綠色礦山建設碳減排現狀及創新路徑探析

中圖分類號：TD-9文獻標志碼：A

文章編號：1001-1277（2025）08-0099-05

doi：10.11792/hj20250818

引言

在全球氣候變化的嚴峻挑戰下，減少溫室氣體排放、實現“碳達峰”“碳中和\"已成為國際社會的廣泛共識。中國于2020年明確提出“二氧化碳排放力爭于2030年達到峰值，努力爭取2060年實現碳中和”的“雙碳”目標，這意味著各行各業都需加速向低碳、綠色轉型[1]。礦業作為國民經濟的基礎性產業，在為社會提供大量礦產資源的同時，也是能源消耗和碳排放的大戶[2]。綠色礦山建設旨在通過采取先進的生產技術、工藝和管理手段，最大限度減少礦山開發對環境的負面影響，實現礦山的高質量發展。在此過程中，碳減排是關鍵任務之一，它不僅有助于應對氣候變化，而且還能降低礦山生產成本，提高資源利用效率，增強企業競爭力，同時改善礦區及周邊環境，保護身心健康，促進社會可持續發展。深入研究綠色礦山建設中的碳減排問題，探索切實可行的減排路徑與策略具有深遠的現實意義，能夠為礦業綠色轉型提供有力支撐[3-4]

1綠色礦山建設內涵

綠色礦山基于可持續發展理念，強調在礦產資源開采與利用過程中，將礦區及周邊生態環境擾動精準控制在可承受范疇內，力求實現開采活動與自然生態的和諧共生，建設環境生態化、開采方式科學化、資源利用高效化、管理信息數字化、礦區社區和諧化的現代化礦山。其核心要素涵蓋生態、資源、經濟與社會等多個層面，且各要素相互關聯、協同促進，共同構筑綠色礦山的有機整體[5-6]

1）資源利用層面。綠色礦山建設首先體現在其資源開發的高效性上，追求高效化與循環化是綠色礦山的顯著特征?？萍紕撔聻榫G色礦山建設注入強大動力，促進礦山開采、加工、管理等環節向智能化、數字化轉型。借助物聯網、大數據、人工智能等前沿技術，構建礦山智能管控系統，實現對設備運行狀態、能源消耗、生產流程的實時監測與精準調控，優化生產決策，提升資源配置效率，以科技創新賦能綠色礦山建設提質增效。

2）管理層面。綠色礦山建設強調規范化與精細化。礦山企業需建立健全涵蓋環境管理、資源管理、安全生產管理、人力資源管理等在內的全方位制度體系，明確各部門、各崗位的職責權限，加強內部監督與考核，確保綠色礦山建設各項要求落地生根，實現礦山運營的有序高效。

3）社會責任層面。綠色礦山建設要積極融入當地社會發展，與周邊居民構建和諧共生關系。及時公開礦山生產信息，回應群眾關切問題，吸納當地勞動力就業，參與社區公益事業建設；同時，注重員工職業健康與安全保障，加強安全培訓與防護設施投入，營造良好的企業發展環境。

2綠色礦山碳排放及減排措施

碳減排在綠色礦山建設中占據著重要地位，是實現綠色礦山可持續發展的核心任務之一。隨著全球對氣候變化問題關注度的不斷提升，以及“雙碳”目標的深入推進，綠色礦山建設中的碳減排已不僅僅是一項環保要求，更是關乎礦山企業生存與發展、行業轉型升級及生態環境保護的全局性戰略舉措

2.1 碳排放現狀與挑戰

礦山碳排放源廣泛分布于開采、選礦、運輸、加工等各個環節，且由于工藝、設備、能源消耗類型的差異，呈現出不同的碳排放特征[7。深入剖析碳排放源的產生機制與影響因素，對精準制訂碳減排策略具有關鍵意義。

1）開采環節的碳排放。開采環節作為礦山生產的起始階段，其碳排放受多種因素影響。

（1）開采方式。地下開采面臨復雜的地質條件，需要通風、供風、排水、供水、提升等輔助系統，能耗居高不下。深部礦體開采過程中，通風、排水和提升是主要能耗環節，相應產生大量碳排放。露天開采雖無需應對復雜地下環境，但大規模的穿孔、爆破、鏟裝、運輸作業同樣耗能巨大。

