毛坪鉛鋅礦礦產資源綜合利用的模式構建及技術創新

敖順福 崔茂金 石增龍 曹貞兵 張 賢

(云南馳宏鋅鍺股份有限公司)

毛坪鉛鋅礦區位于云南省昭通市彝良縣毛坪鎮內，是滇東北地區一個重要的中大型鉛鋅礦，礦區北距彝良縣城17 km、西距昭通市60 km。礦區具有悠久的開采歷史，清朝嘉慶年間古人已在此采鉛煉銀。近年來，隨著該區礦產資源整合、集約開發、綜合利用工作的開展，實現了“三率”指標的提升(開采回采率、選礦回收率和綜合利用率)及三個“零外排”(選礦廢水、采礦廢石和選礦尾砂)，對促進礦業持續健康穩定發展起到了重要作用。

1 礦產資源概況

毛坪鉛鋅礦田包括毛坪、放馬壩、洛澤河及龍街等鉛鋅礦床(點)，構造位置處于康滇地軸東側、揚子地塊西南緣的滇東北褶皺凹陷帶內;毛坪礦鉛鋅礦的礦體多呈脈狀、透鏡狀、網脈狀及“似層狀”等［1］。礦石中礦物組成復雜，主要金屬礦物為黃鐵礦、閃鋅礦、方鉛礦、雌黃鐵礦、灰硫銻鉛礦、灰硫砷鉛礦、黃銅礦、毒砂等;主要非金屬礦物為白云石、方解石、石英、玉髓、絹云母、螢石、磷灰石、黏土礦物等。礦石構造主要有塊狀構造、條帶狀構造、花斑狀構造、浸染狀構造、碎裂狀構造、脈狀構造。礦石結構主要有他形不等粒狀結構、自形—半自形晶結構、溶蝕交代結構、交代殘余結構、壓碎結構等。

2 礦產資源開發利用模式突破

2.1 礦產資源粗放開發無序開采

1956年由54家小業主合并成立了地方性國有小型企業昭通市鉛鋅礦，在當時初步實現了毛坪鉛鋅礦區礦產資源的集中開采。2000年后，受脫貧致富和經濟利益的驅動，在毛坪鉛鋅礦礦區內部及外圍相繼出現了31家私營礦山企業，而各私營礦山企業的礦界相互重疊、越界開采、非法開采等現象嚴重。由于私營礦山企業管理粗放、技術薄弱、裝備落后、開采規模小，追求短期利益，導致私挖亂采、采富棄貧、采易棄難等非法活動頻繁，致使大量礦產資源遭到嚴重浪費和環境遭到嚴重破壞;與此同時，由于沒有正規的開采設計，無法形成完善的井下安全系統，井下安全無法保障，致使井下安全事故頻發，造成了惡劣的社會影響［2］。

2.2 礦產資源集約利用規模開發

2005年，彝良縣人民政府將毛坪鉛鋅礦區的唯一國有企業昭通鉛鋅礦的國有資產整體劃轉到云南冶金集團，并委托馳宏鋅鍺進行全面管理。在此基礎上，馳宏鋅鍺以原昭通鉛鋅礦為平臺，逐步展開毛坪鉛鋅礦區的資源整合，將礦區31家采礦權整合為5個采礦權。在資源整合的基礎上，借助馳宏鋅鍺的先進技術和管理方法，進行了毛坪鉛鋅礦采礦系統的改造升級，新建了2000 t/d選礦廠及籌建了10萬t/a鉛鋅冶煉項目，實現了毛坪鉛鋅礦礦產資源集約利用、規模開發。而集約利用規模開發是提高礦產資源開發利用效率，提高礦產資源開發利用“三率”的基礎［3］。至此，毛坪鉛鋅礦礦區的亂挖濫采、采富棄貧、采易棄難等活動得到了有效遏制，毛坪鉛鋅礦采出礦石實現了集中化、規?；x礦，礦區的安全、環保水平得到了明顯提升，礦產資源綜合利用效率得到了顯著提高。

3 找探礦工作的規范及完善

金屬礦床通常含有許多共生礦產和伴生礦產，而單一礦床則非常少。因此，在地質勘探中應對礦產進行綜合勘探、綜合評價。綜合勘探、綜合評價是地質工作應嚴格遵循的基本原則之一，更是礦產資源綜合利用的基礎，它為礦產資源綜合利用提供了依據、指明了方向。

3.1 單一地質勘探

毛坪鉛鋅礦在私營企業開采為主的時期，基本長期處于一礦多開、大礦小開、優質劣用的不良狀況，加之找探礦投資的高風險性，絕大部私營企業不愿投入更多的資金去找探礦，沒有開展系統的地質勘探工作，不能有效掌握礦體形態、產狀、走向等;而當時開展的找探礦工作也僅僅是單一地勘探鉛、鋅，而對于賦存在主體中的共生有用組分、伴生有用組分等的勘探，未實現綜合勘探、綜合評價。而在私營企業盲目見礦采礦、采富棄貧、采易棄難等過程中，導致采礦損失率與貧化率難以控制，更直接導致部分低品位、劣質礦產資源未能得到利用。

