全球銅礦開發(fā)利用技術(shù)發(fā)展趨勢

楊卉芃，王威，柳林，曹飛

1．中國地質(zhì)科學(xué)院鄭州礦產(chǎn)綜合利用研究所，河南 鄭州 450006；2．自然資源部多金屬礦綜合利用評價重點實驗室，河南 鄭州 450006；3．河南省黃金資源綜合利用重點實驗室，河南 鄭州 450006

前言

銅是人類最早使用的金屬之一，因具有優(yōu)良的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、延展性、耐腐蝕性和耐磨性等優(yōu)良性能，被廣泛地應(yīng)用于電力、電子、能源、石化、機械、冶金、交通、輕工和新興產(chǎn)業(yè)等領(lǐng)域。銅是我國最重要的戰(zhàn)略性礦產(chǎn)資源之一[1]，也是實現(xiàn)未來社會可持續(xù)發(fā)展的重要原料。全球城市化、工業(yè)化、自動化和數(shù)字化的快速發(fā)展，尤其是可再生能源產(chǎn)業(yè)和電動汽車等新興產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展促進了銅市場需求的持續(xù)增長。銅礦的開采涵蓋了露天采礦、地下采礦、露天轉(zhuǎn)地下采礦等多種采礦形式[2]，硫化銅礦的加工提取工藝以破碎、磨礦和浮選為主；氧化銅礦的加工提取工藝以破碎、堆浸、萃取和電積工藝為主[3]。銅礦床類型眾多，采礦方式多樣，其巨大的礦石開采量和選礦處理量使得銅礦的開采和選礦技術(shù)水平在很大程度上代表著全球礦業(yè)技術(shù)的發(fā)展水平和發(fā)展方向。

根據(jù)標(biāo)普全球(SPGI)公司統(tǒng)計，2020年，全球前十大銅礦企業(yè)(以2020年銅產(chǎn)量排序)分別為Corporación Nacional del Cobre、Glencore plc、BHP Group、Freeport-McMoRan Inc.、Southern Copper Corp.、First Quantum Minerals Ltd.、KGHM Polska Miedz S.A.、Rio Tinto Group、Antofagasta plc和Anglo American plc(具體見表1)，其銅產(chǎn)量合計為918.58萬t，占全球銅產(chǎn)量的43.58%，基本代表了全球銅礦開發(fā)利用技術(shù)水平和發(fā)展前沿。本文對全球前十大銅礦企業(yè)開發(fā)利用技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展趨勢進行了綜述和分析，針對礦山數(shù)字化、智能化、自動化、安全、環(huán)境保護和新技術(shù)新裝備等銅礦技術(shù)發(fā)展的六個方面進行概述，以期為中資企業(yè)境外銅礦開發(fā)和國內(nèi)銅礦業(yè)發(fā)展提供參考。

表1 全球前十銅礦企業(yè)產(chǎn)量及資源概況

全球工業(yè)產(chǎn)業(yè)正向數(shù)字化、智能化、自動化方向轉(zhuǎn)型發(fā)展，未來的時代將發(fā)展為數(shù)字時代，由“數(shù)字”連接和“人工智能”系統(tǒng)收集和分析數(shù)據(jù)信息，人工智能做出最佳決策和控制，從而推動生產(chǎn)率的提高和全球經(jīng)濟的發(fā)展。

采礦業(yè)也正處于轉(zhuǎn)型發(fā)展的階段。雖然在過去十年中采礦業(yè)一直處于設(shè)備自動化和移動設(shè)備無人控制應(yīng)用領(lǐng)域的前沿，但其數(shù)字轉(zhuǎn)型工作進展仍然緩慢。根據(jù)全球最大的十家銅礦公司的創(chuàng)新發(fā)展策略來看，銅礦產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展主要圍繞著礦山數(shù)字化、智能化、自動化、安全、環(huán)境和新技術(shù)新裝備六個方面進行。

1 數(shù)字化

數(shù)字化通常包含將礦山的全部生產(chǎn)要素如空間、地理位置、地質(zhì)、礦床等信息屬性數(shù)據(jù)化，對采礦場、鉆機、鑿巖機、鏟運機、運輸車輛和選冶設(shè)備等生產(chǎn)要素采用衛(wèi)星定位、激光測量、可視化攝像及各種傳感器采集全面的信息數(shù)據(jù)，并通過光纖、衛(wèi)星和Wi-Fi等無線通訊網(wǎng)絡(luò)傳送到礦山控制中心儲存和加工處理，這些數(shù)據(jù)主要應(yīng)用在礦業(yè)勘探、礦山作業(yè)系統(tǒng)優(yōu)化和生產(chǎn)管理系統(tǒng)優(yōu)化方面。

