金属矿山能源管理及节能途径探究

蒲洪平

（攀钢集团矿业有限公司生产服务分公司（能动中心），四川 攀枝花 617000）

目前我国矿山的能源消耗主要集中在采矿过程，占据总能耗的60%～70%。其中，辅助和附带的采矿环节占总消耗的30% ～40%。在选矿领域，破碎工序所耗能量仅占7%～10%，而磨削过程的耗能比例通常在40%～60%之间。一些选矿企业的能源消耗更是高达65%～70%，因此，做好金属矿山能源管理及节能控制已然成为一项亟待解决的重要课题，近几年，政府部门一直在积极采纳新的工艺和设备，进行技术升级，以实现节能减耗的目标。

1 金属矿山节能途径

1.1 完善矿山开采技术

优化矿山开采技术可以显著提升金属矿山的节能水平。现代化的矿山开采技术通常采纳高效能源利用的设计，如运用高压变频调速技术、永磁涡流软驱动技术等。这些技术能有效降低能源消耗，进而降低矿山的能源成本。同时，这些节能技术还能直接减少燃烧和能源转换过程中的碳排放，协助矿山实现减排目标。此外，完善的矿山开采技术能够优化生产流程，提升设备利用率和产能，减少停工和维护时间，因而增进矿山运营效率，实现资源的最大化应用。新技术的引入还有助于降低能源和资源的浪费，降低运营成本。此外，通过提高设备效率和减少损耗，还能减少维护和更换的开支。

节能技术的采纳也能够减轻环境不良影响，包括降低噪音、减缓废气和废水排放，改善空气和水质环境［1］。此外，引入节能技术有助于实现矿山的可持续发展目标，使其在资源开发中更加环保，增强社会责任感。为实现节能目标，矿山开采技术不断进行创新和改进。这些技术创新推动了科学研究和工程实践的进步，有助于开掘新的矿产资源开采方式，促进整个行业的发展。综上所述，通过完善矿山开采技术，金属矿山能够在多个层面实现节能目标，为矿山业的可持续发展作出积极贡献。

1.2 优化矿山开采体系

相关单位应当根据科学的产能需求，对金属矿和非金属矿的生产能力进行优化。改进“科学产能”的评估方式，不断对小型矿场以及“高耗能”、“高污染”矿场进行优化整合，推动矿场向高品质方向发展。在规划资源有效应用策略时，应综合考虑各类矿物资源的特征及供需格局，采纳科学的布局，以实现定制化的开发利用目标。要践行因地制宜、因矿施策的原则，推动矿山向着环境因素调整，助力智能生产的实现，稳步前行朝着绿色矿山的建设目标。

同时，有关部门还应积极提升产业的集聚度，主动鼓励大规模矿业集团的培植和发展，着眼于维护生产能力的稳固，推进产业升级，增进效益的关键举措。这些举措将融入国家要紧的成长策略之中，同样支持国家资源安全保障产业园的塑造。此外，还要强化初始阶段的调控，致力于削减碳排放。不停地鞭策能源架构向着洁净、低碳、高效的方向发展，逐渐引入洁净能源，如氢燃、风力、水能以及太阳能，以逐渐替代传统化石燃料，如煤炭、原油和天然气。这将明显缩减二氧化碳排放，深刻推动能源格式的变革提升［2］。从而塑造绿色、低碳的产业生态。

1.3 提升矿山节能管理水平

在能源消耗方面，深入研究和分析金属矿山的能耗情况是必要的。通过对不同开采方式、生产流程以及设备使用情况的综合分析，可以全面了解企业的能源使用现状。这些分析结果将有助于制定相应的节能对策，从而优化能源利用，减少浪费，降低能源成本，提升整体效率。为了更好地推动节能减排，设立节能管理平台是一个有效的手段。这个平台可以为金属矿山企业提供信息交流、经验分享、最佳实践案例等，鼓励行业内的领军企业在节能减排方面扮演重要角色。通过这种合作机制，可以在行业内形成一种竞争态势，推动各企业不断改进，以更高效的方式使用能源资源，减少对环境的不良影响。

同时，金属矿山的开采往往对土地和生态环境产生一定的影响。为了实现可持续发展，有关部门应该着重考虑生态修复和产业重构。通过对受矿区开采影响的土地和废弃地进行生态修复，重新规划和引入可持续产业，可以实现生态系统的恢复和碳循环功能的重建。这种方式不仅有助于减轻环境压力，还可以为当地社区创造就业机会和经济效益。

2 金属矿山开采技术分析

2.1 低碳采矿技术及装备创新

在面对挑战和追求可持续性的背景下，探索创新的低碳化开采技术已成为采矿业的重要发展方向。这种创新不仅要重新思考传统的采矿方式，还要更新开采方法和工艺，通过科技创新的引领，实现全面流程的低碳、规模化开采。这意味着需要建立高效能源利用的技术体系，覆盖了从钻孔到爆破、铲装、运输、吊装、通风再到充填等各个环节，以最小化金属矿产资源的碳排放水平。

