金属矿业未来(2)

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1、1,1,金属矿业的未来,中南大学 古德生 2 0 0 8年5月,1,2,没有矿业就没有国家现代化 ，没有当今当世界。 未来源于矿业。 采矿科技工作者的责任在于：用我们的学术 灵感和科学智慧，透视矿业前景，引领科技未来。 下面我们讨论五个问题： 一、发展金属矿业 保障国家经济安全和国防安全 二、创新采矿技术 实现资源安全.经济.高效开发 三、实施绿色采矿 促进资源.经济.生态协调发展 四、开发深部资源 推动深井开采科学技术的发展 五、创造遥控采矿 构建现代金属矿山的发展模式 六、拓宽科学视野 重构现代采矿工程学科的内涵 2,1,3,一.发展金属矿业 保障国家经济安全和国防安全 1.金属矿业支撑着

2、国家经济的快速发展 2.资源战略是国家全球战略的重要部分 3.远景资源开发是发展矿业的长远战略 3,1,4,1.金属矿业支撑着国家经济的快速发展,(1)矿业是国民经济发展的基础产业 见下表：,1990-2005年，国民经济增长7.5倍,同期钢增长7.4倍,十种有色金属增长6.8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。,1,5,(2) 今后20-30年是我国资源消耗的高峰期 我国正处于工业化中期阶段，是资源消耗强度最大的时期。随着人均GDP的增长人均金属矿产消耗量将呈“S”形曲线变化。如下图所示。,1,6,据预测 ：我国的钢、铜、铝、锌四种金属,达到 “S” 形曲线峰值的

3、时间，及其金属消费量，见下表。 峰值消费量相当大。,中国主要金属消费需求预测表,1,7,2.资源战略是国家全球战略的重要部分 (1)世界矿产资源的争夺进一步加剧 全球的资源配置格局 目前，占世界人口不到1/4 的发达国家，消耗着全球3/4的矿产资源，广大发展中国家，所占比例不到1/4。这就是全球矿产资源配置的总体格局。 美国是世界上消费矿产最大的国家：Cu、Pb、Zn、Al、Ni、M0六种金属的消费量是中国的5.932.4倍。 西方的资源竞争态势 世界现有4300 家矿业公司（不包括煤和石油）在100 多个国家开展勘查开发。其中加拿大公司占37%，美国公司占17%，澳大利亚的公司占9.5% 。

4、美、加、澳三国的矿业公司数目几乎占全球的2/3 。 7,1,8,资源争夺是国际关系紧张的动因 矿产资源供应的有限性与世界经济发展对资源需求的无限性，是一对矛盾，再加上矿产资源的地理分布不均，这是全球争夺资源和国际关系紧张的动因。美国前国务卿黑格就说过：“冷战实质上是一场资源战”。 (2)资源短缺形势与资源外交 我国矿产资源形势严峻 我国是矿业大国，矿产资源相对丰富,占世界总量的12%，居世界第53位，但我国占世界人口1/4 的大国，而人均资源只有世界水平的1/3（其中铁42.4%,铜23.3%、铝7.3%）,关系到国计民生的支柱性大宗矿产，如富铁矿、铜、铝资源短缺已成定局 8,1,9,我国金属

5、矿产资源的保证度比较低，其预测值见表:,1,10,积极开展“资源外交” 我国已经成为世界上最大的金属矿产品进口 国。如：2004年，铁50%、锰46%、铜70.%、铝 45%、锌31%、铅66% 。 世界上没有一个国家的矿产资源能够自给自足 的，实施全球资源战略是发达国家的成功经验,我 国也不能例外。 我国已将全球矿产资源战略、作为国家全球战 略的一个重要组成部分。 我们要大力开展“资源外交”。国家的方针是： “互利双赢，共同发展” 。 10,1,11,3.远景资源开发是我国矿业的长远战略 国家对海洋、极地资源于极大的关注. (1)陆地矿床 我国矿产资源总量约占世界总量的12%，相对短 缺。2

