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蛇纹岩石材

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实现石材矿山天蓝、地绿、水净的有效途径!

2019/08/14  浏览次数:

  国资源部、财政部、环境保护部、国家质量监督检验检疫总局、中国银行业监督管理委员会,中国证券监督管理委员会等六部委2017年3月22日颁发《关于加快建设绿色矿山的实施意见》(国土资规2017)4号文),其附件7《非金属矿行业绿色矿山建设要求》中鼓励石材类矿山根据赋存条件,采用圆盘锯、绳锯等装备开采,荒料率应达到30%以上。我们认为石材行业绿色矿山建设的核心要求是实现石材矿区的天蓝、地绿、水净

  根据1994年3月26日国务院令第152号发布的《中华人民共和国矿产资源法实施细则》附件:矿产资源分类细目,饰面用花岗岩、蛇纹岩、辉绿岩、安山岩、大理岩、灰岩、板岩等矿产都属于非金属矿产,《饰面石材矿产地质勘查规范(DZ/T0291-2015)将其归纳为花岗石、大理石、石灰石、板石和砂岩。国内绝大部分饰面石材矿山均为露天开采,资源开发曾经带来局部和暂时的植被破坏、磧土与废水排放和扬(粉)尘,粉尘不仅污染环境,还可能给工人带来病害(尘肺病)

  多年前,江西的石材矿山也曾经是:矿区天空灰蒙蒙,矿山公路晴天一路灰、雨天一路泥;被遗在矿山公路两侧的废土、废石,形成婉延分布的生土坝”、“石坝”;荒料开采方法简单,资源很少综合利用;既不先剥离,也无排土场,废石遍地,见图矿山下的河谷中有时虽建有截污坝,但形同虚设,清浊不分。江西都昌县苏山花岗石矿山产生的废水曾经污染附近的水库、河流,2011年10月28日被中央电视台《焦点访谈》节目批评为“放任自流的石头水“

  近年来,江西的石材行业通过绿色矿山创建,多数矿山实现了天蓝、地绿、水净。今年9月,党中央、国务院将江西省确定为首批国家生态文明试验区的3个省份之一。为全面落实党中央、国务院关于生态文明建设和生态文明体制改革的总体部署,奋力打造美丽中国“江西样板”,江西省委、省政府及时出台了《关于深入落实国家生态文明试验区(江西)实施方案的意见),其中,明确要求:完善矿产资源节约和综合利用制度,建立以开采回采率、选矿回收率、综合利用率为主要内容的矿产资源约束性指标体系。全面开展绿色矿山建设,在赣州市、德兴市等绿色矿业发展示范区,2017年出台了《江西省全面推进绿色矿山建设的实施意见及相关考核办法》

  笔者通过对江西省境内庐山市东山、海会与都昌县苏山花岗石矿,修水县四都、浮梁县天宝、婺源县水岚大理石矿及庐山市横塘、华林板石矿等10个石材矿企创建绿色石材矿山实践的调研,结合其它省份创建绿色石材矿山的经验,就实现石材矿山天蓝、地绿、水净的基本途径,提出如下建议

  往日,石材矿山密集分布的地区,天空时常灰蒙蒙,车开在石材矿山的路上,“黄”尘滚滚,两车相距不到十米,却不见其首尾!登上山顶,俯瞰四周,每台凿岩机都像一个“小烟囱”,“狼烟四起”,粉尘曾是我国各类矿山开采生产的极为突出的问题之一,粉尘不仅污染环境,而且直接给矿山工人的健康带来危害。根据中国青年网记者何岛的报道《全国生肺病报告人数超72万,警惕尘肺病早期症状》。目前全国尘肺病报告人数已超72万人,且大部分发生在非金属矿山。因此,石材矿山开采运输过程中,扬(粉)尘处理应得到足够重视。根据来源可将石材矿山的扬(粉)尘分为三类:一是未彻底剥离的残坡积层;二是开采过程中形成的扬(粉)尘;三是运输过中产生的扬(粉)尘。针对三种来源扬(粉)尘提出如下处理建议

  江西地处亚热带季风气候区,四季分明,光照充足,雨量丰沛,花岗岩体物理风化、化学风化与生物风化作用均较强,往往形成较厚的残坡积层,见图2(a)。花岗岩的风化速度比大理岩、石灰若和包括板若在内的浅变质岩系都要快,见图2(b)(c),从赣南到赣北,多处看到大面积碳酸盐岩、浅变质岩山区分布着花岗岩株风化后形成的小盆地,岩体外接触带的碳酸盐岩地层中形成热变质的大理石矿山

