金屬礦山能源管理及節能途徑探究

蒲洪平

（攀鋼集團礦業有限公司生產服務分公司（能動中心），四川 攀枝花 617000）

目前我國礦山的能源消耗主要集中在采礦過程，占據總能耗的60%～70%。其中，輔助和附帶的采礦環節占總消耗的30% ～40%。在選礦領域，破碎工序所耗能量僅占7%～10%，而磨削過程的耗能比例通常在40%～60%之間。一些選礦企業的能源消耗更是高達65%～70%，因此，做好金屬礦山能源管理及節能控制已然成為一項亟待解決的重要課題，近幾年，政府部門一直在積極采納新的工藝和設備，進行技術升級，以實現節能減耗的目標。

1 金屬礦山節能途徑

1.1 完善礦山開采技術

優化礦山開采技術可以顯著提升金屬礦山的節能水平?，F代化的礦山開采技術通常采納高效能源利用的設計，如運用高壓變頻調速技術、永磁渦流軟驅動技術等。這些技術能有效降低能源消耗，進而降低礦山的能源成本。同時，這些節能技術還能直接減少燃燒和能源轉換過程中的碳排放，協助礦山實現減排目標。此外，完善的礦山開采技術能夠優化生產流程，提升設備利用率和產能，減少停工和維護時間，因而增進礦山運營效率，實現資源的最大化應用。新技術的引入還有助于降低能源和資源的浪費，降低運營成本。此外，通過提高設備效率和減少損耗，還能減少維護和更換的開支。

節能技術的采納也能夠減輕環境不良影響，包括降低噪音、減緩廢氣和廢水排放，改善空氣和水質環境［1］。此外，引入節能技術有助于實現礦山的可持續發展目標，使其在資源開發中更加環保，增強社會責任感。為實現節能目標，礦山開采技術不斷進行創新和改進。這些技術創新推動了科學研究和工程實踐的進步，有助于開掘新的礦產資源開采方式，促進整個行業的發展。綜上所述，通過完善礦山開采技術，金屬礦山能夠在多個層面實現節能目標，為礦山業的可持續發展作出積極貢獻。

1.2 優化礦山開采體系

相關單位應當根據科學的產能需求，對金屬礦和非金屬礦的生產能力進行優化。改進“科學產能”的評估方式，不斷對小型礦場以及“高耗能”、“高污染”礦場進行優化整合，推動礦場向高品質方向發展。在規劃資源有效應用策略時，應綜合考慮各類礦物資源的特征及供需格局，采納科學的布局，以實現定制化的開發利用目標。要踐行因地制宜、因礦施策的原則，推動礦山向著環境因素調整，助力智能生產的實現，穩步前行朝著綠色礦山的建設目標。

同時，有關部門還應積極提升產業的集聚度，主動鼓勵大規模礦業集團的培植和發展，著眼于維護生產能力的穩固，推進產業升級，增進效益的關鍵舉措。這些舉措將融入國家要緊的成長策略之中，同樣支持國家資源安全保障產業園的塑造。此外，還要強化初始階段的調控，致力于削減碳排放。不停地鞭策能源架構向著潔凈、低碳、高效的方向發展，逐漸引入潔凈能源，如氫燃、風力、水能以及太陽能，以逐漸替代傳統化石燃料，如煤炭、原油和天然氣。這將明顯縮減二氧化碳排放，深刻推動能源格式的變革提升［2］。從而塑造綠色、低碳的產業生態。

1.3 提升礦山節能管理水平

在能源消耗方面，深入研究和分析金屬礦山的能耗情況是必要的。通過對不同開采方式、生產流程以及設備使用情況的綜合分析，可以全面了解企業的能源使用現狀。這些分析結果將有助于制定相應的節能對策，從而優化能源利用，減少浪費，降低能源成本，提升整體效率。為了更好地推動節能減排，設立節能管理平臺是一個有效的手段。這個平臺可以為金屬礦山企業提供信息交流、經驗分享、最佳實踐案例等，鼓勵行業內的領軍企業在節能減排方面扮演重要角色。通過這種合作機制，可以在行業內形成一種競爭態勢，推動各企業不斷改進，以更高效的方式使用能源資源，減少對環境的不良影響。

同時，金屬礦山的開采往往對土地和生態環境產生一定的影響。為了實現可持續發展，有關部門應該著重考慮生態修復和產業重構。通過對受礦區開采影響的土地和廢棄地進行生態修復，重新規劃和引入可持續產業，可以實現生態系統的恢復和碳循環功能的重建。這種方式不僅有助于減輕環境壓力，還可以為當地社區創造就業機會和經濟效益。

2 金屬礦山開采技術分析

2.1 低碳采礦技術及裝備創新

在面對挑戰和追求可持續性的背景下，探索創新的低碳化開采技術已成為采礦業的重要發展方向。這種創新不僅要重新思考傳統的采礦方式，還要更新開采方法和工藝，通過科技創新的引領，實現全面流程的低碳、規?；_采。這意味著需要建立高效能源利用的技術體系，覆蓋了從鉆孔到爆破、鏟裝、運輸、吊裝、通風再到充填等各個環節，以最小化金屬礦產資源的碳排放水平。

