“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(kāi)發(fā)保護(hù)水平，發(fā)展綠色礦業(yè)，建設(shè)綠色礦山。前不久在山東省濟(jì)南市召開(kāi)的中國(guó)國(guó)際一流綠色智能礦山建設(shè)高峰論壇上，中國(guó)工程院院士孫傳堯、蔡美峰、桂衛(wèi)華、武強(qiáng)、王國(guó)法，中國(guó)科學(xué)院院士何滿潮等多位專家學(xué)者，圍繞礦業(yè)綠色開(kāi)發(fā)、無(wú)人采礦、復(fù)雜資源綜合利用等主題展開(kāi)交流研討，探索新時(shí)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(lǐng)域的新趨向、新探索。

變革傳統(tǒng)采礦工藝，探索無(wú)人化、少人化采礦

專家們認(rèn)為，“十四五”規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要為礦產(chǎn)資源行業(yè)未來(lái)及更長(zhǎng)時(shí)期的發(fā)展指明了方向。礦業(yè)作為實(shí)體經(jīng)濟(jì)的重要組成部分，需要按照要求推進(jìn)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(dòng)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(shù)的深度融合。同時(shí)，礦產(chǎn)資源作為經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，要提高開(kāi)發(fā)保護(hù)水平，加強(qiáng)戰(zhàn)略性礦產(chǎn)資源安全保障。

采礦專家、中國(guó)工程院院士蔡美峰指出，金屬礦產(chǎn)資源對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)物質(zhì)文明進(jìn)步有舉足輕重的作用，我國(guó)金屬礦產(chǎn)資源不但儲(chǔ)量不足，且貧礦、小礦多，必須全面實(shí)施綠色有序開(kāi)采模式，對(duì)傳統(tǒng)采礦工藝予以變革。

蔡美峰認(rèn)為，智能化無(wú)人采礦可最大限度提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、保證開(kāi)采安全，是促進(jìn)我國(guó)礦產(chǎn)資源可持續(xù)開(kāi)發(fā)的重要保證。21世紀(jì)以來(lái)，國(guó)內(nèi)采礦界在加速智能化采礦技術(shù)研究與推廣應(yīng)用方面做了大量工作，縮小了與國(guó)外的差距。目前，國(guó)內(nèi)外仍處于建設(shè)無(wú)人礦山的初級(jí)階段，此階段的核心技術(shù)仍然是傳統(tǒng)采礦工藝和生產(chǎn)組織管理的自動(dòng)化與智能化控制。

對(duì)此，一些企業(yè)進(jìn)行了實(shí)踐和探索。例如，山東黃金集團(tuán)有限公司近年來(lái)把綠色智能作為改革發(fā)展突破口，堅(jiān)持走生態(tài)礦山發(fā)展之路，實(shí)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(jí)。

山東黃金開(kāi)展了“國(guó)際一流示范礦山”建設(shè)，以三山島金礦為試點(diǎn)，打造全球智能礦山新標(biāo)桿，實(shí)現(xiàn)了智慧開(kāi)鑿、井下無(wú)人駕駛等技術(shù)的多場(chǎng)景應(yīng)用。

應(yīng)用場(chǎng)景一：井下5G+鑿巖臺(tái)車。鑿巖臺(tái)車在三山島金礦井下56米，操作員遠(yuǎn)程就可操作。“讓人員脫離作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，對(duì)保護(hù)礦工安全、身心健康發(fā)揮了很好的作用。”三山島金礦有關(guān)負(fù)責(zé)人說(shuō)。

應(yīng)用場(chǎng)景二：碎石遠(yuǎn)程操控。井下15臺(tái)碎石機(jī)在地表操控中心操作。三山島金礦有關(guān)負(fù)責(zé)人介紹：“原來(lái)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(shè)備，工人脫離了粉塵、碎石可能造成的傷害。”

