金属采矿技术进展和实践

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1、主讲人：陈星明 博士 13990188693、西南科技大学环境与资源学院矿业工 程系金属采矿技术进展及其实践1、前言 2、未来金属采矿的发展主题 3、国内外采矿发展趋势 4、三种主要采矿方法的进展情况及深部开采 5、高新技术在金属采矿中的应用 6、国内外采矿设备的发展 7、展望主要内容2一、前言在人类发展的长河中，矿业始终贯穿于整个历史 的发展过程现代文明源于矿业；没有金属矿业的发展，就没有国家的工业化和国 防的现代化矿业立于基础地位；我国金属矿业资源紧缺，采矿机械化和工艺技术 水平相对落后发展矿业任重道远；要实现传统矿业现代化，必须紧紧把握未来矿业 的发展主题绿色开发、深部开采、智能（化）

2、采矿。31、金属矿业支撑着国家经济的可持续发展 1）.我国的人均资源消耗强度不断攀高 随着我国经济快速发展，近十年来，金属产 量大幅增长(见下表)。从1990-2010年，人均GDP增长20.8倍，同期 钢增长8.4倍，十种有色金属增长7.5倍。可以说 ，没有金属产量的同步增长，就没有国民经济 的可持续发展。4 据研究，在国家工业化过程中，随着人均 GDP的增长，人均资源消耗量将呈“S”形曲线变 化（如下图）。我国正处于工业化全面发展阶 段，是人均资源消耗强度增长最快的时期。 今后15-25年，我国人均资源的消耗强度将接 近或达到高峰时期。5当前，我国金属消费量还远远低于发达国家，以Cu 、P

3、b、Zn、Al、Ni、Mo六种金属的人均消费量来看 ，美国的是我国的5.932.4 倍。 预计我国粗钢、铝、铜等主要金属消耗量，将分别 于2015年、2020年和2025年才能达到高峰期（见下表 ）。62）.我国金属矿资源短缺形势严峻 我国金属矿产资探明储量有54种，占世界总量的 12%，但是，我国的人口占世界1/4，人均资源量只有 世人均水平的1/3(其中Fe 42.4%，Cu 23.3%，Al 7.3% ) 。 大宗消费矿种，如Fe、Cu、Al、Ni、K、P等的对外 依存度均在50%以上，有的甚至高达70-80% 。 世界上没有一个国家的矿产资源能够自给自足的， 所以，发达国家长期来实施全

4、球矿产资源战略。世界 有4300多家矿业公司(不包括煤和石油），其中加拿大 占全球37%，美国占17%，澳大利亚占9.5%）。 我国也不能例外，要实施全球资源战略，方针是：“ 积极开展资源外交”，“互利共赢，共同发展”。73）.我国是金属矿山的基本状况 我国金属矿山有9000多座，大体可分为三类： 第一类：少数的现代化矿山。代表着国家矿业发展 水平，其生产工艺、装备水平、资源回收和综合利用 程度、矿山数字化信息系统建设，基本接近或达到矿 业发达国家的水平。 第二类：相当数量的中等技术水平的中型矿山。机 械化水平为1960-1970年代的水平，资源回收率和综合 利用率程度不一，生态环境问题突出，

5、管理水平与国 外相差较大。 第三类：大量的小型矿山。非机械化劳动所占比重 很大，管理粗放，安全问题、环境问题、资源浪费问 题相当严重。8由于国家的需求增大和科技的长足进步，我国金属 矿床的开采目标已逐步扩大到五类矿床即：深部 矿床、贫矿床、破碎松软矿床、水体下矿床和高寒地 区矿床，这给矿业带来了许许多多重大科技难题。 4）. 金属矿业发展的大趋势 现代采矿科学技术飞速发展，新的学术思想、理论 、技术与工艺不断涌现，大大拓展了采矿科学技术的 发展空间。为了把握矿业发展的大趋势，稳步推进金 属矿业现代化，采矿专家提出未来金属矿业三大发展 主题： 坚持金属矿业的发展道路绿色开发 开拓金属矿业的前沿领

