咬定“自主”疾步行——2018年矿业技术装备10件大事
编者按：
在全球经济不确定因素增加、矿业复苏面临诸多挑战的背景下，2018年我国矿业行业始终坚持科技创新、自主创新不动摇，攻坚克难，奋力开拓，在技术装备领域取得了多项创新突破，培育了矿业发展的新动能，有力地支撑了矿业行业的绿色发展、高质量发展和可持续发展。从勘探开采到选冶利用，从地球浅部到深地深海，从科研平台到智慧矿山，从国内市场到海外市场，矿业技术装备领域用实践证明，科技创新不仅是矿业发展的根本和核心动力，而且越来越成为支撑行业发展的关键因素；技术创新突破之于矿业行业发展的影响，将是变革性的、深远的。
1.紫金矿业出现“高新技术企业群体”
紫金矿业涌现出一批高新技术企业。紫金矿业集团本部以及贵州紫金、紫金锌业、山西紫金等权属企业分别通过国家高新技术企业资格评审及认定。多年来，紫金矿业紧紧围绕“研发成熟一个、成果转化一个”的方针，通过资金保障和开展科研实体单位“模拟市场化”改革，实行管理和科技人员的双轨制薪酬体系、工程技术人员和科研人员个人成果积分制以及宽容失败的科研免责制等，营造了良好的创新氛围；建成了国家重点实验室、国家级企业技术中心、博士后工作站等一批高层次的科研平台，聘请了一批院士专家、技术顾问，与高校科研院所建立了协作关系，研发了一批适用性强、产业化水平高、经济效益显著的自主知识产权和科研成果。
点评：创新是企业发展的核心竞争力。对于紫金矿业而言，科技创新尤为重要。20多年来，紫金矿业所获得的资源不是低品位，就是难选冶。为破解这一发展瓶颈，紫金矿业通过一系列技术创新和管理创新，形成了以“低品位、难处理矿产资源综合回收利用及大规模工程化开发”、“湿法冶金”以及“地质勘查”为代表的三大行业领先的核心技术，及时解决了制约我国有色金属工业发展的重大技术难题，为我国低品位、难处理金、铜矿资源的综合利用和产业升级提交了“紫金方案”，同时也为新时代矿业转型升级贡献了“紫金智慧”。
2.我国首台悬臂式撑靴掘进机试运行
EBZ85C型悬臂式撑靴掘进机在阳煤二矿投入试运行，这也是目前我国在断面最小的掘进巷道中使用的首台该类型掘进设备。作为我国首台撑靴式盾构机产品，EBZ85C型悬臂式撑靴掘进机同时也是目前世界上领先的截割面小、安全高效的矿用掘进设备。该设备由辽宁中盾集团和德国海瑞克公司联合设计研发、制造，其主要特点是实现掘、锚、运平行作业，主要适用于煤矿井下马蹄形截面小断面岩巷快速掘进。
点评：传统的悬臂式掘进机仅能截割巷道部分断面，要破碎全断面岩石，还需要多次上下、左右连续移动截割头来完成工作。而悬臂式撑靴掘进机则有效解决了这些难题——通过减少巷道断面，加快掘进速度，降低掘进、支护成本，减少出矸量，降低洗选、环保成本。悬臂式撑靴掘进机项目是阳煤集团重点科研项目之一。2017年11月，该掘进机在阳煤二矿井下安装完成，应用于8号煤13采区21306综采工作面高抽巷施工，魅力尽显——在满足通风要求的前提下，巷道断面小了，掘进速度大幅加快。
3.我国选矿生产执行系统技术取得重大进步
863计划先进制造技术领域“基于物联网的选矿生产执行系统技术研究与示范应用”课题通过专家组技术验收。在国家863计划的支持下，沈阳东大自动化有限公司与东北大学和重庆邮电大学合作，结合选矿企业实现精细化管理、提升生产效率、促进节能减排、保障安全生产的实际需求，将有线物联网与无线物联网有机集成，开发出基于物联网和云计算的选矿工业过程全互联网络制造技术总体架构，突破传统分布式控制系统分层结构的局限性，实现了选矿全流程生产信息的全面采集和互联互通；在实验室环境搭建了基于物联网和工业云的选矿智能MES研究平台，并在大型选矿企业开展工业示范应用。
点评：在采矿选矿复杂环境的条件下，工业现场执行系统由于其复杂工况以及高级别安全要求，实现自动化和智能化难度较大。而随着我国在物联网技术研发、标准研制、产业培育等方面的快速发展，应用物联网技术优化提高复杂工况的工业制造能力和水平成为产业升级换代的一个突破口。用户报告是最有力的说明——采用该选矿生产执行系统技术，金属回收率提高了1.04%，综合能效提高1.23%。
4.我国海上高温高压钻完井技术体系跻身世界前列