在礦業(yè)勘探方面，Corporación Nacional del Cobre公司正在建設(shè)地理位置信息數(shù)字系統(tǒng)，幫助分析解釋在勘探過程中獲得的數(shù)據(jù)[4]。BHP Group公司使用大數(shù)據(jù)和人工智能建立了地球物理模型，并重新分析已有的鉆探數(shù)據(jù)，基于大數(shù)據(jù)研究，2018年11月在南澳大利亞現(xiàn)有的奧林匹克壩銅鈾礦床附近又新發(fā)現(xiàn)了橡樹壩銅礦床[5]。

在礦山作業(yè)系統(tǒng)優(yōu)化方面，KGHM Polska Miedz SA公司2018年開始實施KGHM 4.0計劃，旨在利用大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、自動化和數(shù)字化技術(shù)統(tǒng)一管理公司生產(chǎn)，以提高公司產(chǎn)能和生產(chǎn)效率，該公司正在建設(shè)Rudna和Lubin地下礦山的數(shù)字寬帶傳輸系統(tǒng)，計劃通過數(shù)字化智能管理支持系統(tǒng)來優(yōu)化礦山作業(yè)和維護礦山機械，該公司還研發(fā)了新的深部礦床地下開采數(shù)字系統(tǒng)，使采礦系統(tǒng)的幾何形狀自動匹配當(dāng)?shù)氐牡V床地質(zhì)和采礦條件，進行合理的采礦方案設(shè)計[6]。Corporación Nacional del Cobre公司已通過數(shù)據(jù)分析，優(yōu)化了Chuquicamata銅礦磨礦和浮選作業(yè)，提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本[4]。BHP Group公司在Escondida銅礦試驗場安裝了大量傳感器，利用實時監(jiān)測數(shù)據(jù)來分析礦石的質(zhì)量和等級，并將其與專有的算法相結(jié)合，對堆場礦石進行分類，決定將哪些礦石轉(zhuǎn)移到選礦廠，哪些礦石轉(zhuǎn)移到浸出廠，從而提高工廠的效率，降低處理成本[5]。

在生產(chǎn)管理方面，Corporación Nacional del Cobre公司 2019年10月啟動了將數(shù)據(jù)從公司網(wǎng)站的服務(wù)器遷移到云服務(wù)器平臺中，以降低各部門數(shù)據(jù)中心的復(fù)雜性，最大限度地利用云平臺，保障系統(tǒng)數(shù)據(jù)安全，避免技術(shù)過時[4]。Rio Tinto Group建立了數(shù)據(jù)收集和分析系統(tǒng)，包括衛(wèi)星通訊在內(nèi)的信息系統(tǒng)和計算機系統(tǒng)，使公司所有的礦山、港口和鐵路系統(tǒng)能夠在統(tǒng)一的管理下運行[7]。Antofagasta PLC公司制定了數(shù)字路線圖，建設(shè)了開放的數(shù)字化在線協(xié)作平臺，并且正在評估建設(shè)Antofagasta遠程操作中心，進行數(shù)字化傳輸和數(shù)據(jù)處理，分析管理實時信息，通過大數(shù)據(jù)分析等工具優(yōu)化工藝和生產(chǎn)管理[8]。

2 智能化

智能化一般是指對傳輸和儲存在控制中心的海量礦山數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)分析、機器學(xué)習(xí)、數(shù)字孿生和數(shù)字模型等工具開發(fā)人工智能軟件，優(yōu)化各生產(chǎn)環(huán)節(jié)調(diào)度與管理，提高礦山生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，實現(xiàn)礦山安全和高效生產(chǎn)。智能化的應(yīng)用主要體現(xiàn)在生產(chǎn)系統(tǒng)優(yōu)化、智能決策和安全監(jiān)測方面。