6、1世纪，矿床开采正逐步转向五类矿床贫矿床. 软破矿床.深部矿床,水体下矿床和高寒地区矿床。从 长远战略考虑,我们要十分重视远景资源的开发。 (2)海洋矿床 21世纪，围绕海洋矿产资源的国际竞争将更加激 烈。1993年我国已在太平洋海底圈定了一块7.5万平方 公里的 “战略金属资源基地”，对该区域有专属勘探 权，并享有开采的优先权。但水深50006000米，无 氧、高压、腐蚀，海底地形复杂，人员难以进入，开 发难度极大。 11,1,12,(3)极地矿床 南极是一座宝库。有够全世界用上200年的铁矿露头延伸120公里、厚度100米，品位3538，；有世界上最大的煤田、石油和非常丰富的锰矿。总面积1

7、410万平方公里，海拔高5140米,气温-5557，水深500-3000米。如开采南极矿床,可能导致300万立方米的冰山融化,使海平面上升,造成世界性灾难。 北极资源争夺加剧。联合国估计，北极的石油和天然气约占未被发现储量的1/4，且有用大量的黄金、钻石。随着北极冰雪融化加剧,”拉近”了人们接近北极资源的距离。近年来，俄罗斯等国都声称拥有主权,争夺激烈。由于北极还没有国际条约约束，有人预言：第三次世界大战可能在北极开始。 从国家长远利益出发，国家正在加强海洋与极地的科学考察和开发技术的前期投资。 12,1,13,二、创新采矿技术 实现资源安全、经济、高效开发 1.提高装备水平 推动矿山现代化建

8、设 2.装备大型化 推动高效采矿技术发展 3.规模化开采的采矿设计理念也在变化 13,1,14,1、提高装备水平 推动矿山现代化建设 采矿技术的变革依赖于采矿装备的创新。没有采矿 装备的创新和发展，就不可能有采矿工艺技术的进步. 近20年来，地下采矿装备在实现无轨化和液压化的基 础上，正在向大型化、智能化方向发展。 （1） 国外露天矿的装备水平 矿用汽车：己发展到300吨级，236和280吨的汽车已 投入使用，无人驾驶汽车已用于露天矿； 挖掘机：斗容达40立方米,超大型的已达83立方米； 牙轮钻机：穿孔直径一般为310380，而直径559毫米 的牙轮钻机已投入生产； 全球卫星定位系统：已广泛用

9、于钻机、挖掘机及矿用 汽车等移动设备的定位、监控与运营。 14,1,15,（2）地下矿的装备水平 铲运机：载重25吨的电动铲运机已下井运营；遥 控铲运机又逐步微型化（斗容2立方米，载重2吨） （我国只研制开发了0.76、1、2、3立方米）； 井下汽车：120吨七轴大型卡车（瑞典）已开始取 代45和65吨卡车（我国只有8-15吨）； 凿岩台车:自动遥控台车,正在取代原有台车; 辅助设备：广泛采用锚喷车、装药车、撬毛护顶车、材料车、运人车等无轨辅助车辆； 遥控设备：近年已有遥控铲运机、遥控凿岩台车 和无人驾驶汽车在地下矿山试运行；已开发了凿岩机 器人、装载机器人。 15,1,16,我国矿山装备总体

10、落后，绝大多数矿山仍处于七、八十年代的水平。其原因是多方面的。要尽快改变这种现状。 矿山装备落后，必然是生产规模小、安全条件差、经营管理粗放。我国要大力提高矿山装备水平。 (3)国外地下矿山规模化开采的实例 智利的埃尔特尼恩特铜矿 采用连续落矿的盘区崩落采矿法，年产矿石3500万吨。 16,1,17,瑞典基鲁纳铁矿,采用高分段无底柱崩落采矿法，年产量超过 2000万吨。,俄罗斯塔什塔科尔铁矿,采用沿走向推进一步骤回采的阶段强制崩落法,每一回采步距落矿20万吨，年产量超过400万吨。,菲律宾菲勒吉斯采矿公司矿山,属低品位矿石，铜品位0.30%，金0.6克/吨,原用自然崩落法 , 后改为强制崩落法

11、 , 生产规模为26000吨/日；这是一个通过规模化开采、使低品位矿床变为有利可图的范例。 17,1,18,2.装备大型化 推动高效采矿技术的发展 （1） 采矿方法正朝规模化方向发展 国外矿山80%以上采用无轨设备.大型化,智能化的成套 无轨设备,使各类采矿方法的采矿效率大幅度提高。 增大采场参数和简化采场结构采矿方法正在朝高 阶段(120200米)、大采场（矿段） 、一步骤回采 、 采准切割合一的方向发展。 （2） 采矿工艺向连续化方向发展 为解决落矿高效率与出矿低效率的矛盾，出矿运输工艺逐步从间歇式工艺，向铲运机、破碎机胶带运输机配套的间断连续工艺过渡； 一步骤回采连续采矿工艺技术也得到相