在降低碳排放的途徑方面，一項關鍵策略是采用清潔電力替代礦用柴油和其它高碳材料。這種做法不僅可以直接減少設備的碳排放，還能促進設備的智能化應用，從而實現節能減排的目標。同時，對于硬巖礦的開采，還可以研發適用的機械化破巖工具，以進一步提高開采效率。

另一方面，相較于傳統的平緩傾角礦石開采方式，梯級組合高傾角露天采煤技術和工程方案則是另一項創新。通過有效增加工作面的傾斜度，可以降低生產成本10% ～30%，年產量超過30%的增幅。這一創新克服了常規平緩傾角礦石開采所帶來的投資高、產能有限、成本昂貴、能源消耗大等挑戰。

在面對深海礦產資源開采時，一個可行的方法是在礦山周邊建設選礦工廠，將廢石和尾礦填充至礦山空區，以實現資源的本地積聚和回收。這一舉措不僅能顯著降低提升和填充的能耗，還減少了漿體運輸的能量需求，從而降低地面固體廢棄物占用，減輕環境影響，為環保貢獻積極作用。因此，這一領域的發展前景非常樂觀。

2.2 資源綜合利用技術與總體固碳技術

在資源開發領域，各相關單位正致力于充分利用共存礦產資源，確保資源最大化采用和有效利用。與此同時，他們也在推動礦山固體廢棄物的規模綜合應用以及特定固體廢棄物的高附加值循環應用上的進展。在追求碳凈零排放目標的過程中，廉價碳捕獲與封存（CCS）技術顯得不可或缺，具備巨大的能源安全性和減排潛力，但目前其經濟效益尚不明顯，因此需要進行技術創新以解決這一問題。

以鐵精礦石為例，當前主要采用的運輸方案是管道運輸。這一方案在運輸領域呈現出獨特的優勢，他將低能耗、環境友好和成本效益融合為一體。其卓越的運載能力使其能夠輕松勝任大規模物流需求，而且管道被地道地埋入地下，不僅避免了土地資源的浪費，還減少了運輸過程中的噪聲產生。此外，管道運輸在面對當地氣候變化時也能夠保持高穩定性，這是其他運輸模式難以做到的。

在礦石預處理方面，多級分層粉碎技術，特別是高壓滾筒粉碎機，成為了一種新穎的破碎設備。這種技術的設計理念基于物料的分層粉碎原則，以高壓粉碎為主，使得顆粒含量高，顆粒尺寸范圍在0～3 mm之間。相比于傳統的錐形破碎機、棒磨機和球磨機，使用高壓滾筒粉碎機和球磨機能夠顯著降低能耗，實現20%～50%的能源節約［3］。

2.3 工業固體廢棄物的全產業鏈協調利用技術

為了促進可持續資源利用，相關單位應聚焦于典型區域，加深尾礦、廢石等有價元素的綜合利用，同時優化建筑原材料的協同應用。實時循環回收的鋼渣粉高效研磨技術可作為基礎，用于實現不同粒徑尾礦和廢石集料的水泥基一體化制備和應用。此外，對于非金屬尾礦的高效綜合利用，可以運用高效分選技術，如石墨和高嶺土等非金屬尾礦的分選，礦物的干濕分選技術，多礦物的改性與組合工藝，低溫鍛燒活化工藝，以及尾礦材料化處理等方法。

對于品位較低的極貧礦和表層礦石，可以采用濕法粗?；A選技術，通過這一策略能夠充分利用顆粒較大的極貧赤鐵礦，這種方法不僅有效降低了開采的品位底線，還實現了極貧赤鐵礦資源的有效開發，并使其有機地融入整體資源體系中。在此基礎上，進一步提升分選品位不僅能夠穩定分選結果，還能降低分選成本，產生積極影響。

在礦石深加工過程中，大量水源是不可避免的需求。熱泵技術作為一種新型能源利用方式，因其節能、環保和高效的特點而備受關注。在各地如河北鋼鐵公司中關礦、唐山首鋼馬蘭莊礦等項目中，已成功應用熱泵技術，取得了顯著的經濟效益。

2.4 其他降碳及礦山生態措施

運用高壓變頻調速技術以及永磁渦流軟驅動技術，能夠有效減少礦山中高壓高功率設備的能源消耗，在特別是高壓設備方面，其節電效果顯著。此外，這些技術還能夠降低電網的諧波污染，提高整體電力系統的穩定性。同時，采用永磁渦流軟驅動技術可為大功率風機、水泵、輸送設備等提供高效節能解決方案，確保設備平穩運行，簡化調整，帶來超過30%的節電率提升。

另一方面，針對礦山生態修復和可持續能源發展，可以推行“光伏＋”礦山生態修復模式。這一模式充分利用礦區的地理位置和土地資源，通過在轉場地、固廢堆放區、采空塌陷區等地區開展光伏發電，將生態恢復與能源生產有機結合［4］。根據實際情況，可以探索不同模式，如“光伏＋生物質”、“光伏＋藥材”、“光伏＋草牧”等，充分發揮礦山地區的多樣性和可持續發展潛力。

