“十四五”規(guī)劃綱要提出，加快發(fā)展方式綠色轉(zhuǎn)型，全面提高資源利用效率，提高礦產(chǎn)資源開發(fā)保護水平，發(fā)展綠色礦業(yè)，建設綠色礦山。前不久在山東省濟南市召開的中國國際一流綠色智能礦山建設高峰論壇上，中國工程院院士孫傳堯、蔡美峰、桂衛(wèi)華、武強、王國法，中國科學院院士何滿潮等多位專家學者，圍繞礦業(yè)綠色開發(fā)、無人采礦、復雜資源綜合利用等主題展開交流研討，探索新時代礦業(yè)高質(zhì)量發(fā)展途徑，并向人們展示了礦業(yè)采選領域的新趨向、新探索。

變革傳統(tǒng)采礦工藝，探索無人化、少人化采礦

專家們認為，“十四五”規(guī)劃和2035年遠景目標綱要為礦產(chǎn)資源行業(yè)未來及更長時期的發(fā)展指明了方向。礦業(yè)作為實體經(jīng)濟的重要組成部分，需要按照要求推進綠色轉(zhuǎn)型，全面提高資源利用效率。作為傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，礦業(yè)要探索推動產(chǎn)業(yè)高端化、智能化，加快與互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術的深度融合。同時，礦產(chǎn)資源作為經(jīng)濟社會發(fā)展的重要物質(zhì)基礎，要提高開發(fā)保護水平，加強戰(zhàn)略性礦產(chǎn)資源安全保障。

采礦專家、中國工程院院士蔡美峰指出，金屬礦產(chǎn)資源對國民經(jīng)濟發(fā)展和社會物質(zhì)文明進步有舉足輕重的作用，我國金屬礦產(chǎn)資源不但儲量不足，且貧礦、小礦多，必須全面實施綠色有序開采模式，對傳統(tǒng)采礦工藝予以變革。

蔡美峰認為，智能化無人采礦可最大限度提高勞動生產(chǎn)率、保證開采安全，是促進我國礦產(chǎn)資源可持續(xù)開發(fā)的重要保證。21世紀以來，國內(nèi)采礦界在加速智能化采礦技術研究與推廣應用方面做了大量工作，縮小了與國外的差距。目前，國內(nèi)外仍處于建設無人礦山的初級階段，此階段的核心技術仍然是傳統(tǒng)采礦工藝和生產(chǎn)組織管理的自動化與智能化控制。

對此，一些企業(yè)進行了實踐和探索。例如，山東黃金集團有限公司近年來把綠色智能作為改革發(fā)展突破口，堅持走生態(tài)礦山發(fā)展之路，實現(xiàn)了傳統(tǒng)礦業(yè)向現(xiàn)代綠色智能礦業(yè)的轉(zhuǎn)型升級。

山東黃金開展了“國際一流示范礦山”建設，以三山島金礦為試點，打造全球智能礦山新標桿，實現(xiàn)了智慧開鑿、井下無人駕駛等技術的多場景應用。

應用場景一：井下5G+鑿巖臺車。鑿巖臺車在三山島金礦井下56米，操作員遠程就可操作。“讓人員脫離作業(yè)現(xiàn)場，對保護礦工安全、身心健康發(fā)揮了很好的作用。”三山島金礦有關負責人說。

應用場景二：碎石遠程操控。井下15臺碎石機在地表操控中心操作。三山島金礦有關負責人介紹：“原來井下崗位用工53人，現(xiàn)在地表操控中心用工10人，就可操控所有井下設備，工人脫離了粉塵、碎石可能造成的傷害。”

應用場景三：井下無人駕駛。目前，三山島金礦在裝礦環(huán)節(jié)還需要人簡單介入，通常的作業(yè)車全部實現(xiàn)無人駕駛。據(jù)介紹，井下無人駕駛使整體運輸效率提升了25%，用工由85人降到25人。無人駕駛在減少人工成本的同時提高了效率，為企業(yè)帶來實效。