12、应的发展: 18,1,19,基于爆破破岩的连续采矿 何谓连续采矿？以矿段为回采单元，采用一步骤回采的采矿方法，回采过程中落矿、出矿、运矿作业在不同空间平行连续进行，采、装、运设备互相衔接，采矿作业在阶段上连续推进。称之“连续采矿” 。 连续采矿有两种模式：单一采矿机的连续采矿；采装运机组与一步骤回采方法配套的连续采矿。 实现连续采矿是个重大变革，表现在： 回采工作面连续推进，有利于井下采矿作业的合理 集中，实现高强度采矿； 可从根本上解决矿山带来多中段作业、资源大量损 失的问题； 19,1,20, 阶段连续回采时，强采、强出、强充，围岩暴露时 间短，有利于采场地压控制； 它推动地下金属矿山作业

13、机械化，生产集中化和管 理科学化的进程，促进矿山现代化。 连续采矿代表着采矿工艺的变革方向,是采矿技术 发展的必然。 3.规模化开采的采矿设计理念在变化 大型装备与连续采矿工艺的结合，实现了规模化开采,采矿效率大幅提高。矿山产量将不再完全受原设计服务年限的制约。而是把矿床开采看成是对土地的临时占用，力求速战速决,采后尽快恢复生态环境。 20,1,21,三、实施绿色开发 促进资源.经济.生态的协调发展 1.粗放式的增长方式已经难以维继 2.实施矿区资源绿色开发 3.在企业中推行两项行动计划 4.把矿业纳入循环经济 21,1,22,所谓矿区绿色开发就是把矿区资源与环境作为 一个整体，与环境协调一致

14、地开发矿区的矿产、土地、 森林与水资源等异类资源。 采矿业是破坏地球、环境最严重的行业，采矿工作 者必须正视。 1.粗放式的增长方式已经难以维继 我国经济快速增长，在很大程度上是以消耗资源和 牺牲环境为代价。 例如:2006年.我国GDP 占世界总量5.5% 。而物质消耗：能源消耗占世界15 %（24.6亿吨标准煤)、钢材消耗占世界30%（3.88亿吨）、水泥消耗占世界54%（12.4亿吨）。 22,1,23,2.实施矿区资源绿色开发 实施矿区资源绿色开发重点,至少要从三个方面入手： 建立矿区环境生态评价体系 要研究矿区的环境生态容量评价方法,建立评价程序.标准和考核指标体系,要彻底拚弃环境成

15、本外在化的陈旧观念。 实现固体废料产出最小化和资源化 我国全年排放废石、尾砂、废渣以10亿吨的速度增长。因此，要采用合理的开拓系统和采矿方法,从源头上控制废石产出率，实现废料不出坑；应把废料资源化列为矿山生产活动的重点工程 。 重视资源综合利用 我国冶金矿山的共伴生资源综合利用率约20 %，有色金属为30-35 % 。严重污染环境。 23,1,24,3.要在企业中推行两项行动计划 推行 IS0 14000标准 国际标准化组织推出IS0 14000 “环境管理系列标准” (1996年)。澳大利亚制定的环境管理系列有200多个案例，包括矿山计划管理、土地复垦,生态修复,尾砂产出最小化,废物管理,废

16、水管理等等. 推行清洁生产计划 它是推行IS0 14000标准的重要举措,先后在我国,巴西,印度等9个国家,建立了包括：采矿,造纸,食品等10个清洁生产工作小组。它已成为产业界可持续发展的重要手段。 我国必须扭转矿产资源“大开采、低利用、高排放”的局面，把矿业逐步纳入循环经济。 24,1,25,4.把矿业纳入循环经济 矿业循环经济有五种模式： 企业内部循环型实施清洁生产，资源在企业内部循环利用； 企业自身延伸型将废物作为再生资源，实现企业产业链延伸； 企业资源交换型资源在矿集区的加工业内部相互利用，形成关联的企业群体； 产业横向耦合型矿产资源在矿业、电力、化工、建材产业内流转、再生，使资源充分利用； 区域资源整合型通过资源、水、能源、信息各类资源整合，形成区域循环经济体系。 25,