應(yīng)用場(chǎng)景三：井下無(wú)人駕駛。目前，三山島金礦在裝礦環(huán)節(jié)還需要人簡(jiǎn)單介入，通常的作業(yè)車全部實(shí)現(xiàn)無(wú)人駕駛。據(jù)介紹，井下無(wú)人駕駛使整體運(yùn)輸效率提升了25%，用工由85人降到25人。無(wú)人駕駛在減少人工成本的同時(shí)提高了效率，為企業(yè)帶來(lái)實(shí)效。

應(yīng)用場(chǎng)景四：地表管控中心。對(duì)所有固定設(shè)施包括供配電、排水、通風(fēng)壓風(fēng)等進(jìn)行管控，全部實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守，在實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制的同時(shí)還實(shí)現(xiàn)了節(jié)能降耗。

應(yīng)用場(chǎng)景五：自動(dòng)化充填系統(tǒng)。“在充填站按下一鍵，整個(gè)充填設(shè)備按照設(shè)定程序開(kāi)啟，過(guò)程智能控制，根據(jù)配比，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)濃度，實(shí)現(xiàn)智能充填。充填濃度由過(guò)去63%提高到67%，充填強(qiáng)度、質(zhì)量大大提高。”三山島金礦有關(guān)負(fù)責(zé)人說(shuō)。

發(fā)展高效智能裝備提高自動(dòng)化選礦水平

選礦是礦產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中將有用礦物無(wú)用礦物選別分開(kāi)的重要環(huán)節(jié)，金屬礦產(chǎn)資源選礦領(lǐng)域在實(shí)踐層面有哪些值得關(guān)注的新趨勢(shì)？

許多專家認(rèn)為，一個(gè)明顯的趨勢(shì)是，依靠技術(shù)的快速進(jìn)步，選礦自動(dòng)化水平正在顯著提高。

烏山銅鉬礦就是一個(gè)很好的實(shí)例。

烏山銅鉬礦是我國(guó)在產(chǎn)第四大銅鉬礦，目前日采選能力為8.5萬(wàn)噸。烏山銅鉬礦建立了全流程全過(guò)程選礦自動(dòng)化系統(tǒng)，使選礦實(shí)現(xiàn)了每個(gè)封閉環(huán)節(jié)獨(dú)立地閉環(huán)控制，也促進(jìn)了資源利用效率的提升。

據(jù)有關(guān)人士介紹，選礦自動(dòng)化系統(tǒng)包括旋回破碎、磨礦分級(jí)、浮選系統(tǒng)等。“在選礦自動(dòng)化系統(tǒng)中，旋回破碎系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了無(wú)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(shè)備運(yùn)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(fèi)300萬(wàn)元。磨礦分級(jí)系統(tǒng)，重點(diǎn)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(yùn)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(dòng)化的礦漿泡沫分析儀、在線品位監(jiān)測(cè)儀等。整個(gè)浮選系統(tǒng)保證了料流和生產(chǎn)指標(biāo)的穩(wěn)定。”礦山設(shè)計(jì)專家、長(zhǎng)春黃金設(shè)計(jì)院副院長(zhǎng)張永貴評(píng)價(jià)說(shuō)。

據(jù)悉，選礦自動(dòng)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(jì)效益。“而選礦自動(dòng)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(cái)務(wù)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(chǎng)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(shuō)。

另一個(gè)典型實(shí)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(duì)選礦廠進(jìn)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(duì)主要選礦設(shè)備進(jìn)行建模優(yōu)化，目前已取得較好效果。“整個(gè)金礦選礦回收率提高0.4%，尾礦品位下降了11%。”該礦有關(guān)負(fù)責(zé)人說(shuō)。

選礦專家、中南大學(xué)教授孫偉認(rèn)為，到目前為止，國(guó)內(nèi)外選礦的智能化、自動(dòng)化相對(duì)而言一直較困難。原因在于，采礦是一個(gè)干式過(guò)程，沒(méi)有強(qiáng)烈的化學(xué)變化，相對(duì)穩(wěn)定；而選礦特別是有色金屬選礦較復(fù)雜，是表面化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，其影響因素較多，很難有一個(gè)穩(wěn)定的控制。

