涵義主要是指以提高生產(chǎn)效率為核心，建立在GPS平臺上，采用包括計算機、數(shù)字通信、信息和無線電局域網(wǎng)技術(shù)等在內(nèi)的現(xiàn)代技術(shù)，對礦山工藝過程和設(shè)備等進行優(yōu)化組合及配置的管理系統(tǒng)。總結(jié)國際上應(yīng)用較廣的管理系統(tǒng)(如卡特彼勒公司開發(fā)的MineStarhe和 Micronine公司推出的PitRAM)，典型的功能有：

    ——鉆機和采裝設(shè)備及推土機等的跟蹤、導(dǎo)航及定位；

    ——運輸車輛等可移動設(shè)備的自動調(diào)度；

    ——機況監(jiān)控；

    ——經(jīng)營管理，包括礦山計劃、實時產(chǎn)量、設(shè)備狀況、能源動力、財務(wù)成本及人力資源等；

    ——實時礦石質(zhì)量及品位的監(jiān)測和自動調(diào)配。

通過上述生產(chǎn)過程的智能化控制，達到設(shè)備、人力資源與生產(chǎn)過程近乎完美的配合，有利于充分發(fā)揮各環(huán)節(jié)的工作和作業(yè)效率。我國礦山生產(chǎn)過程智能化控制還處于初級階段，僅在伊敏河煤礦、德興銅礦和齊大山鐵礦等少數(shù)礦山初步建立了GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)，主要用于設(shè)備的跟蹤、定位和調(diào)度，與真正意義上的智能化管理與控制差距較大。

4．3加快選礦廠設(shè)備更新步伐

鞍山地區(qū)選礦廠破碎工藝正在逐漸淘汰傳統(tǒng)的旋回式破碎機；大型的自磨機代替粗、中破碎機；輥壓機代替細破機及一段磨礦，使流程進一步縮短，中間產(chǎn)品粒度組成更加合理，磨選設(shè)備呈現(xiàn)大型化、自動化，生產(chǎn)過程控制智能化控制工作正在研究中。如何實現(xiàn)工藝技術(shù)參數(shù)、指標自動顯示和取樣、在線檢測和信息反饋，以達到技術(shù)經(jīng)濟指標最優(yōu)化已成為優(yōu)先考慮的目標；針對選礦廠普遍占地面積較大的問題，加快了高效濃縮機的應(yīng)用步伐；研究應(yīng)用新型高效過濾機、壓濾機，提高單機設(shè)備效率，大幅度降低了精礦水分。

4，4提升鐵礦山開發(fā)強度

    為不斷增強鞍山地區(qū)自有礦山的綜合實力和市場競爭力，要抓住機遇，積極擴大規(guī)模，為鞍山地區(qū)的發(fā)展提供有力的資源支持。

    現(xiàn)在鞍山地區(qū)周邊擁有齊大山、大孤山、東鞍山、眼前山4大鐵礦山，礦石保有儲量34．36億t；擁有調(diào)選、齊選、大選、東燒廠4座選廠；在遼陽弓長嶺擁有露天和井下鐵礦各一座，礦石保有儲量16．7億t，擁有一座選礦廠。同時鞍山地區(qū)后備礦山資源豐富，現(xiàn)在已納入規(guī)劃的后備資源量達43億t，其中正在建設(shè)的胡家廟子礦探明儲量達10億 t以上，擬建的關(guān)寶山礦已探明儲量達4．49億t，砬子山礦預(yù)計儲量可達2億t以上。

    根據(jù)鞍山地區(qū)礦山的資源情況以及鞍鋼生產(chǎn)發(fā)展的需要，各老選廠分別進行了擴大規(guī)模的改造和建設(shè)，齊大山選廠由原來的720萬t擴大到900萬 t；大孤山選廠由原來的不足700萬t擴大到900萬t以上；弓長嶺選廠三選車間建成后，全廠處理能力已由原來的970多萬噸增加到1300萬t左右，齊大山鐵礦的調(diào)選分廠擬由900萬t擴建到1200萬t。

“十一五”期間，鞍山地區(qū)礦山鐵礦石年產(chǎn)量將達到6000萬t，鐵精礦產(chǎn)量達到l 984萬t；燒結(jié)和球團礦產(chǎn)量分別達到360和850萬t。以此規(guī)模不算后備資源，當前鞍山地區(qū)正開采的礦山保有鐵礦石儲量可保證開采85年，為打造百年礦山提供有力的資源支持。

4．5加快建設(shè)節(jié)約型礦山企業(yè)步伐

    為了減少對環(huán)境的破壞，對已造成部分環(huán)境破壞的要盡力恢復(fù)。鞍山地區(qū)礦山現(xiàn)在每年排棄的廢石量達9000多萬噸，隨著產(chǎn)量規(guī)模進一步擴大，排棄量將大幅度增加，對環(huán)境容易造成嚴重的破壞；目前鞍山地區(qū)礦山每年排放的尾礦量約2400多萬噸，不僅浪費大量的土地資源，而且是造成揚塵風沙的重要原因，嚴重污染環(huán)境。根據(jù)國家的環(huán)保政策要求，加快改善礦山周邊的生態(tài)環(huán)境，對服務(wù)結(jié)束的排土場和尾礦庫進行復(fù)墾綠化、植樹固沙，昔日寸草不生、沙塵滿天的地方已經(jīng)植被茂盛。

    礦山在開采的過程中，伴隨著采場的延深大量的涌水集中到采場底部，需及時排出，過去這部分水全部直接排放，即浪費了寶貴的水資源，又要繳納為數(shù)不低的排污費，現(xiàn)在將其中的一部分應(yīng)用于綠地灌溉和噴灑路面，大幅降低了水費支出，取得了較好的社會和經(jīng)濟效益。多年來通過深入開展選礦污水的凈化處理與循環(huán)利用研究，使選廠實現(xiàn)了完全的凈化循環(huán)利用，選礦水單耗連續(xù)幾年處于全國同行業(yè)領(lǐng)先水平，實現(xiàn)了污水零排放，減少了環(huán)境污染。