（2）采礦設備。老舊設備技術落后，能量轉換效率低，與新型節能設備相比，在完成相同開采任務時，能耗有顯著差距，導致碳排放大幅增加。例如：早期采用傳統活塞式空壓機，運行效率低，能源浪費嚴重，而新型螺桿式空壓機通過優化結構與控制技術，節能效果顯著，碳減排效果明顯。

（3）采礦工藝。合理的開采順序與礦塊劃分可減少不必要的礦石搬運與重復作業，降低能耗。相較于傳統無序開采，采用分區開采、貧富兼采等工藝能有效提高資源回收率，減少廢石排放，間接降低開采過程中的碳排放，實現資源開發與環境保護的良性互動。

2）選礦環節的碳排放。選礦環節涉及破碎、磨礦、浮選等多道工序，各工序能耗與碳排放密切相關。

（1）破碎工序。破碎作為選礦前端工序，需將大塊礦石破碎至合適粒度，顎式破碎機、圓錐破碎機等設備運行中的電力消耗是主要碳排放源，且隨著破碎比增大、處理量增加，能耗呈上升趨勢。

（2）磨礦工序。磨礦工序能耗較高，通常占選礦總能耗的 50% 以上[8]，是選礦碳排放的關鍵環節。

（3）浮選工序。浮選是利用藥劑與礦物表面特性差異實現分離，浮選藥劑的添加、攪拌、充氣等環節均消耗電能，部分藥劑在生產、運輸與使用過程中均產生碳排放。此外，尾礦若采用傳統堆存方式處理，尾礦中的硫化物等在長期氧化過程中會緩慢釋放溫室氣體，對周邊環境造成潛在碳排放風險。

3）運輸與加工環節的碳排放。礦產品從礦區到加工地及后續深加工過程中的運輸與加工環節，碳排放不容忽視，而運輸方式、距離及加工流程的差異顯著影響碳排放水平。

（1）運輸。公路運輸靈活性強，但碳排放強度高。礦用卡車滿載礦石行駛時，燃油消耗量大，尤其在山區道路等復雜路況下，瀕繁爬坡、剎車，油耗進一步增加，排放尾氣含大量二氧化碳、氮氧化物等污染物。載質量50t的礦用卡車，燃油消耗按 5L/km ，年行駛10萬 km 計算，年碳排放可達數千噸。

（2）礦產品加工。礦石冶煉、提純等深加工過程涉及高溫熔煉等復雜工藝，能源消耗以煤炭、天然氣等化石能源燃燒及電力消耗為主。加工工藝的先進性直接影響碳排放，先進的富氧熔煉技術、余熱回收技術應用可顯著提高能源利用效率，實現節能減排與經濟效益提升雙重目標。

2.2 現有碳減排措施成效與局限

近年來，為應對礦山碳排放問題，礦業領域積極采取多種碳減排措施，涵蓋技術改進、管控系統優化及新能源應用等多個層面。這些措施在一定程度上推動了礦山碳減排進程，但同時也面臨諸多技術瓶頸、成本壓力及政策法規不完善等問題。

1）技術改進。在技術改進與應用方面，礦山企業通過引入先進的節能設備與工藝，取得了顯著的碳減排成效。例如，在露天開采時，對采礦作業中的鉆孔設備進行升級，采用新型液壓鑿巖鉆機替代傳統風動鑿巖機。新型鉆機憑借精準的控制系統與高效的能量轉換機制，在保證鉆孔質量的前提下，單位進尺能耗降低約 30% ，相應的燃油碳排放減少近 30% 。

地下開采礦山，充填采礦技術的廣泛應用帶來了多重減碳效益。通過利用尾砂、廢石等礦山固體廢棄物制備充填材料，回填采空區，有效控制了地壓活動，降低了地表塌陷風險，減少了因地表修復與維護產生的碳排放。而且充填體對圍巖的支撐作用能有效降低礦石貧化率，意味著在相同資源需求下，可減少礦石開采量，進而降低開采過程中的能耗與碳排放，實現資源開發與碳減排的良性互動。

然而，部分先進技術在推廣初期面臨適應性難題。例如：一些新型采礦設備對礦山地質條件要求苛刻，設備故障率上升，維修成本增加，導致企業應用積極性受挫。高端技術裝備的研發與引進成本高昂，對于中小礦山企業而言，資金壓力巨大，限制了技術的大規模普及，使得技術減排潛力難以充分釋放。

