“膏體充填是采礦人一直追求的目標。但前些年，受制于這種先進技術、特別是核心裝備的限制而無法實施。現在，我國有關國產裝備，特別是成套裝備與工藝、技術的成功研發和應用，讓膏體充填在我國的推廣應用，有了實現的基礎。甚至未來，建設沒有尾礦庫的綠色礦山，也不是太久遠的夢。”11月17日-18日，由中國環境科學學會、中國工業環保促進會主辦、在昆明召開的全國全尾礦高濃度膠結充填整體技術交流會上，北京科技大學副校長、膏體充填采礦專家吳愛祥向科技日報記者表示。
吳愛祥所說的膏體充填成套裝備與工藝、技術，來自于湖南省的一家新三板企業——飛翼股份有限公司，其主要致力于尾礦采空區膏體充填及安全無害處理技術領域的革新與開發。近日，利用這種成套裝備與工藝，實施全尾砂高濃度膠結充填（即膏體充填）的因民銅礦，成功解決了尾礦庫庫容告急而被迫停產的困境。
尾礦庫庫容告急 銅礦主“病急”尋“良醫”
隸屬金沙礦業股份有限公司的因民銅礦，地處昆明市東川區因民鎮金沙江畔，地理位置最高海拔3400m。這也是一座1960年投產，已大規模工業化開采50多年的老礦山。目前，礦上精礦含銅年產量約4000噸。
公司副總經理王國泰介紹，因礦山所在地區的地形不利，公司巨資建設的尾礦庫庫容較小。今年年初，尾礦庫一期庫容排滿，礦山被迫停產。事實上，在東川，因尾礦庫告急而幾乎同期停產的，還有大大小小30余家礦山。
尾砂排放的困擾，并非今天才有。王國泰坦言因民礦有“兩愁”。一愁尾礦庫建設耗資大、容量小，單位堆存成本高。二愁這里降雨集中，尾礦庫排洪難度大，一旦潰壩，安全、環保隱患高。
“近年來，我們一直對公司所屬的多個礦區實施尾礦充填開采。不過，都是低濃度尾砂充填。這次，我們經詳細調研和深思熟慮，決定采用國產礦山充填開采成套裝備及工藝，實施全尾砂膏體充填。”王國泰說。
這樣的選擇，“天時地利人和”：尾礦庫告急、礦山停產，尾礦排放問題迫在眉睫；隨著國內充填核心裝備的研發應用，充填系統建設成本已大幅降低，價格不足國外同類產品的一半。相比建尾礦庫或干堆場的高額費用，成本優勢明顯。
選擇飛翼公司自主知識產權的成套充填裝備及技術，王國泰笑言是有“心機”的。目前國內礦山領域，對充填開采雖有一定認識，但并不完全愿意采用這種開采模式。除它會帶來采礦成本增加外，整個充填開采涉及幾大關鍵裝備，一旦配合不佳，就易發生堵管事故，清理長達幾公里的輸送管道，費時費力費成本。“選擇成套充填裝備及工藝，除了綜合考慮性價比，我們也想避免核心裝備間的‘磨合’不暢帶來的麻煩。”
從引進成套充填裝備與工藝，到恢復生產，前后不足半年時間。現在，礦區日最大處理尾砂量可達2500噸。“我們覺得很欣喜。未來，我們想運用這種成套裝備與技術，繼續推廣全尾砂膏體充填，也希望我們能成為這一最新技術在全國應用的典型示范區。至少，我們要爭取做東川的示范區。”王國泰說。
案例中的“功臣”飛翼公司，是截至目前，全球首家，也是唯一一家可生產礦山充填開采五大核心裝備，并掌握了成套設備與技術的企業。公司先后開發出了大型充填工業泵、深錐膏體濃密機等一批技術達國際先進水平的核心高端裝備，除整體性能媲美國外同類產品外，部分性能甚至超過了國際先進水平。公司董事長張澤武介紹，他們擁有全國唯一的“充填裝備工程技術研究中心”、全國最大尾礦濃密實驗室和環管泵送實驗中心、業內最大充填試驗室。在與中南大學、北京科技大學等20多家高校、科研院所的產學研合作下，他們首創了包括尾礦濃密系統、膏體制備系統、泵送系統、管道輸送系統、中央集成控制系統在內的膏體充填成套技術及工藝。相比傳統項目設計，這一成套設備和方案，可從源頭徹底解決各子系統間不相匹配的問題，大大降低膏體輸送堵管風險，縮短建設周期3—4個月。在這一領域，公司現已擁有58項發明專利。
沒有膏體充填 就談不上真正的綠色礦山
在中國工程院院士古德生等專家眼中，沒有充填采礦最前沿的膏體充填技術，就談不上真正的綠色礦山建設。他告訴記者，綠色礦山，是指不能造成生態環境污染，能實現礦區復墾，開采后可恢復礦區原貌的礦山。
“能做到這一點的，只有膏體充填開采。”
古德生也很感觸這種技術和裝備發展帶來的采礦方法變革。“我很早就來到云南參與礦山開采與建設。云南很多老礦山遺留了品位較高的礦柱，但為防止采空區塌陷而沒法回收。過去對有很多厚大礦體，只能采用分層充填采礦法開采。現在有了全尾砂膏體充填技術，和可實現這種技術的裝備后，就能采用新的深孔大量采礦法，大幅提高采出率，還安全、環保。這種技術對1000米以下的深部采礦，意義更重大。”
“技術控”吳愛祥解析，膏體充填與傳統充填的本質區別是“水”。傳統充填“水”多，制備的充填物濃度低。現在高濃度膏體充填，“水”恰到好處。沒有多余的“水”，充填物中含有的重金屬元素，就不會滲入土地、更不會造成尾礦庫垮塌。這種技術通俗的說，就是可以達到充填物的不分層、不離析、不脫水。沒有“水”，充填強度指標也遠高于傳統低濃度充填。
膏體充填 全球最先進的充填技術
據介紹，起源于德國的膏體充填是全球最先進的充填技術，國外20年前就已經開始了研究。我國對這一技術的研究始于近10年。隨著國產裝備的興起，這一領域得以迅速發展。“只有膏體充填，才能讓礦山開采真正安全與環保。傳統低濃度充填，主要是把尾砂中的粗顆粒用來充填，細顆粒仍堆在尾礦庫。實際上，把細顆粒留在尾礦庫很危險，大大影響了尾礦庫的穩定致密性。而膏體充填技術恰好需要將粗細顆粒混合在一起利用，真正實現變廢為寶和零排放。”吳愛祥說。
發展膏體充填開采，建設綠色礦山，讓院士、專家最有阻礙的，還是人們思想和觀念。他們呼吁，國家有關部門，及社會大眾，能廣泛關注和深入了解這種最先進的開采方法。“要知道，礦產開采是工業發展的‘糧食’。但采礦必然會破壞環境，我們亟須尋求并使用能彌補這一破壞的開采模式。也只有膏體充填，才可以完全解決環保、安全、資源開采浪費、尾礦庫和煤矸石堆放占用大量土地、采空區塌陷等問題。”古德生、吳愛祥等專家均表示。