中国海洋石油集团有限公司旗下南海西部石油管理局在我国南海成功完成一口超高温高压探井的测试作业。该井的成功钻探，进一步验证了我国海上超高温高压钻完井系列关键技术方面的有效性和先进性，使我国海上高温高压钻完井技术体系跻身世界前列，对勘探开发我国南海深层油气、推进南海万亿大气区体系建设具有重要意义。据介绍，此次钻探作业位于我国南海北部莺歌海盆地，该井温度接近200摄氏度，压力系数2.28，井底压力接近1000个大气压，属于超高温高压。
点评：我国南海地处欧亚、太平洋和印澳三大板块交汇处，与美国墨西哥湾、英国北海并称全球三大海上高温高压海区。但相比其他两个区，我国南海的温度、压力更高，是名副其实的“大炼炉”。而这个大炼炉里蕴藏着近15万亿立方米的天然气，约占南海总资源量的1/3，其天然气勘探也成为全球油气行业内公认的世界级难题。从成矿理论创新到高温高压钻完井关键技术突破，再到海上高温高压安全钻井全套技术研发，我国通过几十年的努力，成为全球第二个具备独立开发海上高温高压油气能力的国家。值得一提的是，“南海高温高压钻完井关键技术及工业化应用”还获2017年度国家科学技术进步奖一等奖，并在海外高温高压区块应用成功。
5.纳滤技术首次用于国内冶金矿山
河钢矿业中关铁矿水处理系统六台纳滤NF机组的联合调试成功，标志着该矿采用纳滤膜技术对矿井涌水进行净化达到国家规定的《Ⅲ类地下水质量标准》，此项目是目前国内首个在冶金矿山矿井回灌水净化系统应用纳滤技术的示范化工程项目。据了解，该矿于2017年引进“矿井水处理系统”项目，设计处理能力1000立方米/小时，采用澄清池絮凝沉淀+多介质过滤+纳滤+消毒的处理工艺，成功将纳滤技术应用到矿井回灌水净化系统，能够回收80%清洁水，其余20%生产过程中产生的浓盐水全部用于选矿生产，实现生产废水零排放。
点评：纳滤技术是一种新型膜分离技术，介于超滤和反渗透之间，可以高效截留水中的多价盐和有机污染物，对单价、多价离子混合体系具有很好的选择分离特性。与传统的反渗透技术相比，纳滤的操作压力更低，相对更节能。河钢矿业通过此项技术处理完的清洁水水质优于该矿周边地区使用的地下水，稍加投资对其进行简单处理即可用于饮用。在河钢集团绿色制造、绿色产业、绿色产品、绿色采购、绿色物流、绿色矿山“六位一体”布局里，河钢矿业通过制度完善、体系创新等演绎着新时代矿山绿色发展的新篇章。
6.我国建造的先进深海采矿船出坞下水
由福建马尾造船公司承建的全球首制MW301-1#227米深海采矿船在福州市连江县粗芦岛出坞下水。该船总长227米，型宽40米，型深18.2米，吃水13.2米，配置有性能强大的深海矿物开采、提升、脱水和装卸系统，推进系统和动力定位系统、高智能的自动化控制系统，以及全球首制的各类采矿系统，具备于2500米深海区域采矿作业的能力，主要用于深海多金属硫化物的开采，可以装载矿货39000吨，集采矿作业、航行、居住生活服务功能于一体，可持续海上定位作业长达5年。
点评：向地球深部进军，既需要掌握深地、深海的复杂环境变化，也需要借助先进的技术装备。深海采矿船是勘探开发深海资源的重要工具，而且这一工具融合了当今世界多项尖端装备和技术，在海洋矿产探测开采装备制造领域具有首创性。这使得该深海采矿船自2014年承建以来便成为万众瞩目的焦点。马尾造船公司秉承工匠精神、精心雕琢打造的深海采矿船，令加拿大鹦鹉螺矿业公司竖起大拇指，充分展示了我国在深海船制造领域的技术实力。
7.世界首个智能超大采高工作面试生产成功
伴随着该集团世界首个智能超大采高8.8米工作面的试生产成功，我国煤炭开采技术及高端采煤装备国产化迈上了一个新台阶——填补了国内乃至全世界特厚煤层综采工作面一次性采全高的技术空白，突破了现有世界综采的最大高度；在引入了数字化、智能化技术，大大提高综采工作面单产水平的同时，实现了我国高端采煤装备国产化进程中的一项重要突破。据了解，8.8米新工作面长299.2米，推进长度5254.8米，采高8.6米，可采储量1754万吨。在厚煤层开采中，相比传统的放顶煤开采技术，该8.8米超大采高工作面提高了回采率和开采效率。