在生產(chǎn)系統(tǒng)優(yōu)化和智能決策方面，Rio Tinto Group公司使用數(shù)字孿生技術(shù)，研發(fā)了礦山操作和模擬系統(tǒng)，將工廠實際的數(shù)據(jù)與歷史信息結(jié)合起來，通過人工智能和預(yù)測軟件等強大工具和技術(shù)專家團隊一起，作出最佳決策，提高包括勘探、采礦、運輸和生產(chǎn)礦產(chǎn)品等各環(huán)節(jié)的生產(chǎn)效率和安全性，研發(fā)的技術(shù)成果正被推廣到包括銅礦項目在內(nèi)的公司其他項目中[7]。Freeport-McMoRan Inc.公司在2018年與麥肯錫的數(shù)據(jù)科學(xué)家合作，分析Bagdad銅礦采場和選廠的數(shù)千個傳感器三年數(shù)據(jù)，成功地利用大數(shù)據(jù)、機器學(xué)習(xí)和數(shù)字孿生技術(shù)完善了人工智能系統(tǒng)[9]。完善后的系統(tǒng)通過礦山的實時數(shù)據(jù)分析，可以預(yù)測和融合最有效的采選工序操作設(shè)置，并向調(diào)度發(fā)送命令，以調(diào)整采礦和選礦工序按最佳性能執(zhí)行操作，實現(xiàn)對Bagdad銅礦七種不同類型礦石進行不同采選工藝控制操作，Bagdad銅礦的采礦、選礦及設(shè)備使用效率均得到有效提高，產(chǎn)量增加了10%～15%，銅的回收率增加了1%，生產(chǎn)成本降低了10%～15%。公司正計劃在公司所有的北美和南美洲銅礦推廣該項技術(shù)。Anglo American Plc公司通過數(shù)字孿生、機器學(xué)習(xí)和人工智能技術(shù)構(gòu)建了過程控制模型，實現(xiàn)智能控制，優(yōu)化設(shè)備和工藝性能，智能控制對部分生產(chǎn)工藝環(huán)節(jié)的操作穩(wěn)定性和生產(chǎn)效率提高可以達到40%[10]。

在安全監(jiān)測系統(tǒng)方面，KGHM Polska Miedz SA公司在Zelazny礦區(qū)建立了基于人工智能和機器學(xué)習(xí)的尾礦儲存設(shè)施狀況監(jiān)測系統(tǒng)[6]。Anglo American Plc公司正在開發(fā)一個實時數(shù)據(jù)分析平臺和智能操作套件，以監(jiān)測預(yù)警工人工作環(huán)境，保障工作人員安全[10]。

3 自動化

伴隨著全球工業(yè)產(chǎn)業(yè)的自動化，礦業(yè)自動化在銅礦產(chǎn)業(yè)興起，銅礦企業(yè)開始大量使用無人機、機器人、無人自動鉆機、無人自動裝藥機、無人自動鑿巖機和無人駕駛運輸車輛等自動運行設(shè)備，配合智能控制系統(tǒng)，提高了銅礦生產(chǎn)效率，減少了人員傷亡等安全事故。自動化的發(fā)展基于自動化設(shè)備的發(fā)展和進步，在銅礦開發(fā)的應(yīng)用主要集中在采礦、選冶及運輸方面。

在采礦方面，Rio Tinto Group公司建立了RTVISTM-力拓可視化系統(tǒng)，通過一個3D引擎，可以幫助操作中心操作員看到礦山所有的現(xiàn)場過程，該系統(tǒng)軟件匯集了地質(zhì)、巖土、鉆井、爆破、生產(chǎn)和規(guī)劃數(shù)據(jù)，并對地表和地下的礦床特征可視化[11]。公司還開發(fā)了礦山自動化系統(tǒng)MAS，這些數(shù)據(jù)通過人工智能分析，可以自動生成礦體模型，幫助組織設(shè)備調(diào)度、優(yōu)化工藝、預(yù)測和控制礦山爆破。2019年，Kennecott銅礦開始大量使用遠程操作遙控地形車和無人機進行勘探及危險工作，進行實時3D繪圖和設(shè)施檢查，檢查礦山斜坡、頂部和巖壁是否存在裂縫和巖石移動跡象等安全風(fēng)險，使用裝有熱診斷能力的無人機從空中識別設(shè)備是否需要檢修。2019年，Corporación Nacional del Cobre公司在El Teniente銅礦引進了兩臺自動鏟運機(LHDS)，進口了三輛無人駕駛運輸卡車，這些自動化設(shè)備提高了采礦生產(chǎn)效率，提升了坑采礦產(chǎn)量。公司還在 Chuquicamata Subterranea銅礦部署了8臺具有相同技術(shù)規(guī)格的自動化鏟運機單元(LHD)，于2020年第一季度開始運營[4]。KGHM Polska Miedz SA公司逐步采用自動機械采礦技術(shù)，利用數(shù)字化自動控制技術(shù)保證采礦、選礦及運輸車輛的效率，提高生產(chǎn)過程的自動化水平，降低成本，節(jié)省能量消耗，并減少采礦業(yè)對環(huán)境的影響[6]。Anglo American Plc公司開發(fā)了自動和連續(xù)的巖石機械切割車輛，安全地采取地下的目標(biāo)礦石，不需要炸藥爆破，從而保障了巖石穩(wěn)定性，提高了回采率和礦石質(zhì)量，公司與昆士蘭大學(xué)合作研發(fā)先進的智能爆破破碎技術(shù)，對大塊礦石的爆破破碎減少了大塊礦石的破碎成本，可以節(jié)能并增加選廠碎礦工序的處理能力，并正在研究利用自動化技術(shù)和機器人技術(shù)來改造硬巖開采工藝[10]。