6、域深部开采 走向金属矿业的未来目标智能(化)采矿9二、未来金属采矿的发展主 题1、坚持金属矿业的发展道路绿色开发 1）.可持续发展理念的提出 20世纪是人类生产力发展最快的百年，也是人类对地球破坏 最严重的百年，它已动摇着人类生存的根基，促使人们重新审 视走过的发展道路，因此，出现许多具有划时代意义的研究报 告-增长的极限，世界保护策略等。 1972-2002年间，召开了三次国际会议，并分别通过人类 环境行动计划.21世纪程和可持续发展世界首首脑会议 实施计划三个文件，使人们认识到环境问题的严重性，从而 否定了工业革命以来“高生产、高消费、高污染”的道路，推动 了传统生活方式的转变。10198

7、7年，世界环境与发展委员会发表了报告 我们的未来。该报告第一次明确提出了可持续发展 定义，即“可持续发展是既满足现代人类的需求，又不 对后代人满足其需求的能力构成危害的发展”。 2）.“绿色开发”是可持续发展理念的延伸 可持续发展已成为全球共同的发展战略，许多行业 、领域都相继提出自身的发展道路，如绿色建筑、绿 色产品、绿色化学、绿色开发等。在这里，”绿色” 体现的理念是资源开发与生态环境的和谐。 “绿色开发”一般的理解：是整合资源经济与环境目 标的开发过程，在开发过程中保护生态环境、实现各 类资源的可持续利用。113）. 矿区资源“绿色开发” 矿业是基础工业，但也严重破坏环境 采矿活动破坏了

8、大量耕地和建设用地； 采矿诱发地质灾害，造成大量人员伤亡和经济损失； 采矿使矿区水均衡系统遭受破坏，下游水质污染； 开采中废气.废渣排放.产生大气污染和酸雨； 采矿破坏地貌景观，引发的社会纠纷越来越大。 何谓矿区资源“绿色开发” 把矿区的资源与环境作为一个整体，在充分回收有效利用矿 产资源的同时，协调地开发利用矿区的土地、森林、水等各类 资源，实现资源-经济-环境协调开发的过程，称为矿区资源“ 绿色开发” 。 “绿色开发”的含义拓展了可持续发展理念，指明了金属矿业 的发展道路，阐明了矿床开采的发展模式。124）.矿区资源“绿色开发”的科技内涵 矿产资源的充分开发与回收 我国露天开采的回收率为8

9、0-90%，而地下矿山只有50-60 % 。地下矿山传统采用两步骤回采模式，所留下占矿量40-50% 的 矿柱，因未及时回收造成大量资源损失的情况，必须根本上改 变。另外，为了资源的高效开发利用，要大力推进采矿工艺技 术的创新。 科技需求： 地下金属矿连续开采技术 两步骤开采资源的整体高效回收技术 开采环境再造高阶段大直径深孔采矿技术 矿块自然崩落采矿技术 地下大型无轨采掘设备制造 采矿充填技术13 固体废料产出最小化和资源化 我国采掘矿岩总量以每年超过10亿吨的速度增长， 而矿山90-95% 的矿物在加工过程中被转化为废料。我 国金属矿业的废石、尾砂、废渣等固体废物已经堆存 了180多亿吨，

10、占地面积不断扩大。 另外，我国贫矿多富矿少、多金属矿多单一金属少 ，废石、尾矿中还有许多有用组分尚未资源化利用。 科技需求： 矿山无废开采程度的预评价 开拓与采矿的废石产出最小化 废石.尾砂不出坑的工艺技术。 深井全尾砂.废石胶结充填设备与工艺 矿区尾矿规模化综合利用技术14 矿产资源有价元素的综合利用 我国铁矿采选回收率为67%，有色行业为50-60%； 此外，废石和尾矿中的有价元素利用率很低，铁矿约 20 %，有色金属为30-35 %（国外50%以上）。提高综 合利用率是我国建设资源节约型、环境友好型社会的 重要战略举措。 科技需求： 复杂难处理矿高效选别技术 高选择性低毒（无毒）选矿药剂

11、 多金属硫化氧气混合矿选矿技术 废石和尾矿中有价元素提取技术 选矿在线检测分析与集中控制技术15 环矿区的生态境设计 矿山设计及矿山生产与矿区生态环境状况密切相关 ，我们应该将矿山的发展从传统的“先破坏，后修复” 的被动模式转变为超前的、动态的、贯穿以开发全过 程的主动模式，因此，矿区的生态环境设计显得十分 重要。这对于矿山在生产、流通和消费的过程中，能 更好地推行减量化、再利用和资源化。 科技需求： 矿区循环经济园区规划设计 无废开采的可行性研究 矿区生态环境的源头保护与容量评价 矿区各类资源的保护与利用规划 矿物资源深加工与产品高值化16 矿区生态环境建设与复垦 推行矿山生态化建设，就要解