應用場景四：地表管控中心。對所有固定設施包括供配電、排水、通風壓風等進行管控，全部實現(xiàn)無人值守，在實現(xiàn)自動化控制的同時還實現(xiàn)了節(jié)能降耗。

應用場景五：自動化充填系統(tǒng)。“在充填站按下一鍵，整個充填設備按照設定程序開啟，過程智能控制，根據(jù)配比，實時監(jiān)測濃度，實現(xiàn)智能充填。充填濃度由過去63%提高到67%，充填強度、質(zhì)量大大提高。”三山島金礦有關負責人說。

發(fā)展高效智能裝備提高自動化選礦水平

選礦是礦產(chǎn)品生產(chǎn)過程中將有用礦物無用礦物選別分開的重要環(huán)節(jié)，金屬礦產(chǎn)資源選礦領域在實踐層面有哪些值得關注的新趨勢？

許多專家認為，一個明顯的趨勢是，依靠技術的快速進步，選礦自動化水平正在顯著提高。

烏山銅鉬礦就是一個很好的實例。

烏山銅鉬礦是我國在產(chǎn)第四大銅鉬礦，目前日采選能力為8.5萬噸。烏山銅鉬礦建立了全流程全過程選礦自動化系統(tǒng)，使選礦實現(xiàn)了每個封閉環(huán)節(jié)獨立地閉環(huán)控制，也促進了資源利用效率的提升。

據(jù)有關人士介紹，選礦自動化系統(tǒng)包括旋回破碎、磨礦分級、浮選系統(tǒng)等。“在選礦自動化系統(tǒng)中，旋回破碎系統(tǒng)實現(xiàn)了無人值守，一方面最大程度上減少了工人在高粉塵環(huán)境下工作，提高了設備運轉(zhuǎn)率；另一方面，旋回破碎系統(tǒng)使破碎的礦塊塊度更加均勻，使噸礦電耗由14.38度降為13.65度，每年節(jié)約電費300萬元。磨礦分級系統(tǒng)，重點利用大數(shù)據(jù)分析最優(yōu)化的給礦量。而給礦量的穩(wěn)定則使選礦流程平穩(wěn)運行，磨礦能力提高，磨礦不再靠人工控制。浮選系統(tǒng)中使用了自動化的礦漿泡沫分析儀、在線品位監(jiān)測儀等。整個浮選系統(tǒng)保證了料流和生產(chǎn)指標的穩(wěn)定。”礦山設計專家、長春黃金設計院副院長張永貴評價說。

據(jù)悉，選礦自動化系統(tǒng)使銅的回收率提高了1.8%，并創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟效益。“而選礦自動化系統(tǒng)之所以發(fā)揮作用，是由于前端的采礦保證系統(tǒng)，主要包括礦山信息化系統(tǒng)之源——地質(zhì)模型以及配礦系統(tǒng)、財務模型等，這里集成了地質(zhì)模型、采礦軟件、GIS系統(tǒng)等若干成熟軟件。非常重要的是，采礦保證系統(tǒng)使礦山從采場得以穩(wěn)定地供礦，為提高選礦回收率創(chuàng)造了條件。”張永貴說。

另一個典型實例是三山島金礦選礦廠智能化改造。

據(jù)介紹，三山島金礦對選礦廠進行智能化改造包括兩部分，一是智能操作，90%以上可智能操控；二是數(shù)字孿生，對主要選礦設備進行建模優(yōu)化，目前已取得較好效果。“整個金礦選礦回收率提高0.4%，尾礦品位下降了11%。”該礦有關負責人說。

選礦專家、中南大學教授孫偉認為，到目前為止，國內(nèi)外選礦的智能化、自動化相對而言一直較困難。原因在于，采礦是一個干式過程，沒有強烈的化學變化，相對穩(wěn)定；而選礦特別是有色金屬選礦較復雜，是表面化學反應過程，其影響因素較多，很難有一個穩(wěn)定的控制。