点评：无疑，这是我国采掘装备与开采技术上的一次历史性变革，不仅突破了现有世界综采的最大高度，而且实现了我国高端采煤装备国产化的突破，带动了国内外超大采高成套装备发展。值得注意的是，该套设备中采煤机、外三机、液压支架、泵站等的技术水平均处于行业领先地位，其配套设备的运输车辆、辅运平硐等均创多个国内、世界首例。其研发应用，在显著提高工作效率、降低作业成本、提高资源回采率的同时，也为其它类似赋存条件下井工煤矿特厚煤层安全高效掘进、回采提供了技术依据和参考经验。
8.我国企业攻克拜耳法核心技术难关
我国企业在矿业重大关键技术创新方面拿下一项世界第一。成都牧甫科技有限公司宣布对常规拜耳法实现历史性突破，使得拜耳法生产中的氧化铝收益率在控制成本的基础上，由52%提高到70%~80%，攻破了100多年来世界铝工业技术难关，已完成吨级产业线建设和工艺的设定。“增值拜耳法”是成都牧甫科技有限公司院士工作站团队在干勇院士的指导下，针对拜耳法生产氧化铝收率低这一100多年来的技术难关，开展的科研课题。据介绍，增值拜耳法系成都牧甫科技有限公司完全自主的原创技术，拥有完全的自主知识产权，并已经申报有关专利。
点评：拜耳法是一种工业上广泛使用的从铝土矿生产氧化铝的化工过程，是100多年来生产氧化铝的主流方法，至今也是最优秀、最节能、工艺设备最简单、最环保的方法，但收率偏低是其最大缺陷。而增值拜耳法的颠覆性突破，在不大幅增加成本的基础上，极大地提高了经济效益和社会效益，将改变世界铝产业的格局，带来革命性突破。对此，有专家认为，由于该技术的突破，目前我国高硅高铝矿拜耳法不能适用的现状有望得到突破性改变，将对我国铝产业原料给以极大支撑。并且，该技术在改造传统氧化铝产业、促进循环经济发展、节能减排、高效生产环保等发面具有重大意义。
9.云南研发国内最大柱浮选选矿技术
云南省科技厅宣布，研发出国内最大柱浮选选矿技术，并成功应用。该技术突破传统磷矿开采方式，提高了磷矿资源的开发利用水平，对支持磷化工支柱产业的可持续发展具有深远意义。云南省科技厅立项支持云南云天化集团进行了“中、低品位胶磷矿柱浮选新技术开发”项目研究。立项以来，云天化集团建成了柱式浮选专业实验室，并配套建设了柱式浮选扩大连续试验装置和柱式浮选中试放大装置，建成的柱式浮选中试放大装置可以灵活配备、组合各种工艺流程，技术水平处于世界先进水平。
点评：云南磷矿资源丰富，但长期以来“取富弃贫”的开采方式导致其磷矿资源浪费较大，92%的中、低品位磷矿没有得到综合利用。“中、低品位胶磷矿柱浮选新技术开发”项目是柱浮选新技术在胶磷矿选矿方面的首次应用，也是国内最大的浮选柱应用项目，具有较强的技术创新性，对推动胶磷矿柱式浮选选矿技术的产业化应用具有积极意义。与槽式浮选技术相比，柱浮选技术简化了选厂流程，减少了占地面积，减少了浮选设备数量，降低了工程投资，降低了设备操作管理费用，提高了磷矿资源的开发利用水平，对支持云南磷化工支柱产业的可持续发展具有深远意义。
10.山东能源煤炭生产迈入“智慧”时代
“‘开着轿车’打掘进，真过瘾！”山东能源枣矿集团蒋庄煤矿掘进三区掘进机司机施青山在结束一个班作业后高兴地告诉笔者，现在操作液压掘进钻车就像开轿车一样，不仅可以前进、后退、360度旋转，而且所有工作只需操作几个手柄就可完成。在煤矿，掘进岩巷施工一般使用人工风钻打眼、耙装机装耙矸施工，不仅劳动强度高、噪音大、灰尘多，而且易给职工造成安全健康危害。去年，蒋庄煤矿建成了集液压掘进钻车、挖掘式装载机、巷道修复机等为一体的新型岩石快速掘进作业线，不仅极大地改善了职工作业条件，保证了安全，而且平均月进由90米提升至160多米，并创出了月进195米的山东行业新水平，打造出了安全优质的快掘样板工程。
点评：新时代、新背景下，矿业企业尤其是煤炭企业如何实现新旧动能转化？科技创新是关键抓手。山东能源集团把最先进的技术、装备和管理引入煤炭生产，围绕“采煤智能化、掘进快速化、辅助运输连续化、小型装备实用化”目标，加快改造提升传统煤炭产业，以“技术密集”替代“劳动密集”，以“科技驱动”取代“人海战术”，使煤炭生产迈入了“智慧”时代。如今，一键采煤、无人值守、无人掘进、无人运输、智能巡检等一系列先进技术装备都已在山东能源集团落地生根，推动着煤炭生产由“汗水型、人海式”向“自动化、智慧型”转变。
