磷礦開采企業(yè)清潔生產(chǎn)審核實例

陽 光　劉煦晴　劉 哲　熊亞蘭

(1.湖北省環(huán)境科學研究院， 武漢　430072； 2.湖北省安全環(huán)境技術科學研究院

有限公司， 武漢　430071； 3.武漢工程大學化學與環(huán)境工程學院， 武漢　430073)

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磷礦開采企業(yè)清潔生產(chǎn)審核實例

陽 光1，2劉煦晴3劉 哲1，2熊亞蘭1，2

(1.湖北省環(huán)境科學研究院， 武漢430072； 2.湖北省安全環(huán)境技術科學研究院

有限公司， 武漢430071； 3.武漢工程大學化學與環(huán)境工程學院， 武漢430073)

摘要：以某磷礦開采企業(yè)開展清潔生產(chǎn)審核為例，考察該企業(yè)的的生產(chǎn)工藝流程及產(chǎn)排污環(huán)節(jié)，針對行業(yè)生產(chǎn)特點，確定清潔生產(chǎn)審核目標，通過清潔生產(chǎn)實施，使企業(yè)獲得明顯的經(jīng)濟效益和社會環(huán)境效益，達到了“節(jié)能降耗、減污增效”的目的，為我國同類磷礦開采行業(yè)實施清潔生產(chǎn)審核提供了良好的借鑒。

關鍵詞：清潔生產(chǎn)審核；磷礦企業(yè)；節(jié)能降耗；減污增效

磷礦企業(yè)清潔生產(chǎn)可以從源頭上減少或消除污染物的產(chǎn)生和排放，是走新型工業(yè)化道路、實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的有效途徑[1]。由于我國目前尚未有統(tǒng)一的規(guī)范和標準，現(xiàn)僅有云南省工業(yè)和信息化委員會公布《云南省磷礦采選行業(yè)清潔生產(chǎn)評價指標體系》(試行)，但該評價指標體系適用于采用露天采剝工藝生產(chǎn)磷礦石和采用擦洗脫泥及膠磷礦浮選工藝生產(chǎn)磷精礦的企業(yè)。而采用地下開采工藝的磷礦采選企業(yè)，尚無相應的清潔生產(chǎn)評價指標體系，這些成為磷礦開采行業(yè)實施清潔生產(chǎn)審核工作的障礙之一[2]。本文通過對湖北某磷礦開采企業(yè)的清潔生產(chǎn)審核實例，找出了企業(yè)生產(chǎn)全過程存在的環(huán)境問題，并參照《云南省磷礦采選行業(yè)清潔生產(chǎn)評價指標體系》(試行)，給出清潔生產(chǎn)水平評價結(jié)論，發(fā)掘出清潔生產(chǎn)機會，提出了無低費及中高費清潔生產(chǎn)方案，使企業(yè)取得了明顯的經(jīng)濟、社會、環(huán)境效益，達到了“節(jié)能、降耗、減污、增效”的目的，為我國同類磷礦行業(yè)實施清潔生產(chǎn)審核提供了良好的借鑒。

1企業(yè)概況

企業(yè)磷礦石礦區(qū)面積為1.062 6 km2，保有儲量為3 200萬t。年設計開采能力為45萬t，服務年限18年。采礦區(qū)走向長度1 200 m，傾斜控制在1 040 m以上，礦層出露在礦區(qū)面積1.261 8 km2，礦山全部采用地下開采，目前采深已近1 040 m，所揭露的礦層傾角為8～12°，礦層厚度3～6 m，平均4～5 m，磷礦石品位平均為27%，已累計采礦200余萬t。根據(jù)國家及地方清潔生產(chǎn)審核相關文件要求，該企業(yè)不屬于強制實施清潔生產(chǎn)審核的重點企業(yè)，屬于自愿實施清潔生產(chǎn)的企業(yè)。