選礦領域另一個發(fā)展趨勢是，智能化裝備成為行業(yè)科技發(fā)展的制高點。

據(jù)工信部有關專家介紹，從國際上看，近年來發(fā)達國家礦產(chǎn)資源開發(fā)利用的智能化水平不斷提高，涌現(xiàn)出大量高效、安全、低成本的智能化裝備，已成為行業(yè)科技發(fā)展的制高點。“我們需要大力推動科技創(chuàng)新，加快提升礦產(chǎn)資源開發(fā)智能化水平。”該專家說。

選礦專家、北礦科技股份有限公司總工程師沈政昌認為，近年國內(nèi)選礦技術及裝備新發(fā)展趨勢是，選礦技術向多學科、多領域交叉發(fā)展；裝備向大型化、高效、節(jié)能方向發(fā)展；機電一體化設備的控制技術、數(shù)字化、智能化水平不斷提高；設備的開發(fā)與工藝緊密結合。

加強科技創(chuàng)新，攻克更多綠色開發(fā)核心技

新發(fā)展格局下，礦產(chǎn)資源行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的號角已經(jīng)吹響。一些礦業(yè)企業(yè)已經(jīng)用自身的發(fā)展，見證了綠色開發(fā)技術為礦業(yè)發(fā)展帶來的新變化。

據(jù)介紹，山東黃金集團近年來已建成國內(nèi)黃金產(chǎn)業(yè)界首個無尾無廢礦山。該集團黨委書記、董事長陳玉民表示，綠色、智能是新時代礦山企業(yè)發(fā)展的“主旋律”。目前，該企業(yè)已成為山東省首個綠色礦業(yè)集團。為實現(xiàn)躋身“世界前五”的發(fā)展目標，“十四五”期間，山東黃金集團將投資50億元用于科技研發(fā)。

北京礦冶科技集團有限公司黨委書記、董事長韓龍認為，未來我國礦產(chǎn)資源行業(yè)需要加快推進質(zhì)量變革、效率變革、動力變革。而綠色化和智能化正是實現(xiàn)礦產(chǎn)資源可持續(xù)開發(fā)利用，實現(xiàn)礦業(yè)企業(yè)轉(zhuǎn)型升級、高質(zhì)量發(fā)展的必由之路。

那么，礦業(yè)的綠色開發(fā)需要關注些什么？

中國工程院院士武強指出，智能化是解決問題的一個手段，要從地質(zhì)勘查、建井、開采、選洗、閉坑等礦山全生命周期，全面考慮綠色礦山的建設，加大科技創(chuàng)新，夯實基礎，提高水平。

有關專家認為，未來綠色礦山建設的任務還很艱巨，要大力發(fā)展以智能化、無人化、綠色環(huán)保為特征的礦山新技術、新工藝，持續(xù)開展綠色藥劑研發(fā)、回水循環(huán)利用、尾礦充填及資源化利用等，將生態(tài)環(huán)境保護貫穿礦產(chǎn)資源開發(fā)的全過程。

 長沙礦山研究院有限公司首席專家周愛民介紹，綠色開采需要的技術除了安全高效開采、智能開采等通用共性技術外，還需要4個方面的核心技術：規(guī)模化低廢采礦技術、礦山固廢充填技術、尾礦廢石資源化高質(zhì)利用技術、尾礦廢石無害化生態(tài)化處置技術。以礦山固廢充填技術進展為例，固廢充填離不開全尾砂充填，2014年以來，工業(yè)化、規(guī)模化的充填系統(tǒng)在我國已有上百套，廢石膠結充填已有少量的局部利用，但還沒有大量規(guī)模化地利用。要真正大量利用，還需要井下形成一個循環(huán)系統(tǒng)整體考慮。