在降低碳排放的途径方面，一项关键策略是采用清洁电力替代矿用柴油和其它高碳材料。这种做法不仅可以直接减少设备的碳排放，还能促进设备的智能化应用，从而实现节能减排的目标。同时，对于硬岩矿的开采，还可以研发适用的机械化破岩工具，以进一步提高开采效率。

另一方面，相较于传统的平缓倾角矿石开采方式，梯级组合高倾角露天采煤技术和工程方案则是另一项创新。通过有效增加工作面的倾斜度，可以降低生产成本10% ～30%，年产量超过30%的增幅。这一创新克服了常规平缓倾角矿石开采所带来的投资高、产能有限、成本昂贵、能源消耗大等挑战。

在面对深海矿产资源开采时，一个可行的方法是在矿山周边建设选矿工厂，将废石和尾矿填充至矿山空区，以实现资源的本地积聚和回收。这一举措不仅能显著降低提升和填充的能耗，还减少了浆体运输的能量需求，从而降低地面固体废弃物占用，减轻环境影响，为环保贡献积极作用。因此，这一领域的发展前景非常乐观。

2.2 资源综合利用技术与总体固碳技术

在资源开发领域，各相关单位正致力于充分利用共存矿产资源，确保资源最大化采用和有效利用。与此同时，他们也在推动矿山固体废弃物的规模综合应用以及特定固体废弃物的高附加值循环应用上的进展。在追求碳净零排放目标的过程中，廉价碳捕获与封存（CCS）技术显得不可或缺，具备巨大的能源安全性和减排潜力，但目前其经济效益尚不明显，因此需要进行技术创新以解决这一问题。

以铁精矿石为例，当前主要采用的运输方案是管道运输。这一方案在运输领域呈现出独特的优势，他将低能耗、环境友好和成本效益融合为一体。其卓越的运载能力使其能够轻松胜任大规模物流需求，而且管道被地道地埋入地下，不仅避免了土地资源的浪费，还减少了运输过程中的噪声产生。此外，管道运输在面对当地气候变化时也能够保持高稳定性，这是其他运输模式难以做到的。

在矿石预处理方面，多级分层粉碎技术，特别是高压滚筒粉碎机，成为了一种新颖的破碎设备。这种技术的设计理念基于物料的分层粉碎原则，以高压粉碎为主，使得颗粒含量高，颗粒尺寸范围在0～3 mm之间。相比于传统的锥形破碎机、棒磨机和球磨机，使用高压滚筒粉碎机和球磨机能够显著降低能耗，实现20%～50%的能源节约［3］。

2.3 工业固体废弃物的全产业链协调利用技术

为了促进可持续资源利用，相关单位应聚焦于典型区域，加深尾矿、废石等有价元素的综合利用，同时优化建筑原材料的协同应用。实时循环回收的钢渣粉高效研磨技术可作为基础，用于实现不同粒径尾矿和废石集料的水泥基一体化制备和应用。此外，对于非金属尾矿的高效综合利用，可以运用高效分选技术，如石墨和高岭土等非金属尾矿的分选，矿物的干湿分选技术，多矿物的改性与组合工艺，低温锻烧活化工艺，以及尾矿材料化处理等方法。

对于品位较低的极贫矿和表层矿石，可以采用湿法粗粒化预选技术，通过这一策略能够充分利用颗粒较大的极贫赤铁矿，这种方法不仅有效降低了开采的品位底线，还实现了极贫赤铁矿资源的有效开发，并使其有机地融入整体资源体系中。在此基础上，进一步提升分选品位不仅能够稳定分选结果，还能降低分选成本，产生积极影响。

在矿石深加工过程中，大量水源是不可避免的需求。热泵技术作为一种新型能源利用方式，因其节能、环保和高效的特点而备受关注。在各地如河北钢铁公司中关矿、唐山首钢马兰庄矿等项目中，已成功应用热泵技术，取得了显著的经济效益。

2.4 其他降碳及矿山生态措施

运用高压变频调速技术以及永磁涡流软驱动技术，能够有效减少矿山中高压高功率设备的能源消耗，在特别是高压设备方面，其节电效果显著。此外，这些技术还能够降低电网的谐波污染，提高整体电力系统的稳定性。同时，采用永磁涡流软驱动技术可为大功率风机、水泵、输送设备等提供高效节能解决方案，确保设备平稳运行，简化调整，带来超过30%的节电率提升。

另一方面，针对矿山生态修复和可持续能源发展，可以推行“光伏＋”矿山生态修复模式。这一模式充分利用矿区的地理位置和土地资源，通过在转场地、固废堆放区、采空塌陷区等地区开展光伏发电，将生态恢复与能源生产有机结合［4］。根据实际情况，可以探索不同模式，如“光伏＋生物质”、“光伏＋药材”、“光伏＋草牧”等，充分发挥矿山地区的多样性和可持续发展潜力。