在選冶工藝方面，2019年，Rio Tinto Group公司使用機器學(xué)習(xí)和人工智能技術(shù)優(yōu)化了位于猶他州的Kennecott銅礦選礦廠工藝的自動控制系統(tǒng)，通過檢測出的礦石類型，來自動調(diào)整工藝，提高了礦物的回收率和生產(chǎn)效率[10]。Antofagasta PLC公司在Centinela銅礦布置了自動駕駛運礦卡車，在Los Pelambres礦區(qū)布置了無人自動鉆機和用于更換半自磨機襯版的機器人自動手臂，公司還在Centinela礦區(qū)采用無人機探測礦石中混入的金屬等硬物，避免對選廠破碎系統(tǒng)的影響[8]。在蒙古Oyu Tolgoi銅金礦使用無人機進行爆破清除檢查，提高了工作效率，并確保了人員團隊的安全。Corporación Nacional del Cobre公司在Ministro Hales選礦廠浮選系統(tǒng)中建立了石灰配料自動生產(chǎn)線，提高了銅精礦的品位[4]。

在運輸方面，Rio Tinto Group公司的自動駕駛火車運輸系統(tǒng)AutoHaul通過列車、鐵路網(wǎng)和地形等信息來智能控制列車，提高了運輸安全性和生產(chǎn)效率，消除了運送司機往返火車的需要，提高了生產(chǎn)力[7]。在2018年，每輛火車的平均運行時間比傳統(tǒng)的運輸火車多700 h，成本降低了15%。在美國Bingham 銅礦，公司制造的低成本機器人爬蟲Mark II可以深入銅礦峽谷的各種地形，檢測氣體、收集巖石、土壤和水樣，保護了人們的安全，節(jié)省了資金。Glencore Plc公司在Nickel Rim South銅鎳礦采用了無人自動控制技術(shù)確保礦工能夠安全和舒適地坐在地面上遠程操控鏟運車和運輸車，Nickel Rim South的安全控制包括地下激光屏障系統(tǒng)、車載攝像機和控制系統(tǒng)，采礦現(xiàn)場有一個控制電纜和一個激光屏，如果出現(xiàn)失控或有人越過線，則會自動關(guān)閉設(shè)備系統(tǒng)[12]。BHP Group公司位于智利的Escondida和 Spence銅礦正在評估使用無人自動駕駛卡車車隊的潛力，并計劃逐步將鉆機等設(shè)備轉(zhuǎn)變?yōu)闊o人自動操作。公司在Jimblebar鐵礦的自動駕駛運輸車隊已證明，無人駕駛車隊可以提高運輸效率，降低運輸成本20%，最重要的是可減少安全事故80%[5]。

4 安全

安全生產(chǎn)是礦山企業(yè)運營的首要任務(wù)，包括員工和所在社區(qū)的安全，其主要發(fā)展方向是提高員工安全生產(chǎn)方面的保障程度。