選礦領(lǐng)域另一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)是，智能化裝備成為行業(yè)科技發(fā)展的制高點(diǎn)。

據(jù)工信部有關(guān)專家介紹，從國(guó)際上看，近年來(lái)發(fā)達(dá)國(guó)家礦產(chǎn)資源開(kāi)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(diǎn)。“我們需要大力推動(dòng)科技創(chuàng)新，加快提升礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)智能化水平。”該專家說(shuō)。

選礦專家、北礦科技股份有限公司總工程師沈政昌認(rèn)為，近年國(guó)內(nèi)選礦技術(shù)及裝備新發(fā)展趨勢(shì)是，選礦技術(shù)向多學(xué)科、多領(lǐng)域交叉發(fā)展；裝備向大型化、高效、節(jié)能方向發(fā)展；機(jī)電一體化設(shè)備的控制技術(shù)、數(shù)字化、智能化水平不斷提高；設(shè)備的開(kāi)發(fā)與工藝緊密結(jié)合。

加強(qiáng)科技創(chuàng)新，攻克更多綠色開(kāi)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(hào)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(jiàn)證了綠色開(kāi)發(fā)技術(shù)為礦業(yè)發(fā)展帶來(lái)的新變化。

據(jù)介紹，山東黃金集團(tuán)近年來(lái)已建成國(guó)內(nèi)黃金產(chǎn)業(yè)界首個(gè)無(wú)尾無(wú)廢礦山。該集團(tuán)黨委書(shū)記、董事長(zhǎng)陳玉民表示，綠色、智能是新時(shí)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(gè)綠色礦業(yè)集團(tuán)。為實(shí)現(xiàn)躋身“世界前五”的發(fā)展目標(biāo)，“十四五”期間，山東黃金集團(tuán)將投資50億元用于科技研發(fā)。

北京礦冶科技集團(tuán)有限公司黨委書(shū)記、董事長(zhǎng)韓龍認(rèn)為，未來(lái)我國(guó)礦產(chǎn)資源行業(yè)需要加快推進(jìn)質(zhì)量變革、效率變革、動(dòng)力變革。而綠色化和智能化正是實(shí)現(xiàn)礦產(chǎn)資源可持續(xù)開(kāi)發(fā)利用，實(shí)現(xiàn)礦業(yè)企業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)、高質(zhì)量發(fā)展的必由之路。

那么，礦業(yè)的綠色開(kāi)發(fā)需要關(guān)注些什么？

中國(guó)工程院院士武強(qiáng)指出，智能化是解決問(wèn)題的一個(gè)手段，要從地質(zhì)勘查、建井、開(kāi)采、選洗、閉坑等礦山全生命周期，全面考慮綠色礦山的建設(shè)，加大科技創(chuàng)新，夯實(shí)基礎(chǔ)，提高水平。

有關(guān)專家認(rèn)為，未來(lái)綠色礦山建設(shè)的任務(wù)還很艱巨，要大力發(fā)展以智能化、無(wú)人化、綠色環(huán)保為特征的礦山新技術(shù)、新工藝，持續(xù)開(kāi)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(hù)貫穿礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)的全過(guò)程。

 長(zhǎng)沙礦山研究院有限公司首席專家周愛(ài)民介紹，綠色開(kāi)采需要的技術(shù)除了安全高效開(kāi)采、智能開(kāi)采等通用共性技術(shù)外，還需要4個(gè)方面的核心技術(shù)：規(guī)?；蛷U采礦技術(shù)、礦山固廢充填技術(shù)、尾礦廢石資源化高質(zhì)利用技術(shù)、尾礦廢石無(wú)害化生態(tài)化處置技術(shù)。以礦山固廢充填技術(shù)進(jìn)展為例，固廢充填離不開(kāi)全尾砂充填，2014年以來(lái)，工業(yè)化、規(guī)?；某涮钕到y(tǒng)在我國(guó)已有上百套，廢石膠結(jié)充填已有少量的局部利用，但還沒(méi)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(gè)循環(huán)系統(tǒng)整體考慮。