绿色采矿技术在金属矿山工程中的应用前景

引言​

绿色采矿技术是指在金属矿山开采过程中，综合运用先进的技术手段和科学的管理方法，最大限度地提高资源利用率，减少对环境的负面影响，实现经济效益、社会效益和生态效益相统一的采矿技术体系。研究绿色采矿技术在金属矿山工程中的应用前景，对于推动金属矿山行业的可持续发展、缓解资源环境压力具有重要的现实意义。​

一、金属矿山开采面临的问题

1.1 环境污染问题

1.1.1 废水污染

金属矿山开采过程中会产生大量的废水，这些废水中含有大量的重金属离子（如铅、汞、镉、锌等）、酸碱物质以及悬浮物等污染物。如果未经有效处理直接排放，会对地表水、土壤和地下水造成严重污染。例如，重金属离子会在土壤和水体中积累，通过食物链进入人体，对人体健康造成极大危害；酸碱废水会改变水体的酸碱度，破坏水生生态系统的平衡，导致鱼类等水生生物死亡。

1.1.2 废气污染

矿山开采过程中的凿岩、爆破、铲装、运输等环节会产生大量的粉尘，此外，矿石的破碎、筛分、冶炼等过程还会产生二氧化硫、氮氧化物、氟化物等有害气体。粉尘不仅会对作业人员的身体健康造成威胁，引发尘肺病等职业病，还会降低大气能见度，影响周边地区的空气质量；有害气体则会形成酸雨，腐蚀建筑物，破坏植被，对生态环境造成长期的破坏。在一些大型金属矿山集中的地区，雾霾天气频繁出现，酸雨发生率较高，生态环境质量明显下降。

1.2 资源浪费问题

1.2.1 开采方式粗放

在一些小型金属矿山，由于技术和资金的限制，仍然采用较为粗放的开采方式，如空场采矿法、崩落采矿法等，这些方法往往会导致大量的矿石损失和贫化。例如，在空场采矿法中，由于采场结构设计不合理、回采工艺不完善等原因，矿石的回采率较低，大量的矿石残留在采空区无法回收；在崩落采矿法中，由于崩落的矿石与废石混合，导致矿石贫化严重，降低了资源的利用效率。据相关研究表明，部分小型金属矿山的矿石回采率仅为 60%-70% ，远低于国际先进水平。

1.2.2 选矿技术落后

选矿是提高矿石品位、回收有用矿物的重要环节，但一些金属矿山的选矿技术相对落后，设备陈旧，工艺流程不合理，导致选矿回收率低，大量的有用矿物随尾矿流失。例如，在一些铜矿选矿中，由于选矿工艺未能充分考虑矿石的性质和矿物组成，铜的选矿回收率仅为 80% 左右，而国际先进水平可达 90% 以上。这不仅造成了资源的浪费，还增加了后续尾矿处理的难度和成本。

二、绿色采矿技术的类型及优势

2.1 充填采矿技术

2.1.1 技术原理

充填采矿技术是将开采过程中产生的废石、尾矿等固体废弃物，经过加工处理后，与水泥、粉煤灰等胶凝材料混合，制成充填材料，然后通过管道或其他输送方式将其输送至采空区进行充填。充填体可以有效地支撑采场围岩，控制岩层移动和地表沉降，同时实现了固体废弃物的资源化利用。

2.1.2 优势

控制地表沉降：充填体能够对采空区进行有效支撑，减少采场围岩的变形和破坏，从而显著降低地表沉降的风险。例如，在一些位于城市周边或生态敏感区的金属矿山，采用充填采矿技术可以避免因开采导致的地面塌陷，保护周边建筑物和生态环境的安全。

提高资源回收率：通过对采空区进行充填，可以为回采残留矿石创造良好的条件，提高矿石的回采率。一些采用充填采矿技术的矿山，矿石回采率可提高至 90% 以上，有效减少了资源的浪费。

实现废弃物资源化利用：将废石和尾矿作为充填材料，既解决了废弃物的堆放问题，又降低了充填材料的采购成本，实现了资源的循环利用，具有显著的经济效益和环境效益。例如，某铅锌矿通过采用全尾砂膏体充填技术，每年可消耗尾矿数十万吨，不仅减少了尾矿库的建设和维护成本，还降低了尾矿对环境的潜在危害。​