2）管控系統優化。管控系統作為礦山碳減排的重要抓手，在實踐中發揮了關鍵作用，同時也暴露出一些亟待解決的問題。能源管理體系建設方面，諸多礦山企業建立了涵蓋能源計量、統計、分析與考核的全過程管控機制。通過安裝智能電表、流量計等監測設備，精準掌握各生產環節的能源消耗數據，為制訂針對性節能措施提供依據。清潔生產審核促使礦山企業全面排查生產流程，識別高耗能、高排放環節，實施工藝優化與設備升級，從源頭削減污染與碳排放。碳排放監測體系建設也在穩步推進，部分礦山企業依據國家相關標準，搭建了涵蓋采礦、選礦、運輸等環節的碳排放監測網絡，實時監測并核算碳排放數據，為企業碳減排目標設定與跟蹤評估提供有力支撐。

盡管如此，管控系統實施過程中仍存在短板。例如：部分企業能源管理與清潔生產審核工作流于形式，未能深入挖掘節能降碳潛力，制度執行不到位，缺乏有效的內部監督與激勵機制，員工參與積極性不高；碳排放監測體系建設面臨技術精度不足、數據可靠性待提高等問題。尤其是在復雜礦山環境下，準確監測與核算甲烷等特殊溫室氣體排放仍存在困難，影響了碳減排策略的精準制訂與實施效果。

3）新能源應用。新能源在礦山領域的應用為碳減排開辟了新路徑，展現出廣闊前景。太陽能應用方面，一些礦山利用礦區閑置土地建設光伏發電站，為礦山生產及生活供電。風能利用方面，位于風力資源豐富地區的礦山，安裝風力發電機，將風能轉化為電能，降低了對電網供電的依賴，減少了發電環節碳排放。水能應用方面，部分依山傍水的礦山，通過建設小型水電站，利用水流落差發電。然而，新能源應用在技術、應用成本、政策扶持等方面面臨著諸多挑戰。

3綠色礦山建設碳減排技術創新路徑

3.1 高效采選技術與裝備升級

高效采選技術與裝備升級是實現綠色礦山碳減排的核心驅動力之一，為礦山生產注入了新活力與效能，涵蓋智能采礦、無人開采、高效選礦等多個前沿領域。新技術、新裝備的應用將推動傳統生產模式的根本性變革，通過減少人工干預、優化工藝流程、提升設備能效等關鍵舉措，顯著降低能源消耗與碳排放，為綠色礦山建設提供了可復制的技術路線，且具有極高的推廣應用價值與深遠的發展意義[9-12]

1）智能采礦與無人開采技術。智能采礦與無人開采技術作為礦山領域的革命性突破，正引領行業邁向全新發展階段。以遠程操控、自動化采礦設備為典型代表，其借助先進的傳感器技術、高精度定位系統及穩定可靠的通信網絡，實現了對采礦作業的精準控制，同時將人工干預降至最低限度。在地下開采場景中，遠程操控的鑿巖臺車可依據預設程序，自動完成鉆孔定位、鉆進深度控制等復雜操作，操作人員在遠離井下危險區域的控制中心，通過實時監控畫面與手柄操作，便能精準指揮設備運行。相較于傳統人工鑿巖，不僅作業效率提升數倍，而且因減少了井下人員作業時間，極大降低了通風、照明等輔助系統的能耗，相應的碳排放也會降低。

自動化采礦設備在露天礦山同樣大放異彩。智能卡車調度系統與無人駕駛礦用卡車協同作業，通過實時采集車輛位置、載質量、路況等信息，利用智能算法優化運輸路線，實現礦巖的高效運輸。無人駕駛礦用卡車憑借其精準的自動駕駛能力，避免了傳統駕駛中的急加速、急剎車等耗能行為，燃油消耗相較于傳統駕駛顯著降低，從而減少了運輸環節的碳排放。同時，智能采礦系統還能根據礦石品位分布、地質構造變化等信息，動態優化開采順序，避免無效開采與資源浪費，從源頭上降低了開采能耗，為礦山碳減排提供了堅實支撐。

2）高效選礦技術與裝備創新。選礦環節作為礦山生產的關鍵工序，其技術與裝備的創新對于碳減排意義重大。新型破碎機、磨礦機、浮選機等設備為提高選礦回收率、降低能耗注入了強大動力。

