“膏体充填是采矿人一直追求的目标。但前些年，受制于这种先进技术、特别是核心装备的限制而无法实施。现在，我国有关国产装备，特别是成套装备与工艺、技术的成功研发和应用，让膏体充填在我国的推广应用，有了实现的基础。甚至未来，建设没有尾矿库的绿色矿山，也不是太久远的梦。”11月17日-18日，由中国环境科学学会、中国工业环保促进会主办、在昆明召开的全国全尾矿高浓度胶结充填整体技术交流会上，北京科技大学副校长、膏体充填采矿专家吴爱祥向科技日报记者表示。
吴爱祥所说的膏体充填成套装备与工艺、技术，来自于湖南省的一家新三板企业——飞翼股份有限公司，其主要致力于尾矿采空区膏体充填及安全无害处理技术领域的革新与开发。近日，利用这种成套装备与工艺，实施全尾砂高浓度胶结充填（即膏体充填）的因民铜矿，成功解决了尾矿库库容告急而被迫停产的困境。
尾矿库库容告急 铜矿主“病急”寻“良医”
隶属金沙矿业股份有限公司的因民铜矿，地处昆明市东川区因民镇金沙江畔，地理位置最高海拔3400m。这也是一座1960年投产，已大规模工业化开采50多年的老矿山。目前，矿上精矿含铜年产量约4000吨。
公司副总经理王国泰介绍，因矿山所在地区的地形不利，公司巨资建设的尾矿库库容较小。今年年初，尾矿库一期库容排满，矿山被迫停产。事实上，在东川，因尾矿库告急而几乎同期停产的，还有大大小小30余家矿山。
尾砂排放的困扰，并非今天才有。王国泰坦言因民矿有“两愁”。一愁尾矿库建设耗资大、容量小，单位堆存成本高。二愁这里降雨集中，尾矿库排洪难度大，一旦溃坝，安全、环保隐患高。
“近年来，我们一直对公司所属的多个矿区实施尾矿充填开采。不过，都是低浓度尾砂充填。这次，我们经详细调研和深思熟虑，决定采用国产矿山充填开采成套装备及工艺，实施全尾砂膏体充填。”王国泰说。
这样的选择，“天时地利人和”：尾矿库告急、矿山停产，尾矿排放问题迫在眉睫；随着国内充填核心装备的研发应用，充填系统建设成本已大幅降低，价格不足国外同类产品的一半。相比建尾矿库或干堆场的高额费用，成本优势明显。
选择飞翼公司自主知识产权的成套充填装备及技术，王国泰笑言是有“心机”的。目前国内矿山领域，对充填开采虽有一定认识，但并不完全愿意采用这种开采模式。除它会带来采矿成本增加外，整个充填开采涉及几大关键装备，一旦配合不佳，就易发生堵管事故，清理长达几公里的输送管道，费时费力费成本。“选择成套充填装备及工艺，除了综合考虑性价比，我们也想避免核心装备间的‘磨合’不畅带来的麻烦。”
从引进成套充填装备与工艺，到恢复生产，前后不足半年时间。现在，矿区日最大处理尾砂量可达2500吨。“我们觉得很欣喜。未来，我们想运用这种成套装备与技术，继续推广全尾砂膏体充填，也希望我们能成为这一最新技术在全国应用的典型示范区。至少，我们要争取做东川的示范区。”王国泰说。
案例中的“功臣”飞翼公司，是截至目前，全球首家，也是唯一一家可生产矿山充填开采五大核心装备，并掌握了成套设备与技术的企业。公司先后开发出了大型充填工业泵、深锥膏体浓密机等一批技术达国际先进水平的核心高端装备，除整体性能媲美国外同类产品外，部分性能甚至超过了国际先进水平。公司董事长张泽武介绍，他们拥有全国唯一的“充填装备工程技术研究中心”、全国最大尾矿浓密实验室和环管泵送实验中心、业内最大充填试验室。在与中南大学、北京科技大学等20多家高校、科研院所的产学研合作下，他们首创了包括尾矿浓密系统、膏体制备系统、泵送系统、管道输送系统、中央集成控制系统在内的膏体充填成套技术及工艺。相比传统项目设计，这一成套设备和方案，可从源头彻底解决各子系统间不相匹配的问题，大大降低膏体输送堵管风险，缩短建设周期3—4个月。在这一领域，公司现已拥有58项发明专利。
没有膏体充填 就谈不上真正的绿色矿山
在中国工程院院士古德生等专家眼中，没有充填采矿最前沿的膏体充填技术，就谈不上真正的绿色矿山建设。他告诉记者，绿色矿山，是指不能造成生态环境污染，能实现矿区复垦，开采后可恢复矿区原貌的矿山。
“能做到这一点的，只有膏体充填开采。”
古德生也很感触这种技术和装备发展带来的采矿方法变革。“我很早就来到云南参与矿山开采与建设。云南很多老矿山遗留了品位较高的矿柱，但为防止采空区塌陷而没法回收。过去对有很多厚大矿体，只能采用分层充填采矿法开采。现在有了全尾砂膏体充填技术，和可实现这种技术的装备后，就能采用新的深孔大量采矿法，大幅提高采出率，还安全、环保。这种技术对1000米以下的深部采矿，意义更重大。”
“技术控”吴爱祥解析，膏体充填与传统充填的本质区别是“水”。传统充填“水”多，制备的充填物浓度低。现在高浓度膏体充填，“水”恰到好处。没有多余的“水”，充填物中含有的重金属元素，就不会渗入土地、更不会造成尾矿库垮塌。这种技术通俗的说，就是可以达到充填物的不分层、不离析、不脱水。没有“水”，充填强度指标也远高于传统低浓度充填。
膏体充填 全球最先进的充填技术
据介绍，起源于德国的膏体充填是全球最先进的充填技术，国外20年前就已经开始了研究。我国对这一技术的研究始于近10年。随着国产装备的兴起，这一领域得以迅速发展。“只有膏体充填，才能让矿山开采真正安全与环保。传统低浓度充填，主要是把尾砂中的粗颗粒用来充填，细颗粒仍堆在尾矿库。实际上，把细颗粒留在尾矿库很危险，大大影响了尾矿库的稳定致密性。而膏体充填技术恰好需要将粗细颗粒混合在一起利用，真正实现变废为宝和零排放。”吴爱祥说。
发展膏体充填开采，建设绿色矿山，让院士、专家最有阻碍的，还是人们思想和观念。他们呼吁，国家有关部门，及社会大众，能广泛关注和深入了解这种最先进的开采方法。“要知道，矿产开采是工业发展的‘粮食’。但采矿必然会破坏环境，我们亟须寻求并使用能弥补这一破坏的开采模式。也只有膏体充填，才可以完全解决环保、安全、资源开采浪费、尾矿库和煤矸石堆放占用大量土地、采空区塌陷等问题。”古德生、吴爱祥等专家均表示。
