马钢张庄铁矿充填系统
本报通讯员 郑岩 李迪
中国是一个矿产资源大国，近年来，随着矿产资源需求的上升以及开采的持续深入，矿山尾矿的积存量和年排放量逐年递增，资源环境压力日益加大。传统的开采方式对生态环境破坏大，主要表现为地表塌陷、地下水流失、尾矿库和废石场占用大量土地等。一些矿山对尾矿库的管理不善，极易造成溃坝等事故，存在重大的安全隐患，因此尾矿库已成为重大的危险源与污染源。
在提倡可持续发展，构建资源节约型、环境友好型社会的今天，金属矿山如何更加有效地利用现有的尾矿资源，在保护环境的条件下实现安全生产，是摆在矿山企业面前的一道难题。
因势而谋
抢占发展新高点
充填采矿法利用尾矿对地下采空区进行充填，既可以提高矿石资源利用率、保护远景资源、防止地表塌陷、有效控制地压灾害，又可以减少固体废料向地表排放、降低尾矿库等级，是理论上解决上述难题的有效方法。然而，充填法在大型、特大型地下开采矿山上的应用仍属空白，尚无经验可循，亟待填补。
面对制约行业发展的这个瓶颈问题，中冶北方工程技术有限公司于2014年初专门成立了课题组进行技术攻坚，依托中国中冶“三五”重大科技专项，以马钢集团张庄铁矿、首钢集团马城铁矿充填系统为研究对象，以张庄铁矿尾砂为实验样本，全面开展大规模开采铁矿山充填系统料浆制备与深井自流输送关键技术的研究。
应势而动
打造发展新优势
为拓宽研究思路，中冶北方课题组一方面组织技术力量对国内外采用充填法开采的矿山进行考察，邀请清华大学、中国矿业大学的资深教授以及国内外知名的设备供应商进行专题研讨；另一方面组织技术骨干对张庄铁矿、马城铁矿、大贾庄铁矿等开展充填系统设计的工程，进行设计方案优化。同时，中冶北方加强与国内外科研院所的合作与交流，加大充填系统领域科研力度。截至目前，中冶北方已获得发明专利授权3项、实用新型专利7项，其余尚在实质审查阶段。
经研究论证，中冶北方课题组确定了重大专项技术攻关项目“深部金属矿床安全高效开采关键技术研究”，主要包括“大规模开采铁矿山充填系统料浆制备与深井自流输送关键技术研究”和“深部采矿充填体材料特性及稳定性研究”两个方面。中冶北方课题组统一组织分配任务，定期研讨和汇总课题的阶段性成果，并阶段性地论证和制订相关内容的课题研究计划。经过不懈的努力，终于解决了大规模开采铁矿山充填系统料浆制备与深井自流输送的问题，顺利通过了中国中冶重大科技专项的认定，并成功将该技术首次应用于张庄铁矿充填站。
中冶北方自主研发的大规模矿山全尾砂胶结充填连续制备及输送系统，创造性地提出了基于立式砂仓和深锥浓密工艺的连续充填制备技术，在尾砂入料、沉降、浓密、放砂等方面进行了全面升级和创新，集成多项关键技术，不仅应用于新建充填项目，还可用于传统充填系统的升级改造。
与传统的充填系统相比，全尾砂胶结充填连续制备及输送系统具备卓越的性能。马钢张庄铁矿充填系统是全尾砂胶结充填连续制备及输送系统在矿山充填行业的首次应用，相较于国内已建成的传统充填系统，张庄铁矿充填站利用深锥浓密机处理选厂尾砂，底流浓度相对稳定，可实现连续大流量、高浓度放砂；溢流水水质较好，可实现选矿水的循环利用，同时提高了尾砂的利用率；采用连续制备工艺，为实现矿山无尾排放创造了前提条件，有效降低了充填系统数量，减少占地和征地费用；系统自动化运行，连续充填作业，无须频繁冲洗管路，便于管理，提高了劳动生产率；基建投资大幅降低，张庄铁矿充填系统工程总投资较传统的充填方案节省2000多万元，应用前景广泛。
大规模开采铁矿山充填系统料浆制备与深井自流输送关键技术研发与应用，体现了中冶北方人对技术创新的孜孜追求，彰显了中冶北方人创新意识薪火相传的优良传统。中冶北方与张庄铁矿联手创造了行业的典范，引领了行业的转型升级，在绿色矿山发展道路上迈出了重要的一步。
《中国冶金报》（2019年12月05日 04版四版）