3.2 綜合勘探、綜合評價

馳宏鋅鍺整合毛坪鉛鋅礦的礦產資源后，加強了綜合勘探、綜合評價工作。在原來當地礦山企業只對鉛、鋅資源進行勘探工作的基礎上，增加了硫、銀、鍺等的綜合勘探。與此同時，在礦體圈定方面，摒棄了原來以鉛、鋅邊界品位圈定礦體的模式，將鉛、鋅、硫、銀、鍺等綜合考慮，特別是硫、銀、鍺等共伴生有用組分的增加測算顯著提高了單位礦石的經濟價值，使得適時地修訂邊界品位更加科學、合理，確保了大量貧雜礦、邊殘礦等資源得到了合理利用，擴展了資源途徑，擴大了資源利用量。至2015年6月底，毛坪鉛鋅礦保有礦石總量超過600萬t，平均品位為鉛 7.67%、鋅 16.87%、銀 76.39 g/t、鍺0.0022%等。

4 采礦方法的革新及應用

充填法與其他采礦方法相比，具有提高礦山回采率、減少礦石貧化率、有效控制地壓、優化礦區周邊環境等的顯著特征［4］。雖然毛坪鉛鋅礦礦產資源潛在價值高、開采歷史悠久，但充填采礦法遲遲未得到引進應用，采礦技術一直較為落后，導致資源浪費嚴重、采礦作業安全條件差。

4.1 空場法開采

自1956年昭通鉛鋅礦建礦之后，一直采用空場法開采邊角礦、掛幫礦及古礦冶煉渣礦，由于開采過程中即未處理新形成的采空區，也沒有治理歷史遺留的古采空區，致使毛坪鉛鋅礦區形成了大量的采空區。后來，加之民采的亂采盜挖，不僅使礦產資源嚴重浪費，而且形成了大量分布復雜、相互疊加的貫通采空區［5］。大量采空區的存在破壞了山體內的原有應力，伴隨著爆破震動及采空區的坍塌，在山體內形成了冒落帶、裂隙帶、變形帶，地表多處出現塌陷、裂縫，導致采礦難度大，嚴重制約著礦產資源的高效開采，威脅著礦山作業的安全。

4.2 充填法開采

在馳宏鋅鍺技術支撐及引領下，針對毛坪鉛鋅礦資源特點及存在的問題革新了采礦方法、提高了裝備水平，并對采礦開拓系統、運輸系統、通風系統、供電系統等進行了技術改造，采空區的安全隱患得到了治理，采礦生產能力及采礦回采率均實現了顯著提升。

采用“井下充填+地表高、低壓注漿+隔離采空區”的塌陷采空區綜合治理技術，在現場施工條件極其困難的情況下，歷時2 a實施了綜合治理工程，達到了對塌陷采空區進行有效充填、控制塌陷坑進一步變形的可靠治理效果［6］。經過多年的實踐及完善，形成了獨具特色的下向進路式全尾砂膠結充填采礦工藝，達到95%以上的充填接頂率及零充填體冒頂或失穩事故，采礦成本降低到146元/t，礦石損失率僅為3% ～5%，實現了礦產資源的安全、經濟、高效回收［7］。與此同時，采空區綜合治理及下向進路式全尾砂膠結充填采礦工藝的成功應用，使原空場法不能回收的大量頂底柱殘礦、掛幫礦等資源也再次得到全面的安全回采。

5 選礦工藝的創新及應用

選礦廠處理能力的大小主要取決于磨礦作業，磨礦作業基建投資大、運行成本高，而且磨礦產品質量的好壞直接影響選別作業的技術經濟指標。磨礦作為礦石選別前的準備作業，不僅以解離礦物為第一目的，而且要使礦料在粒度上符合選礦要求，還需盡量減輕粉碎粒級［8］。

5.1 單段磨礦選別

毛坪鉛鋅礦在20世紀50年代建設了第一座選礦廠，選礦處理能力為150 t/d，由于當時選礦技術相對落后，選礦技術指標較低。馳宏鋅鍺整合毛坪鉛鋅礦的礦產資源后，對選礦廠生產工藝流程進行了改造、完善，并確定了鉛硫混合浮選—鉛硫分選—鉛硫混合浮選尾礦選鋅的單段磨礦選別工藝流程，選礦處理量提升為300 t/d，選礦指標取得了顯著提升。2005年得到的鉛精礦鉛品位為48.53%、鉛金屬回收率為66.95%，鋅精礦鋅品位為50.48%、鋅金屬回收率為78.97%。經加強配礦管理、改進工藝流程、改善磨礦產品質量、優化選礦藥劑制度等工作的開展，2008年1—6月取得的鉛精礦鉛品位為60.16%、鉛金屬回收率為86.75%，鋅精礦鋅品位為50.62%、鋅金屬回收率為 89.00%［9］。但由于單段磨礦不能有效解決目的礦物過磨與欠磨的技術難題，選礦指標的提升仍具有一定空間。