2預審核

2.1現(xiàn)狀調(diào)查及現(xiàn)場考察

通過收集企業(yè)生產(chǎn)工藝情況、企業(yè)所在地區(qū)域環(huán)境功能、環(huán)評及“三同時”執(zhí)行情況、污染源常規(guī)監(jiān)測、排污許可證及總量執(zhí)行情況、近3年環(huán)保守法等資料對企業(yè)現(xiàn)狀進行了調(diào)研，并通過察看其工況、能源及原輔材料消耗情況工作報表、與工作人員交談，咨詢行業(yè)專家等方式[4]，發(fā)現(xiàn)了一些環(huán)保問題：例如廢石全部用來回填采空區(qū)而沒有進行其它綜合利用，從而造成回采率低、貧化率高；除塵廢水經(jīng)沉淀池處理后外排；礦石運輸?shù)缆坊覊m大，影響周邊環(huán)境，這些問題也為清潔生產(chǎn)提供了機會。

經(jīng)審核小組討論決定，針對公司實際生產(chǎn)情況，依據(jù)《湖北省人民政府關于加強磷礦資源管理的意見》，并咨詢相關行業(yè)專家，考慮到清潔生產(chǎn)評價指標體系并無相應的標準，因此對企業(yè)的清潔生產(chǎn)水平評估將從采礦工藝的先進性、資源利用率、環(huán)境健康安全評價指標等方面考慮。

2.1.1采礦工藝先進性

從國內(nèi)外緩傾斜中厚礦體的開采情況來看，根據(jù)其具體的開采技術條件不同，一般采用底盤漏斗空場法、底盤漏斗崩落法、分段采礦法、分層填充法、切頂房柱空場法及淺孔留礦法等。目前該企業(yè)采用的是普通房柱法采礦工藝，該技術具有采準工作量小、采礦強度大、采礦成本低、礦石貧化率小的特點，但同時也具有礦石損失大的缺點。審核小組認為可以通過中高費方案的實施，降低礦石損失率。

2.1.2資源利用率

企業(yè)現(xiàn)有七個礦硐均為地下開采，其礦石的平均回采率約為72%。與全國同類型的礦山相比處于先進水平，但與世界的先進水平相比，尚有一定的差距。《湖北省人民政府關于加強磷礦資源管理的意見》要求：“規(guī)模礦區(qū)實現(xiàn)礦石全層開采、貧富兼采、分級使用，回采率達到70%以上”。參考宜昌地區(qū)相關規(guī)劃，宜昌地區(qū)磷礦現(xiàn)狀開采回采率為78%，清審企業(yè)采用較先進的采礦技術，實際回采率達到73%，高于設計回采率68.99%，滿足《湖北省人民政府關于加強磷礦資源管理的意見》關于回采率的要求，但距離宜昌地區(qū)磷礦回采率尚有一定差距。雖然處于國內(nèi)清潔生產(chǎn)基本水平，但審核小組認為通過本輪次清潔生產(chǎn)，清審企業(yè)的實際回采率還將有一定的上升空間。

2.1.3環(huán)境、健康安全評價指標

清審企業(yè)環(huán)境、健康安全評價指標體系如表1所示。

表1　環(huán)境、健康安全評價指標體系

2.1.4磷礦采選企業(yè)清潔生產(chǎn)定性評價指標

企業(yè)清潔生產(chǎn)定性評價指標項目見表2。

表2　清審企業(yè)清潔生產(chǎn)定性評價指標項目

2.2確定清潔生產(chǎn)審核重點

按照污染物產(chǎn)生量及排放量的多少、能源的消耗情況、原輔材料的消耗情況、清潔生產(chǎn)潛力大小、部門關心配合的程度等多方面綜合考慮，審核小組采用權重總分合計排序法，確定本輪清潔生產(chǎn)審核的重點，將礦井車間和廢石渣場作為本輪審核重點。

2.3設置清潔生產(chǎn)目標

本輪清潔生產(chǎn)目標見表3。

表3　本輪清潔生產(chǎn)目標

3審核

通過對本輪清潔生產(chǎn)審核重點詳細的生產(chǎn)情況及環(huán)保情況分析的基礎上，根據(jù)現(xiàn)場測試建立公司磷礦石物料平衡等環(huán)節(jié)，分析能源消耗以及主要污染物的環(huán)節(jié)和部位物料流失原因及解決方案見表4。

表4　審核過程物料流失原因及減少物料損失途徑

4清潔生產(chǎn)審核方案

4.1方案的產(chǎn)生與篩選

清審小組通過在全廠范圍內(nèi)宣傳動員，鼓勵全員參與，有針對性地提出了本輪清潔生產(chǎn)方案及合理化建議。經(jīng)篩選， 本輪清潔生產(chǎn)審核，共計產(chǎn)生了可行方案36項，其中無/低費方案33項，中/高費方案3項，33項無/低費方案已全部實施完成，實施率100%；3項中/高費方案已實施完成3項(即：房柱式刻槽法開采工藝、采礦跨度調(diào)整和科學配礦)，實施率100%。