BHP Group公司的可持續(xù)發(fā)展價值觀將安全當(dāng)作開展業(yè)務(wù)方式的基本要素。2016年，HP Group公司設(shè)定了全球安全優(yōu)先事項，強調(diào)安全先于生產(chǎn)力并建立了最常見的安全風(fēng)險及其最低限度的控制，另外，該公司將實施更清潔、更安全的采礦車輛作為推進安全生產(chǎn)的重要內(nèi)容[13]。Corporación Nacional del Cobre公司研發(fā)了一種使用伸縮臂和專利黏合劑處理和放置炸藥的設(shè)備“block caver”，已成功應(yīng)用于了100多個礦巷，提高了爆破的安全性[4]。Norilsk Nickel公司設(shè)計開發(fā)了工業(yè)外骨骼系統(tǒng)以幫助惡劣環(huán)境下工作的工人，有助于解決健康和安全問題，并提高運行效率[14]。公司正在開發(fā)一種可以錄制視頻的雷達導(dǎo)航無人機，在不依賴GPS的情況下在地下礦山巷道中自主移動，無人機用于檢查人工難以到達地區(qū)的設(shè)施狀況，從而加快檢查速度，降低診斷成本，最重要的是，提高安全性。公司還設(shè)計了無人機用于自動巡視禁止員工進入的危險區(qū)域，這可以防止設(shè)備意外關(guān)閉和事故[15]。KGHM Polska Miedz SA公司研究開發(fā)了“操作人員防撞系統(tǒng)”，消除最常見的安全危害[6]。

5 環(huán)境保護

銅礦行業(yè)非常重視環(huán)境保護，前十大銅礦企業(yè)設(shè)立了未來的減排目標(biāo)，多數(shù)企業(yè)推廣使用可再生能源和節(jié)能設(shè)備，部分企業(yè)改進工藝充分利用回水和淡化海水，以節(jié)約水資源。環(huán)境保護的發(fā)展方向主要在“碳減排”和水資源保護方面。

在“碳減排”方面，Corporación Nacional del Cobre公司為應(yīng)對氣候變化和可持續(xù)發(fā)展，致力于推廣電動化，公司2018年在各部門開始部署電動皮卡車，2019年Chuquicamata和ElTeniente部門開始測試部署電動公共汽車，在ElTeniente銅礦運行了第一個混合動力鏟運機(LHD)，大幅減少了柴油消耗[4]。BHP Group公司設(shè)定了2020—2030年的中期目標(biāo)為溫室氣體排放減少30%以上，公司將使用太陽能裝置、礦井內(nèi)粉碎和電動輸送機以及電動車取代柴油運輸車的解決方案，公司計劃建設(shè)光伏發(fā)電廠，并收購附近的風(fēng)力發(fā)電站，使用更多的清潔能源，實現(xiàn)環(huán)保目標(biāo)[15]。

在水資源保護方面，2020年，BHP Group公司的Escondida和Spence銅礦用水實現(xiàn)了40%的淡化海水用量，并計劃2030年礦業(yè)開發(fā)用水全部使用淡化海水[15]。Grupo Mexico公司將在秘魯Tia Maria銅礦浸出—萃取項目中全部使用淡化海水，保護當(dāng)?shù)氐牡叵滤Y源和環(huán)境[16]。Antofagasta PLC公司為Los Pelambres選廠擴建項目建造了400 L/s的海水淡化工廠和輸水管道，保護當(dāng)?shù)氐牡叵滤Y源[8]。

6 新技術(shù)和新裝備

有利于節(jié)能、環(huán)保的新技術(shù)和新裝備一直都是推動銅礦產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要因素之一。近年來，高壓輥磨、高效濃密機、粗粒浮選設(shè)備、光電預(yù)選設(shè)備、硫化礦堆浸技術(shù)和低溫超導(dǎo)量子探礦技術(shù)等一批新技術(shù)正在銅礦產(chǎn)業(yè)得到推廣應(yīng)用。機械切割采礦法、水力壓裂采礦和智能爆破法碎礦技術(shù)等創(chuàng)新型技術(shù)正在探索試驗中。新技術(shù)和新裝備的研發(fā)方向主要集中于采選裝備的進步和高效選冶技術(shù)的發(fā)展。