  (a)都昌县苏山花岗石矿山,残坡积层较厚:(b)台湾煌奇公司在德兴市万村开发的大理石矿山,地表岩溶发育,残坡积层难于离;(c)庐山市横塘板石矿山,板岩风化较弱面残坡积层较薄;(d)都昌县苏山花岗石矿山首采区覆盖层被大型挖机初步刹离;(e)都昌县苏山花同石矿山发育完全并保存完整的残积物剂面,残积物之下为颜色较浅的强风化花岗岩,与其上棕黄色残积物之间界线(e)同一都昌县苏山花岗石矿山强风化花岗岩在剖面向下(右)过渡为花岗石矿体

  残积层是岩石经过风化作用后残留在原地的松散岩屑或土层,发育完全并保存完整的残积层剖面,表层为含有有机物的土壤,其下为粘土、砂土和碎石风化程度从表层至下层逐渐变弱,粒径从表到里由小变大,见图2(e)。残积层中的土壤、粘土、砂土是石材矿山粉尘的主要来源,矿山开采初期,如果排土不彻底,就会导致矿山工作平台和矿山公路路面遗留大量的粘土、砂土,形成扬尘。因此,首采区应将残坡积层全部、彻底剥离干净后,才能开采,后续年度的生产,也应坚持先剥离、后开采的原则。为了将残坡积层彻底离干净,根据矿山地质条件,须选择技术可行、经济合理的排土工艺,如二次排土,大挖机初排,见图2(d)、小挖机细排

  与《饰面石材矿产地质勘查规范(DZ/T0291-2015))对照,我们将残积层与坡积层合并的残坡积层与覆盖层对应,是石材矿山开采时必须剥离的部分。整个风化层往往比覆盖层厚,残坡积层之下、新鲜基岩之上的中风化层,见图2(f)、弱分化层、微分化层,如果其强度不影响加工、安装,又有较好的装饰性能时,也可以作为矿体开采和使用。例如,产于江西省上饶县望仙乡的“邮政绿”花岗石,其风化色为黄色调,曾畅销市场,称“江西米黄”

  石材开采过程中的扬(粉)尘包括爆破时产生的扬(粉)尘和锯切时产生的扬(粉)尘。干式开采产生的粉尘,日积月累,不仅危害工作人员的健康,而且影响安全生产。爆破产生的扬(粉)尘具有空间广,不可控的特点。因此,对该类扬(粉)尘处理措施主要是控制爆破时间、工人进场作业时间以及增设淋洒设施。锯切产生的扬(粉)尘具有空间小,位置可控的特点。因此,对该类扬(粉)尘处理措施主要以设备同时淋虑为主

  经过业界多年的努力,江西省石材矿山的开采方法与国内其它省份一样,也取得了长足发展,淘汰了产生扬尘的凿岩爆裂法、凿岩劈裂法,射流法更是销声匿迹。无论花岗石或大理石矿山,还是板石矿山,均采用机械锯切法。花岗石矿山采用圆盘锯石机锯切,见图3(a),大理石矿山采用金刚石串珠绳锯切,见图3(b),板石矿山多因板理(岩层)产状倾斜面采用小型圆盘锯切,见图3(c),均为湿式开 采,通过加大水量和改进设备有效控制了扬尘

  设备改进原理可类比石材加工车间或其它产生粉尘行业除尘原理。比如:在锯设备中增加粉尘收集室,安装负压风机,强力抽排粉尘到粉尘收集室内,减少粉尘在空气中的含量:在粉尘产生源头安装喷雾风扇,把水雾化后均匀地洒落到空气中,将空气中飘扬的粉尘降落到地面

  (a)庐山市海会花岗石矿山采用大型圆盘锯石机凹陷开采;(b)整源县水岚大理石矿山采用金刚石串珠绳锯机开采;(c)庐山市横塘板石矿山采用小型圆盘锯沿固定在倾斜板理面上的轨锯切;(d)都昌县花岗石矿山附近阳储岭钨矿尾砂库的绿化;(e)要源县水岚大理石矿山借用已硬化的“村村通”公路,保护完好;(f)都昌县苏山花岗石矿山附近由板岩组成的路的绿化

  通过部分矿山的实地调查,石材矿山公路上的泥土主要为土黄色亚粘土,其次为原矿石锯切产生的岩屑。土黄色亚粘土与排土场的废土成分相似,产生的主要原因为公路开拓时,排土不彻底。汽车运输过程产生的扬(粉)尘,包括从矿山公路路面刮起的粉尘和从汽车上遗微的弃土。因此,矿山公路的硬化,修 套排水沟,酒水车洗路面,对抑制矿山公路的扬尘,十分必要和有效

  水岚大理石矿山座落于久负盛名的中国最美乡村江西省源县的青山绿水之中,一条溪水从矿山前面径过直通下游的灵岩洞景区,岚字意为云雾缭绕的山峰。在这样的自然和人文环境中开采大理石,可不是探囊取物,应是“难上加难”。但该矿山却能与附近数深建筑的水岚村和谐相处,即将硬化的矿山公路平整而无明显扬尘与遗撒,荒料运输借用已硬化的“村村通”公路保护完好,图3(d)