12、决生态化建设程度的 评价问题。评价要体现质量经营与生态经营同时并举 和经济、环境、社会效益相一致原则；要构建生态化 矿山的评价体系和矿区可持续发展评价标准。我国矿 区生态环境建设严重滞后，矿山废弃土地的复垦率只 有12%，而发达国家高达70-80% 。 科技需求： 矿山重金属污染土地生物修复 尾矿坝、排土场灾害防治与生态恢复技术 酸性废石堆场复垦 整体性的尾矿、废石利用技术 矿区生态化建设程度的评价175）.坚持走”绿色开发”的道路 “绿色开发”的特质在于：开采方式科学化，资源利 用高效化，企业管理规范化，生产工艺环保化，矿山 环境生态化。 “绿色开发”的目标在于：资源合理利用、节能降耗 减排

13、、保护生态环境和促进区域和谐发展。 持续的矿产开发已给人类生存环境带来许多负面影 响。国际潮流需要矿业走“绿色开发”的道路；现实国 情迫使矿业走“绿色开发”道路；社会责任要求我们走“ 绿色开发”的道路。我们必须正视，矿业是破坏环境的 主要行业之一， 我们不能再以忽视这一危及人类生存 根基的严重问题，必须坚定不移地走“绿色开发”的道 路。186）建设绿色矿山 建设绿色矿山是新形势下保证矿业可持续健康发展的必由之 路，是实现科学发展、社会和谐的必然选择。全国矿产资源 规划（20082015）提出了到2020年绿色矿山格局基本建立 的目标。 绿色矿山是矿产资源开发利用与经济社会发展、生态环境保 护相

14、协调的矿山，应该达到资源利用节约集约化、开采方式科 学化、企业管理规范化、生产工艺环保化、闭坑矿山生态化的 有关标准和要求。 绿色矿山建设应该遵循科技进步、改进生产工艺、不断提高 资源利用水平和环境保护水平的理念，包含的内容比较宽泛， 而不仅仅体现在环境保护水平的提高方面，在资源节约与综合 利用、矿山开发与社会和谐方面明显先进，而且随着矿业发展 和科技进步，绿色矿山将被赋予更加丰富的内涵。 19绿色矿山建设在资源利用效率、矿山地质环境保护和矿区土地 复垦等方面的要求全国矿产资源规划（20082015） ： 在提高资源利用效率方面，提高矿产资源开采回采率和选矿回 收率，引导和强制矿山企业切实提高

15、矿产资源采选水平，探索矿 产资源税费征收与储量消耗挂钩的政策措施等，促进矿产资源节 约开发；要求企业加强低品位、共伴生矿产资源的综合利用，提 高资源利用效率；提高矿山固体废弃物、尾矿资源和废水利用效 率，减少能源消耗和环境污染；以矿山企业为主体实施循环经济 发展示范工程，推进矿产资源综合开发利用。 在矿山地质环境恢复治理和矿区土地复垦方面，要求新建矿山 和生产矿山按照“谁破坏，谁治理”的原则，严格执行“三同时”制 度，及时履行矿山环境恢复治理义务，并缴纳矿山环境恢复治理 保障金。国土资源行政主管部门加强对采矿权人履行矿山地质环 境恢复治理义务情况的监督检查，加大矿山地质环境保护和治理 力度，实

16、施矿山地质环境恢复治理重点工程，重点开展矿山采空 区地面塌陷等环境问题治理，改善矿区及周边地区生态环境。 在监督管理方面，提出要加强监管，对不符合最低开采规模标 准、资源破坏浪费严重的生产矿山进行整改联合，依法关闭无证 开采、浪费资源、不具备安全办矿条件的矿山企业。 20国家级绿色矿山基本条件 从依法办矿、规范管理、综合利用、技术创新、节能减排、 环境保护、土地复垦、社区和谐、企业文化九个方面对绿色矿 山的基本条件进行规定。 依法办矿。一是严格遵守矿产资源法等法律法规，合法 经营，证照齐全，遵纪守法。二是矿产资源开发利用活动符合 矿产资源规划的要求和规定，符合国家产业政策。三是认真执 行矿产资源开发利用方案、矿山地质环境保护与治理恢 复方案、矿山土地复垦方案等。四是三年内未受到相关 的行政处罚，未发生严重违法事件