在采選裝備和技術(shù)方面，Glencore Plc公司在巴拿馬 Cobre 銅礦和智利Collahuasi銅礦采用Jameson 浮選槽取代了老式浮選槽，提高了銅的選礦回收率和銅精礦的品位，Jameson 浮選槽還在 Newcrest Mining公司澳大利亞 Cadia銅金礦和Barrick公司贊比亞 Lumwana銅礦等得到廣泛應(yīng)用[12]。公司在秘魯 Antapaccay銅礦采用IsaMill細磨工藝，提高了銅回收率和銅精礦品位，并實現(xiàn)了節(jié)能。IsaMill磨在 Nevsun Resources 公司厄立特里亞Bisha銅鋅礦、Pan Australian公司老撾Phu Kham銅礦和哈薩克斯坦 Aktogay銅礦等得到應(yīng)用。Corporación Nacional del Cobre公司為應(yīng)對ElTeniente銅礦和Chuquicamata銅礦深部采礦的地質(zhì)力學(xué)挑戰(zhàn)，與世界各地專家合作，提出了應(yīng)用水力壓裂技術(shù)破碎巖石進行采礦的工藝[4]。Grupo Mexico公司在Toquepala銅礦選廠擴建項目中使用安裝了變速驅(qū)動系統(tǒng)的高壓磨輥(HPGR)，改進Tokepala的破碎工藝，使Toquepala銅礦選礦廠的礦石處理量從6萬t/d提高到11.7萬t/d，大大提高了礦石破碎效率，降低運行成本，減少維護、檢修的成本和時間[16]。公司在Cuajone銅礦用高效濃密機取代現(xiàn)有的傳統(tǒng)濃密機，簡化了浮選流程，提高了回水利用率，將尾礦固體含量從54%提高到61%，降低了淡水消耗。KGHM Polska Miedz SA公司建立現(xiàn)代化的礦石分類系統(tǒng)，開發(fā)了礦物自動顯微鏡系統(tǒng)”(AMCO)等儀器快速識別礦物。公司還開發(fā)了礦石破碎系統(tǒng)運行監(jiān)測和優(yōu)化控制系統(tǒng)，利用大數(shù)據(jù)的移動可視化系統(tǒng)FloVis system調(diào)節(jié)浮選工藝，使其適應(yīng)不同的礦石類型，獲得最佳浮選工藝參數(shù)[6]。Antofagasta PLC公司的Centinela選廠擴建項目考慮采用高壓輥磨工藝取代半自磨工藝，實現(xiàn)節(jié)能和降低生產(chǎn)成本，并設(shè)計了新型尾礦壩濃密尾礦，提高回水利用率[8]。Norilsk Nickel公司的Talnakh選礦廠采用Outotec新型浮選槽(OK-100TS) 、Outotec新型高效濃密機(HRT)和再磨機取代老舊設(shè)備，用智能自動化系統(tǒng)取代了陳舊的浮選單元控制系統(tǒng)，使所有的主金屬回收率提高了4%～7%[14]。Anglo American Plc公司正在研究利用自動化技術(shù)和機器人技術(shù)來改造硬巖開采工藝，開發(fā)了自動和連續(xù)的巖石機械切割車，可以安全地開采地下的目標(biāo)礦石，不需要炸藥爆破，從而保障了巖石穩(wěn)定性，提高了回采率和礦石質(zhì)量[10]。公司和合作伙伴研發(fā)了機載設(shè)備+地球物理信息系統(tǒng)，用于探測礦床和繪制地質(zhì)圖，該技術(shù)的核心是低溫超導(dǎo)量子干涉儀(LT-Squid)，可以從空中收集地下高分辨率的電磁、磁、輻射和重力信息，特別適用于在復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境中遙測金屬硫化礦物，能夠發(fā)現(xiàn)埋藏在地下的被其他導(dǎo)電金屬礦掩蓋的金屬礦床，該系統(tǒng)可用飛機或無人機搭載。Norilsk Nickel公司在Taimyrsky礦和 Komsomolsky礦推出一項新的巖石錨桿支護技術(shù)，在降低成本的同時，可以顯著提高安全性，加速井筒下沉，該技術(shù)可縮短施工周期25%，也可減少14%的勞動力投入，在避免了人員暴露于危險區(qū)域工作的時間的同時加快了作業(yè)速度[14]。