考虑到当前我国矿山固体废物的整体利用率较低，可以借鉴其他工业固体废物的高效利用经验。比如，粉煤灰、煤矸石和熔渣的利用率相对较高，铁尾矿渣可以用作建筑材料原料，铁路隧道基底材料，生产硅肥和土壤改良剂等，从而实现资源的循环利用，同时也有助于减少碳排放。

3 金属矿山能源管理及开采体系优化路径

3.1 全面优化金属矿山节能机制

为适应新的能源管理体系，相关单位可设立矿产资源开发碳减排工作小组，制定行业碳排放减少总体规划。在此基础上，成立矿产资源开发碳减排办公室，进一步明确责任分工，完善政府政策规制和市场调控，以促进碳排放的减少。同时不断优化金属矿山的运行机制，着眼于节能减排，建立一套适用于金属矿山的节能标准体系，强化企业的目标责任制。这将进一步提升了金属矿山在节能环保方面的管理水平，创新经济政策的激励机制，同时还应建立奖惩措施，推动节能减排机制的落实。

此外，为强化对金属矿山的有效监管，需要创建专门的矿山监察机构，加强对金属矿山的监察力度。明确监察机构的职责，强化监督、检查和考核工作通过信息化和智能化手段，构建高效的碳排放监管体系。同时建立完善的碳排放权审批体系。借鉴西方发达国家的经验，加速国内碳排放法律法规与国际接轨。通过总结相关法律法规和审计制度的经验，加快建立我国碳排放审计立法，确保审计工作的合法性和依据［5］。这将使金属矿山的碳排放监管更具信息化和智能化特点，以确保金属矿山在节能减排方面的合规运营。

3.2 强化金属矿山政策管控

根据我国矿产资源开发的节能目标，需要构建一系列针对金属矿山的政策体系，为强化工业节能和减排管理，应将“安全”、“技术”、“经济”以及“环境”这四大效益的整个过程融入到其中。对于矿产资源开采企业而言，应制定相应的节能措施，明确能源消耗的责任以及具体的能源消耗目标。在此基础上，还需加大对矿产资源研究机构和高等院校的支持，以促进科技成果的转化和落地。建立健全的岗前培训制度，严格执行持证上岗制度，确保从业人员具备节能减碳的相关知识和技能。

同时推动工业升级转型，并建立低能耗矿产资源开发科研平台。整合各方力量，包括产业、学术界等，建立国家科研平台，推动科技成果的转化和应用。这将为金属矿山在“碳约束”环境下的发展提供必要的技术、管理和政策支持，有助于推动金属矿山行业的绿色发展。

3.3 做好金属矿山节能管理

首要的是，有关机构应当强化对能源利用的监测，为能源管理提供数据支撑，为企业确立科学、合理的能源使用标准提供支持。同时，结合国家能源政策，综合考虑企业的能源特性以及经营目标，拟定与企业发展策略相契合的能源规划。在这一基础上，要确保能源消耗评估的严谨性和科学性，需要加强能源消耗数据的统计工作，同时推动企业间进行能源消耗比较，以提升整体能源效率。

在此基础上，相关单位需要构建一种创新的能源管理模式。本文设想构建的能源管理系统基本方案如下：（1）建立能源管理中心，强化集约化的能源管理；（2）转变能耗的后处理方式，重视能耗前处理和能耗过程管理；（3）融合多元化的能耗管理模式，使其与企业的能耗管理过程相融合；（4）将节能工程管理纳入能源主管部门和投资方的合作中；（5）深入研究能耗管理与生产、管理、成本管理的关系，以降低成本、提高效益；（6）强化能源管理的组织领导，构建三层网络化的能源管理体系。

除此之外，有关部门还应积极借鉴国际、国内那些在能效方面表现优异的企业，吸取他们的能源管理理念和经验，采用能效对标的管理方式，鼓励企业构筑起内部节能的良性循环系统。还需探讨适合企业的节能管理基本方法、工作流程、指标评估体系以及激励机制，不断推进企业的节能管理水平和节能指标的提升［6］。同时，依据所在地区的相关的节能法律法规和以及矿山的实际运营情况，对矿山开采单位的能源利用过程和财务过程进行检验、核查、计算、分析和评价。通过这些手段，寻找节能方法并提出合理的能源利用建议。同时，重要用能单位也应强化能源检查，进行节能审查，以实现节能降耗、提高能源利用效率的目标，最终实现企业节能经济效益的稳步提升。

4 结 语

本文探讨了实现金属矿山的可持续发展所需的关键因素。研究表明，为实现这一目标，相关部门需要在多个层面进行协同努力。目前，金属矿山依然在技术资金的投入、国际标准的协调、社会舆论的认同等方面存在着问题，限制了该领域的可持续发展。因此，在矿山节能化发展中具有重要作用的相关单位以及政府部门应该鼓励创新、强化国际合作，以寻求更为有效的发展路径。