考慮到當前我國礦山固體廢物的整體利用率較低，可以借鑒其他工業固體廢物的高效利用經驗。比如，粉煤灰、煤矸石和熔渣的利用率相對較高，鐵尾礦渣可以用作建筑材料原料，鐵路隧道基底材料，生產硅肥和土壤改良劑等，從而實現資源的循環利用，同時也有助于減少碳排放。

3 金屬礦山能源管理及開采體系優化路徑

3.1 全面優化金屬礦山節能機制

為適應新的能源管理體系，相關單位可設立礦產資源開發碳減排工作小組，制定行業碳排放減少總體規劃。在此基礎上，成立礦產資源開發碳減排辦公室，進一步明確責任分工，完善政府政策規制和市場調控，以促進碳排放的減少。同時不斷優化金屬礦山的運行機制，著眼于節能減排，建立一套適用于金屬礦山的節能標準體系，強化企業的目標責任制。這將進一步提升了金屬礦山在節能環保方面的管理水平，創新經濟政策的激勵機制，同時還應建立獎懲措施，推動節能減排機制的落實。

此外，為強化對金屬礦山的有效監管，需要創建專門的礦山監察機構，加強對金屬礦山的監察力度。明確監察機構的職責，強化監督、檢查和考核工作通過信息化和智能化手段，構建高效的碳排放監管體系。同時建立完善的碳排放權審批體系。借鑒西方發達國家的經驗，加速國內碳排放法律法規與國際接軌。通過總結相關法律法規和審計制度的經驗，加快建立我國碳排放審計立法，確保審計工作的合法性和依據［5］。這將使金屬礦山的碳排放監管更具信息化和智能化特點，以確保金屬礦山在節能減排方面的合規運營。

3.2 強化金屬礦山政策管控

根據我國礦產資源開發的節能目標，需要構建一系列針對金屬礦山的政策體系，為強化工業節能和減排管理，應將“安全”、“技術”、“經濟”以及“環境”這四大效益的整個過程融入到其中。對于礦產資源開采企業而言，應制定相應的節能措施，明確能源消耗的責任以及具體的能源消耗目標。在此基礎上，還需加大對礦產資源研究機構和高等院校的支持，以促進科技成果的轉化和落地。建立健全的崗前培訓制度，嚴格執行持證上崗制度，確保從業人員具備節能減碳的相關知識和技能。

同時推動工業升級轉型，并建立低能耗礦產資源開發科研平臺。整合各方力量，包括產業、學術界等，建立國家科研平臺，推動科技成果的轉化和應用。這將為金屬礦山在“碳約束”環境下的發展提供必要的技術、管理和政策支持，有助于推動金屬礦山行業的綠色發展。

3.3 做好金屬礦山節能管理

首要的是，有關機構應當強化對能源利用的監測，為能源管理提供數據支撐，為企業確立科學、合理的能源使用標準提供支持。同時，結合國家能源政策，綜合考慮企業的能源特性以及經營目標，擬定與企業發展策略相契合的能源規劃。在這一基礎上，要確保能源消耗評估的嚴謹性和科學性，需要加強能源消耗數據的統計工作，同時推動企業間進行能源消耗比較，以提升整體能源效率。

在此基礎上，相關單位需要構建一種創新的能源管理模式。本文設想構建的能源管理系統基本方案如下：（1）建立能源管理中心，強化集約化的能源管理；（2）轉變能耗的后處理方式，重視能耗前處理和能耗過程管理；（3）融合多元化的能耗管理模式，使其與企業的能耗管理過程相融合；（4）將節能工程管理納入能源主管部門和投資方的合作中；（5）深入研究能耗管理與生產、管理、成本管理的關系，以降低成本、提高效益；（6）強化能源管理的組織領導，構建三層網絡化的能源管理體系。

除此之外，有關部門還應積極借鑒國際、國內那些在能效方面表現優異的企業，吸取他們的能源管理理念和經驗，采用能效對標的管理方式，鼓勵企業構筑起內部節能的良性循環系統。還需探討適合企業的節能管理基本方法、工作流程、指標評估體系以及激勵機制，不斷推進企業的節能管理水平和節能指標的提升［6］。同時，依據所在地區的相關的節能法律法規和以及礦山的實際運營情況，對礦山開采單位的能源利用過程和財務過程進行檢驗、核查、計算、分析和評價。通過這些手段，尋找節能方法并提出合理的能源利用建議。同時，重要用能單位也應強化能源檢查，進行節能審查，以實現節能降耗、提高能源利用效率的目標，最終實現企業節能經濟效益的穩步提升。

4 結 語

本文探討了實現金屬礦山的可持續發展所需的關鍵因素。研究表明，為實現這一目標，相關部門需要在多個層面進行協同努力。目前，金屬礦山依然在技術資金的投入、國際標準的協調、社會輿論的認同等方面存在著問題，限制了該領域的可持續發展。因此，在礦山節能化發展中具有重要作用的相關單位以及政府部門應該鼓勵創新、強化國際合作，以尋求更為有效的發展路徑。