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      金属矿山开采颠覆传统的7大采矿技术,长知识了!

      发布日期:2022-03-08 作者: 点击:

      “在当前全球经济恢复缓慢、中国经济结构深度调整的形势下,全球和中国矿业都进入了一轮相对困难时期。开拓先进的、非传统的采矿新理论、新技术,是振兴金属采矿业的必由之路”——中国工程院院士蔡美峰。

       

      空场法、崩落法和充填法是金属矿山的三种常用采矿方法。充填法由于成本高,只有部分矿物价值高的矿山才采用。

        

      为了适应绿色采矿的要求,减少采矿造成的环境污染和对生态环境的破坏,必须对传统的采矿模式及其工艺技术进行根本变革。


      一、采矿工艺变革


      1、机械连续切割、掘进技术


      从长远目标出发,采用机械掘进、机械凿岩的方法,以连续切割设备取代传统爆破采矿工艺进行开采是一个重要方向。因为爆破采矿工艺一是对围岩稳固性造成破坏,二是矿石、废石一起采,大大增加选矿作业和提升的工作量。


      优点


      1> 机械切割能准确开采目标矿石,使开采矿石贫化率降到Z低。

        

      2> 可实现切割落矿、装载、运输工艺平行连续进行,为实现连续采矿创造了条件。

        

      问题

        

      1> 采矿机作业受金属矿床形态多变的影响

        

      2> 复杂地质条件限制和切割头的寿命及费用的问题


      2、高压水射流破岩掘进与采矿技术

        

      高压水射流技术是上世纪70年代发展起来的一种清洗、切割新技术。目前高压水射流用于软岩和中等硬岩破岩已经实现,在煤矿有广泛应用。但在破碎坚硬矿岩时,需使用更高的水射流压力,会导致射流发射装置系统的可靠性和寿命降低。


      为了解决硬岩破岩问题,高压水射流需向超高压大功率化方向发展。为在金属矿硬岩条件下用于破岩提供可能。


      3、激光破岩掘进与采矿技术

        

      激光破岩是利用高能激光束产生的热量对岩石局部迅速加热,随温度升高依次实现破碎、分解、熔化和汽化三种破岩形式。


      采矿破岩只要实现破碎即可。当高能激光作用于岩石表面时,岩石局部迅速受热膨胀,导致局部热应力升高。当热应力高于岩石极限强度时,岩石就会发生热破碎,实现切割破岩。


      4、等离子破岩掘进与采矿技术


      该技术利用电能将炮孔中的电解液转变成高压、高温等离子气体,通过等离子气体快速膨胀形成冲击波,产生类似于炸药的爆破效果。爆破产生的压力可超过2GPa,这样高的压力足以破裂坚硬岩石。该技术的实施可极大改善作业环境,减少了传统爆破对围岩和环境的影响和破坏。

      二、支护工艺变革


      5、膏体充填采矿技术


      通常情况下,由于成本高,只有部分矿物价值高的矿山才采用充填法。


      但为了实现绿色采矿,控制岩层移动和地表沉陷,保护自然和生态环境;有效控制深部开采剧烈的地压活动,避免巷道、采场失稳破坏引起各种灾害事故的发生,充填采矿法将是多数矿山包括铁矿,不得不选择的采矿方法。这是传统采矿模式的重大变革。


      但是,开采价值和支护成本相平衡的原则还是要遵守的。为了降低充填成本,必须对充填工艺和充填材料进行重大改革。全尾砂膏体充填,可在低水泥耗量条件下获得高质量的充填体,能有效维护空区、控制岩爆。代表了这种技术的发展方向。


      三、采选一体变革


      6、采选一体化技术


      井下预选、抛尾技术。在矿石提升地面之前,在井下进行预选和预富集,抛去大部分废石,可以明显降低矿石提升量。


      矿浆输送技术。对于深部开采,将矿石预选后在井下破碎、研磨成矿浆,用管道输送的方法送至地表选矿厂,是一项具有发展潜力的技术。管道水力输送与其它运输方案相比,具有基建投资低、对地形适应性强、不占或少占土地、连续作业受外界条件干扰小以及自动化程度高、技术可靠等一系列优点。


      将选矿厂建在井下。地下选矿后直接向地面输送精矿,可大量减少废石的提升量,是解决提升难题的一个重要途径。同时,废石与尾矿留在井下用于采空区充填,实现原地利用,并减少排出地面后对生态环境的污染、破坏,是实现无废开采的重要手段。而且,地面无选矿厂和尾矿库,省去征地建尾矿库和尾矿库管理的费用,发挥一举多得的作用。


      四、开采技术变革


      7、无废开采技术


      无废开采的目标是Z大限度地减少废料的产出、排放,提高资源综合利用率,减轻或杜绝矿产资源开发产生的负面影响。


      因此采矿活动应遵从工业生态学的观点,将矿山生态环境、资源环境和经济环境相互联系起来,以Z小排放量获取Z大资源量和经济效益,并使生态环境得到充分保护。


      要实现无废开采,首先要采用采切比小的采矿方法、大力降低矿石贫化率,实现废料产出Z小化,从源头上控制废石产出率等。


      同时,要提高选矿工艺技术水平,尽可能提高选矿回收率、资源综合利用程度和利用率,减少尾矿排放量;开发创新的选矿技术和设备,将矿石资源中由于选冶水平低不能利用的成分减到Z少。


      通过井下预选、将选厂建在井下等方法,做到废石、尾矿不出井,用于回填采空区,实现采选废弃物的就地有效利用。


      加强综合回收,实现废弃物的资源化,提高废弃物的整体利用水平,努力实现矿山固体废弃物的零排放、零堆存。



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