4.2中高費方案的研制及可行性分析

4.2.1“房柱式刻槽法開采工藝”方案

清審企業(yè)采用“房柱式刻槽法”進行開采，即在原采礦方法的基礎上，在礦房中間沿礦石傾向?qū)Φ装暹M行刻槽，形成電耙運輸通道?？滩蹆梢淼牡V石爆破后落入刻槽內(nèi)，用電耙將礦石運至礦房溜口裝車運出。同時采用一次性淺孔鑿巖、礦層與廢石分層爆破的方法，雖然開采成本有所增加，但卻有效降低了采礦貧化率，使貧化率由設計的7.2%降低到3%左右。

表5　清審企業(yè)房柱式刻槽法開采工藝相關參數(shù)

該清審企業(yè)磷礦山屬于國內(nèi)少有的厚大礦體，礦層平均厚度17.7 m，最厚處近25 m，開采難度大，國內(nèi)目前只能用無底柱采礦法開采厚大礦體，但礦區(qū)因有危巖體不適用該方法開采。清審企業(yè)在充分借鑒國內(nèi)貴州開陽、云南大紅山等大型礦山開采經(jīng)驗的基礎上，通過采礦試驗，探索出了新的采礦方法。本方案投資120萬元，通過這一技術，2014年共開采薄礦體和低品位礦石43.7萬t，提高了礦產(chǎn)資源回采率。

4.2.2“采礦跨度調(diào)整工程” 方案

根據(jù)回采地段的地質(zhì)構造情況，適當調(diào)整采場跨度至8 m左右，使其頂板不易冒落，進一步保證采場安全，從而提高采礦回采率。同時對采場頂板不穩(wěn)定的礦房采用小礦房、小礦柱或多留礦柱，充分回收。小礦柱距地表 500 m以下的采場回采底柱時應加大人工頂柱的高度,回采主要承載礦柱必須采取安全措施。根據(jù)采場具體情況和礦體頂板抗壓能力，確定合適的礦房結(jié)構要素，調(diào)整礦柱尺寸，預留采場小礦柱。從維護采場穩(wěn)定性方面考慮，礦柱間距應該小于礦房跨度，礦柱本身的尺寸應滿足承載力要求。根據(jù)磷礦段礦體賦存條件和采空區(qū)分布情況，考慮覆蓋巖層厚60 m、100 m兩種情況，礦柱凈距由13 m調(diào)整為8 m，按礦柱截面尺寸為6 m×6 m或者7 m×7 m進行設計，不僅避免因礦房尺寸過大或者預留礦柱不合適引起頂板冒落而造成礦石損失，而且提高采場運輸能力。礦柱預留的形狀為矩形或圓形，礦柱預留的位置為梅花狀，應相互錯開。在實際操作過程中，將原來功率為15 kwh的電耙增加到30 kwh，提高采場運輸能力，縮短采場回采時間，降低或杜絕不安全因素，減少不必要的資源浪費。

該方案投資約200萬元，采場礦跨度調(diào)整到8 m，不僅有效地防止了采場頂板冒落，確保了采礦安全，而且還提高了采礦的強度，特別是對于緩傾斜薄體礦而言，增加了礦石開采量，避免了磷礦資源的浪費和廢石排放。

4.2.3“科學配礦”方案

清潔生產(chǎn)審核實施階段，清審企業(yè)組建了配礦場，使年配礦能力達到35萬t/年，同時制定了磷礦技術規(guī)程和配礦管理制度，設立了配礦計算原始記錄和入帳及配礦統(tǒng)計報表，同時加強現(xiàn)場配礦管理，及時有效地轉(zhuǎn)好斗位，切實準確地掌握好料倉內(nèi)各斗位不同品位礦石技術指標情況，嚴格按配礦技術要求進行計算配礦混勻。清潔生產(chǎn)審核后，配礦后的磷礦石綜合合格率比配礦前的礦石提高20%～30%，出廠磷礦質(zhì)量穩(wěn)定提高。