2.2 无废开采技术

2.2.1 技术原理

无废开采技术是通过优化采矿工艺和流程，从源头减少废石和尾矿的产生，并对产生的废弃物进行最大限度的资源化回收和利用，使矿山开采过程中产生的废弃物达到最少甚至为零的一种开采技术。其主要包括矿石的贫富分选、井下破碎与就地充填、尾矿的再选和综合利用等环节。

2.2.2 优势

减少废弃物排放：通过对矿石进行贫富分选，将品位较低的矿石留在井下作为充填材料，减少了废石的提升量和尾矿的产生量。例如，一些金属矿山采用井下预选技术，在井下对矿石进行初步筛选，将废石直接用于采空区充填，使地面选矿厂处理的矿石量大幅减少，从而降低了尾矿的排放。

提高资源综合利用率：对尾矿进行再选和综合利用，可以回收其中的有用矿物和有价元素，提高资源的利用效率。例如，一些尾矿中含有丰富的铁、铜、铅、锌等金属元素，通过采用先进的选矿技术进行再选，可以将这些元素回收利用，实现资源的最大化利用。

三、绿色采矿技术的应用前景展望

3.1 政策支持推动绿色采矿技术发展

随着全球对环境保护和可持续发展的重视程度不断提高，各国政府纷纷出台了一系列支持绿色采矿的政策法规。例如，我国制定了《绿色矿山建设规范》等标准，对矿山的资源开发利用、节能减排、生态环境保护等方面提出了明确要求，并通过财政补贴、税收优惠等政策手段，鼓励矿山企业采用绿色采矿技术。在政策的引导和支持下，未来绿色采矿技术将得到更广泛的应用和推广，金属矿山行业的绿色发展水平将不断提升。

3.2 技术创新提升绿色采矿技术水平

科技的不断进步将为绿色采矿技术的创新发展提供强大动力。未来，人工智能、大数据、物联网等新兴技术将与绿色采矿技术深度融合，实现矿山开采的智能化、自动化和精细化。例如，利用人工智能技术可以对矿山开采过程中的地质数据、生产数据等进行实时分析和预测，优化采矿方案和生产流程；通过物联网技术可以实现对矿山设备的远程监控和故障诊断，提高设备的运行效率和安全性。此外，新型材料、新能源等领域的技术突破也将为绿色采矿技术的发展带来新的机遇，如开发高性能、低成本的充填材料，利用太阳能、风能等清洁能源为矿山生产供电等。

3.3 市场需求促进绿色采矿技术应用

随着消费者对绿色产品的需求不断增加，以及下游企业对可持续供应链的要求日益严格，金属矿山企业为了满足市场需求，提升自身竞争力，将更加积极地采用绿色采矿技术。例如，一些电子电器、汽车制造等行业的企业，在采购金属原材料时，会优先选择采用绿色采矿技术生产的产品，这将促使金属矿山企业加大对绿色采矿技术的投入和应用力度，推动整个行业向绿色、可持续方向发展。

3.4 国际合作推动绿色采矿技术全球化

在全球矿业一体化的背景下，国际间的合作与交流将不断加强。各国在绿色采矿技术领域可以相互学习、借鉴，共同推动绿色采矿技术的全球化发展。例如，我国在充填采矿技术、矿山生态修复技术等方面取得了一定的成果，可以通过 “一带一路” 倡议等平台，与沿线国家的矿山企业开展技术合作和项目投资，将我国的绿色采矿技术推广到国际市场，同时也可以引进国外先进的绿色采矿技术和管理经验，促进我国金属矿山行业的国际化发展。

结论​

绿色采矿技术作为实现金属矿山可持续发展的关键手段，具有显著的环境效益、经济效益和社会效益。未来，在政策支持、技术创新、市场需求和国际合作等多方面因素的推动下，绿色采矿技术将在金属矿山工程中得到更广泛、更深入的应用，其应用前景十分广阔。金属矿山企业应抓住机遇，积极采用绿色采矿技术，实现自身的转型升级和可持续发展，为全球资源开发与环境保护的协调发展做出贡献。

参考文献：

[1] 袁诚 . 绿色开采技术在金属矿山开采中的应用 [J]. 世界有色金属 ，2022（23）：46-48.

[2] 王召敏 ， 孙计辉 ， 王京聪 . 金属矿山绿色开采综合评价方法及其应用研究 [J]. 建筑工程技术与设计 ，2018（9）：3544.