  石材矿山闭坑前,工作平台暂不能绿化,可绿化的部分主要为排土场和矿山公路的路蟹。根据《非金属矿行业绿色矿山建设要求》,矿区绿化覆盖率应达到可绿化面积的100%。石材矿山的荒料率超过50%并不多、这意味着石材矿山开采过程中会形成大量废石。大量废石堆放或散落在矿山,既不利于覆绿,也浪费资源,同时会产生安全隐患

  石材矿山应按露天采矿设计技术规定,合理布置排土场、截洪沟及排水沟,制订科学的排土顺序,分期绿化排土场,预防废水形成。石材矿山剥离的废土主要由第四系亚粘土组成,含有较多有机质和水分,比金属矿山的尾砂更适合植被生长,根据矿区的土质和小气候选择恰当的速生林种,可较快复绿,见图3(e)。矿山公路的修筑对矿区的植被也有一定的破坏作用,修筑矿山公路的挖方应运致排土场与采矿剥离的废土一起集中堆放和绿化,不应就近堆置至矿山公路另一侧填理更多的植被,形成的路堑可参考高速公路路氧及时泼酒草种或栽种植物,快速绿化,见图3(f)

  不论是花岗石矿山,还是大理石矿山,一般适宜由上而下按规定的台阶高度露天开采,分割母岩的长、宽间距也分别一致。产生的废石,按风化程度可分为二类:第一类是风化层中不能划为矿体的部分,岩石强度低,为风化色且花色变化大,岩体裂隙发育,且不具备装饰性能;第二类为空间上与矿体共生的废石,矿体中的节理裂隙(包括区域构造应力场形成的陡立的节理和释重形成的与地形坡角近一致的较缓的节理和裂隙),各种脉体、捕虏体、析离体、包体,不岩浆岩单元之间的界面和不同岩层之间的层面,并非按开采时三个相互垂直的方向等距离、透入性分布,这必然造成石材矿山开采过程中形成第二类废石,见图4。一般矿床的荒料率为30%-40%,高者达50% 则废料形成的废石占开采矿石量一半以上这也是第二类废石主要来源之一。由此可见,石材矿山废石的综合利用对创建绿色矿山和提高经济效益的重要性

  (a)都昌县苏山花岗石矿山一个采场,左侧见一组产状较缓的释重节理,右侧见一组产状较陡的构造节理,(b)庐山市东山花岗石矿山个别采场捕虏体和伟品岩脉发育;(e)瑞昌市南义大理石矿山一条黑色基性岩脉穿过采场;(d)庐山市海会花岗石矿山部分采场见稀分布的暗色包体

  第一类废石不能综合利用,一般运至排土场,与废土集中在一块堆放,并借助废土可以复绿;第二类废石,具有一定块度时可用来加工栏杆、路障球、广场石等小件,见图5(a),更小的大理石废料一般用来加工成钙粉,见图5(b),花岗石废料则大量用于破碎成建筑用骨料,见图5(e),板石废料可制作陶粒岩。近年来,随着环境保护和河道采砂管理的加强,建筑用中粗砂价格大幅上涨,有部分花岗石矿山将全风化的花岗岩集中剥离后水洗其中的石英砂,真正做到了将矿山资源“吃干窄尽”,见图5(d)。大型石材矿山可配套建设废料加工厂,中小型矿山集中分布的石材产地,单个矿山形成的废石量难以满足单设综合利用工厂的经济模,建议由政府引进第三方专门投资加工厂,收购各矿山形成的废石。江西省都昌县苏山乡开采“芝麻白”花岗石矿的中小型采场众多,绝大部分采场的废石集中到都阳湖一湖汉旁的大型加工厂制成骨料,鄂式破碎机电机功率110W,料口宽度106m,全年生产,每年丰水期水运至长江三角洲建筑材料市场销售,环保效果和经济效益良好

  (a)浮梁县天宝大理石矿利用度料加工栏杆;(b)浮梁昌天宝大理石矿利用废料加工钙粉:(d)都昌县苏山 花岗石矿利用度料加工管料:(d)都昌县花间石矿山水洗强风化层中的石英砂

  石材矿山的废水主要来自湿式开采,矿石和废石不易分解有害物质,其废水主要含高浓度的长石。石英、云母、方解石、白云石等硅酸盐和碳酸盐矿物粉末,对地下、地表水水质不会造成污染。但石材矿山的锯切废水,如果未经处理就随便外排,也将导致河水混浊,破坏水体生态。石材矿山的产生废水,经沉淀池沉淀后,可循环利用。废水中沉淀或滤干的粉末可运至排土场填理,量大时可压制轻型砖

  地形有利的石材矿山,废水可汇集于一段山谷中时,应与溪水清污分流。可在山谷中建筑二级水坝高位水坝拦截清水,低位水坝拦截废水,两坝之间收集锯切废水。清水从清水管通过废水收集区自排,污水管一直接到废水处理站,简便面经济地实现清污分离

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