具體做法是：礦山上所有原礦一律進入配礦場，把高低品位礦石進行科學配礦；或者外購一部分高品位礦石對公司低品位礦石進行配兌，以達到充分利用低品位礦石，降低磷礦資源貧化率的目的。該清潔生產(chǎn)方案利用低品位礦與高品位礦進行科學配礦，通過該方案的實施，使得貧礦得到了合理的開發(fā)利用，充分地回收和利用了磷礦資源，延長礦山開采年限，同時降低開采、運輸成本，將廢棄低品位礦石變廢為寶，提高了資源綜合利用率，符合國家產(chǎn)業(yè)政策，為企業(yè)創(chuàng)造了較好的經(jīng)濟效益。

本方案投資約100萬元，年凈現(xiàn)金流量為96.54萬元，投資償還期2.18年。通過本輪清審，減少了廢石的排放，提高了礦石的品位，是實現(xiàn)綠色礦山的重要舉措之一。

5清潔生產(chǎn)審核產(chǎn)生的效益

通過本輪清審，清審企業(yè)無/低費方案減少磷礦流失2 500 t/a，節(jié)水230 t/a。中高費方案每年減少廢石排放12 500 t/a，節(jié)省磷礦流失2 500 t/a，減少了廢石對土地的占用。開采回采率由現(xiàn)狀的73%提高至清潔生產(chǎn)審核后的75%，貧化率由現(xiàn)狀的6.8%降低至清潔生產(chǎn)審核后的3%，削減電能消耗6 356 kwh/a，本輪次清潔生產(chǎn)方案完成了預定的清潔生產(chǎn)目標。清審后提高了磷礦石回收率，節(jié)約了廢石及礦石運輸成本，延長了礦山的服務年限，使出廠磷礦質(zhì)量穩(wěn)定提高，無/低費和中高費方案為企業(yè)帶來直接經(jīng)濟效益1 111.88萬元/年。

6結(jié)語

本輪清潔生產(chǎn)審核提出的無費及中高費方案實施后，降低了企業(yè)的生產(chǎn)成本，實現(xiàn)了節(jié)能降耗、減污增效的清潔生產(chǎn)目的，實現(xiàn)了經(jīng)濟、環(huán)境和社會效益的統(tǒng)一，可為我國同類磷礦石開采行業(yè)實施清潔生產(chǎn)審核提供良好的借鑒。

參考文獻

[1] 伍名群.磷礦山清潔生產(chǎn)評價指標體系研究[D].貴陽：貴州大學，2009.

[2] 王斌，陳建宏.礦山清潔生產(chǎn)評價體系研究[J].金屬礦山,2007(08):79-82.

[3] 國家環(huán)境保護總局科技標準司.清潔生產(chǎn)培訓教材[M].北京:中國環(huán)境科學出版社,2001：10-16.

[4] 郭希紅,劉曉濤，劉勇，等.清潔生產(chǎn)審核在氮肥企業(yè)的應用[J].環(huán)境保護與循環(huán)經(jīng)濟，2011(03)：39-42.

[5] 孫啟宏.清潔生產(chǎn)標準體系研究[M].北京：新華出版社，2006：22-40.

The case of cleaner production audit in a phosphate mining enterprise

Yang Guang1,2, Liu Xuqing3，Liu Zhe1,2， Xiong Yalan1,2

(1. Hubei Academy of Environmental Science, Wuhan 430072；2.Hubei Safety & Environment Institute Co., Ltd，Wuhan 430071;3. School of Chemistry & Environmental Engineering，Wuhan Institute of Technology, Wuhan 430072, China)

Abstract:This article introduced a case of cleaner production audit(CPA) in a phosphate mining enterprise. Firstly, we investigated the whole production process of the enterprise, and drew out the pollution generation and discharge spots. Then based on the characteristic of such industry, we set up the CPA goal. Through the implementation of CP solutions, significant economic, social and environmental benefits were achieved. This case provided a good reference for CPA performance in similar phosphate industry.

Keywords:cleaner production audit; phosphate mining enterprise; energy conservation& consumption reduction; pollution reduction& efficiency increase

中圖分類號：X383

文獻標志碼：A

作者簡介：陽光，女，1970年生，高級工程師，研究方向：清潔生產(chǎn)審核、環(huán)境影響評價、環(huán)境評估。E-mail：ybai1970@qq.com

收稿日期：2015-09-17；2015-12-18修回