5.2 階段磨礦階段選別

為提高礦產資源利用率，毛坪鉛鋅礦委托國內多家知名科研院所開展了大量的選礦試驗研究，最終確定了鉛硫混合浮選—鉛硫混浮精礦再磨脫鋅—脫鋅鉛硫混浮精礦選別分離—鉛硫混合浮選尾礦選鋅的階段磨礦階段選別工藝流程。2009年建成投產了2000 t/d的新選廠，為選礦技術指標的提升及經濟效益的提升提供了保障［10］。

階段磨礦階段選別流程使用1段入選原礦粗磨，避免了性脆、易過粉碎的方鉛礦過磨，使浮選鋅精礦、尾礦粒度加粗及微細粒級減小，改善了浮選質量及過濾效率，同時提高了磨礦處理能力，保障了選廠處理量的提升;2段鉛硫混浮精礦再磨，選擇性地提高了連生體礦物的單體解離度，并暴露出了礦物的新鮮表面，同時再磨具有清潔礦物表面脫藥的功效，有利于改善受1段磨礦選別藥劑作用礦物的可浮性;鉛硫混浮精礦再磨脫鋅，使彼此相對獨立的磨礦、選別作業構成了一個磨浮大循環，有利于控制精礦互含，提高了精礦品質及金屬回收率;逐步引進的DF-341、丁胺黑藥與原使用的乙黃藥、乙硫氮等的組合應用，使選礦藥劑制度得到了進一步優化，礦石中的有用組分得到了進一步的強化捕收。2015年1—6月獲得的鉛精礦鉛品位為61.20%、鉛金屬回收率為88.42%及銀品位為663.19 g/t、銀金屬回收率為69.60%，鋅精礦鋅品位為50.68%、鋅金屬回收率為93.67%及鍺品位為75.96 g/t、鍺金屬回收率為75.24%，硫精礦硫品位為45.20%、硫回收率為62.22%。

6 礦山廢棄物處理技術的進步發展

有色金屬礦產資源的開發利用，造成了一系列的生態破壞和環境污染，并產生了大量的除塵廢氣、礦井水、選礦廢水、采礦廢石、選礦尾砂等。其中選礦廢水、采礦廢石、選礦尾砂為礦山主要污染源［11］。

6.1 礦山廢棄物的處置

毛坪鉛鋅礦在私營企業開采為主時期，產生的采礦廢石、選礦尾砂等固體廢棄物，極少部分用于充填井下采空區，部分堆置在礦山地表，甚至部分直接排入流經礦區的洛澤河中;而產生的選礦廢水、礦井水等廢水資源，幾乎全部未經處理直接排入洛澤河。礦井水中含有懸浮物、重金屬離子等，選礦廢水中殘留有毒藥劑、重金屬離子、化學耗氧物質等，采礦廢石、選礦尾砂等固體廢棄物含有懸浮物、重金屬離子等，尤其是具有相對穩定性和難降解性的重金屬的釋放對生態環境產生了持久性和不可逆的污染，造成了生態破壞和環境污染。

6.2 礦山廢棄物的資源化利用

馳宏鋅鍺整合毛坪鉛鋅礦礦產資源后，通過與相關科研院所合作，對采礦方法進行革新升級及采用選礦新工藝建設現代化的2000 t/d新選廠，從工藝上提高了礦產資源的綜合利用率，采礦回采率、選礦回收率的提升從工藝源頭上減少了廢棄物的產生，并對產生的廢棄物有效的進行了資源化利用，形成了礦山廢棄物的源頭控制、末端治理的清潔生產模式。

采、選產生的廢氣主要為選礦廠除塵廢氣，采用濕式旋風除塵器進行收集，收塵給入濃密機進行濃縮，濃縮產生的溢流水返回濕式旋風除塵器循環利用，濃縮底泥給入選礦生產流程回收其中的鉛、鋅等有用組分。采礦產生的礦井水，經井下混凝沉淀系統處理達標，部分用于采礦工藝用水、設備冷卻水等，剩余部分達標外排。選礦產生的廢水，采用源頭分質分別回用到相應的選礦流程中，剩余選礦廢水進行適度處理后再回到選礦流程中，實現了選礦廢水零外排。選礦廢水源頭分質分別回用到相應的選礦流程中，減小了選礦廢水處理，并充分利用了選礦廢水中的殘留藥劑，減小了選礦藥劑消耗，節約了藥劑成本;選礦廢水適度處理工藝為“中和法+濃縮沉淀法+吸附法”，其工藝簡單、流程順暢、運行成本低，處理回水水質能滿足選礦用水水質需要。產生的采礦廢石、選礦尾砂等固體廢棄物，全部通過下向進路式全尾砂膠結充填采礦工藝充填到井下采空區，實現了采礦廢石、選礦尾砂的零排放。礦山廢棄物的資源化利用，實現了采礦廢石、選礦廢水、選礦尾砂的零排放，消除了礦山的主要污染源，保護了周圍的生態環境，取得了較好的環保效益、社會效益。

7 結語

毛坪鉛鋅礦通過一系列措施對礦產資源進行綜合利用，顯著提高了礦產資源的利用率，延長了礦產資源的服務年限，并減少了生態環境破壞，社會效益及經濟效益顯著，為正在探索礦產資源綜合利用的礦山起到了積極示范和借鑒作用。

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