在選冶工藝方面，Corporación Nacional del Cobre公司在智利的RadomiroTomic銅礦成功地利用微生物輔助堆浸含黃銅礦的硫化銅礦石，提高了銅回收率，公司的其他礦山也開始試驗推廣微生物輔助的硫化銅礦堆浸工藝[4]。BHP Group公司發(fā)明了新的堆浸專利技術(shù)，該技術(shù)改善了堆浸的動力學(xué)，可以最大限度地使用堆浸墊，浸出液儲存容量可達20萬t，比常規(guī)堆浸的金屬回收率提高10%～12%，堆浸時間縮短50%，該技術(shù)在智利的Spence銅礦應(yīng)用，銅的回收率提高了約10%，抵消了該礦品位下降對成本的影響，并且這一技術(shù)在公司剛剛完成的奧林匹克壩銅礦堆浸試驗中又獲得了成功[5]。Grupo Mexico公司正在El Pilar銅礦推廣使用高效益、低成本和環(huán)保的堆浸—萃取—電積技術(shù)，建設(shè)年產(chǎn)3.5萬t電積銅的工廠[16]。First Quantum Minerals公司研發(fā)了從西班牙 Las Cruces多金屬礦床原生黃銅礦中綜合回收銅、鋅、銀和鉛的專利選礦技術(shù)，該技術(shù)結(jié)合了浮選和濕法冶金工藝，通過浮選得到含量12%～15% Cu+Zn+Pb的混合精礦，再通過高價鐵氧化常壓酸浸銅和鋅，萃取分離銅鋅，浸渣再用熱鹵水浸出，回收鉛和銀副產(chǎn)品，實現(xiàn)金屬回收率達到95%，比常規(guī)浮選提高了25%的技術(shù)指標(biāo)[17]。KGHM Polska Miedz SA公司也在致力于新環(huán)保浮選藥劑的研制和細粒浮選技術(shù)研發(fā)，用于提高浮選回收率，減少浮選藥劑對環(huán)境的影響[6]。Antofagasta PLC公司在Zaldívar銅礦堆浸工藝中，研發(fā)出了氯化物輔助浸出技術(shù)，銅回收率提高了10%[8]。Norilsk Nickel公司在Taimyrsky礦和 Komsomolsky礦推出一項新的巖石錨桿支護技術(shù)，在降低成本的同時，可以顯著提高安全性，加速井筒下沉。研發(fā)了塊礦預(yù)選裝置，通過脈沖快熱中子傳感器測定有用礦物含量，分選出優(yōu)質(zhì)塊狀礦石，實現(xiàn)早期預(yù)選拋尾，這項技術(shù)在El Soldado銅礦的試驗結(jié)果顯示，可以提高選礦廠處理量及選廠入選礦石品位5%～15%，節(jié)能15%，節(jié)水20%，直接成本節(jié)約30%，目前該技術(shù)正在向公司巴西的Barro Alto鎳礦、南非的Mogalakwena 鉑礦和智利的Los Bronces銅礦推廣[10]。公司引進了粗粒浮選技術(shù)，該技術(shù)可以在保證回收率的條件下浮選比常規(guī)浮選顆粒粒度大2～3倍的原料，浮選粒度的上限可以達到0.25 mm，只要礦物破碎解離后就可以以較粗的粒度進入浮選工序，減少磨礦和后續(xù)處理成本。El Soldado銅礦的工業(yè)試驗表明，粗粒浮選可以增加選廠產(chǎn)能20%，節(jié)能20%，降低直接成本10%，實現(xiàn)85%的回水再利用。公司將向?qū)傧碌你~礦山和鉑族金屬礦山推廣此項技術(shù)。

7 結(jié)論與展望

銅是實現(xiàn)未來社會可持續(xù)發(fā)展的重要原料，尤其是可再生能源產(chǎn)業(yè)和電動汽車等新興產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，促進了銅市場需求持續(xù)增長。銅礦開發(fā)利用技術(shù)是實現(xiàn)銅礦資源保證的關(guān)鍵，也是支撐銅礦產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要因素。

全球工業(yè)產(chǎn)業(yè)正向數(shù)字化、智能化和自動化方向轉(zhuǎn)型發(fā)展，未來的時代將發(fā)展為數(shù)字時代，由“數(shù)字”連接和“人工智能”系統(tǒng)收集和分析數(shù)據(jù)信息，人工智能做出最佳決策和控制，可進一步推動生產(chǎn)率的提高，礦山數(shù)字化、智能化和自動化也將是未來銅礦技術(shù)發(fā)展的主流方向。

安全、環(huán)境保護和新技術(shù)新裝備應(yīng)用領(lǐng)域一直是銅行業(yè)關(guān)注的技術(shù)研發(fā)方向，并且隨著全球環(huán)保意識的不斷增強和低碳經(jīng)濟的發(fā)展，礦業(yè)開采、運輸?shù)碾妱踊⒏咝У吞佳b備等綠色節(jié)能技術(shù)的開發(fā)將會是未來銅礦技術(shù)發(fā)展的重要方向之一。