新型破碎機在破碎工藝上實現了重大革新，例如：高壓輥磨機采用層壓破碎原理，對礦石施加高壓使其內部產生裂紋，相較于傳統顎式破碎機、圓錐破碎機的單顆粒破碎方式，不僅破碎效率大幅提升，而且能夠有效降低入磨粒度，減少后續磨礦工序的負荷。磨礦環節，節能型球磨機通過優化筒體結構、采用新型襯板材料及智能給料控制系統，顯著提高了磨礦效率，單位處理量電耗降低 20% 以上[13]。同時，新型磨礦介質的研發應用，如高鉻合金球、磁性襯板等，在保證磨礦效果的前提下，延長了介質使用壽命，減少了介質更換頻次，降低了因介質制造、運輸帶來的碳排放。

浮選機領域，新型充氣式浮選機通過改進氣泡發生器與攪拌裝置，浮選回收率顯著提高。同時，優化的浮選槽結構減少了礦漿短路現象，降低了浮選藥劑消耗，減少了藥劑生產、使用過程中的碳排放。此外，智能浮選控制系統的應用，可根據礦石性質實時調整浮選工藝參數，確保浮選過程始終處于最佳狀態，進一步提高了資源利用效率，降低了能耗與碳排放，助力綠色礦山建設穩步前行。

3.2 加大新能源綜合利用

新能源在礦山的綜合利用也是綠色礦山建設實現碳減排的關鍵路徑之一，對于推動礦山行業可持續發展具有深遠意義。隨著全球對清潔能源需求的日益增長及環保要求的不斷提高，太陽能、風能、地熱能、生物質能等新能源憑借其清潔、可再生的特性，逐漸在礦山領域嶄露頭角，為解決礦山傳統能源消耗帶來的碳排放問題提供了創新解決方案。這些新能源在礦山的應用場景涵蓋采礦、選礦、運輸、生活等各個環節，且不同新能源各具優勢與適配條件，需結合礦山實際情況進行合理選擇與優化配置。同時，配套儲能技術的發展也為新能源在礦山的穩定供應提供了有力保障，進一步拓展了新能源的應用潛力。

1）地熱能與生物質能的開發。地熱能與生物質能作為具有獨特優勢的新能源，在礦山領域亦展現出巨大的開發潛力，為礦山能源轉型與碳減排開辟了新方向。對于地熱資源豐富地區的礦山，尤其是北方冬季供暖需求較大的礦區，開發地熱能用于供暖具有顯著的節能與環保效益。生物質能應用潛力同樣不容小。在一些林業廢棄物或農產品加工廢棄物豐富的礦區周邊，可充分利用生物質能將礦山廢棄物轉化為能源，實現資源的循環利用與碳減排雙贏。

2）新能源儲能技術的配套應用。隨著新能源發電在礦山的廣泛應用，新能源儲能技術作為保障新能源在礦山穩定供應、優化能源結構的關鍵環節，其重要性愈發凸顯。儲能電池技術是當前應用最為廣泛的儲能方式之一。在配備太陽能或風能發電系統的礦山，鋰離子電池儲能系統常被用于存儲多余電能，平抑發電功率波動，確保電力穩定供應，同時降低因停電導致的生產中斷與設備損壞風險，節省生產成本。抽水蓄能技術作為一種大規模儲能手段，在具備合適地形條件的礦山具有廣闊應用前景。對于一些地形高差較大、水資源相對豐富的礦區，建設抽水蓄能電站可實現電能的高效存儲與靈活調度。在用電高峰時放水發電，補充礦山電力需求，有效調節了礦山用電峰谷差，提高了新能源電力在礦山能源結構中的占比，進一步增強了礦山能源供應的穩定性與抗風險能力，為礦山大規模應用新能源奠定了堅實基礎，助力綠色礦山建設邁向更高水平。

3.3 負碳技術探索應用

負碳，作為實現碳中和的未來解藥，是一種具有革命性和高效能的碳治理方式，近年來備受關注。所謂負碳，就是把大氣中超標的二氧化碳移除并進行穩定儲存，甚至進行功能性轉化的技術[14-16]。綠色礦山建設過程中，負碳技術目前主要有2個方向：

一是對礦山生態環境進行保護和修復，實現基于生態系統的光合作用，將空氣中的二氧化碳轉化為自然碳匯。對因采礦活動而被破壞的土地，通過平整、覆土等工程措施，恢復其用于農業、林業、畜牧業等。針對礦山開采導致的土壤污染和退化問題，采用物理、化學和生物等方法進行土壤改良，如添加土壤改良劑、種植綠肥植物等，提高土壤肥力和保水能力，促進植被生長，更好吸收空氣中的二氧化碳進行光合作用，并將其固定在植物和土壤中。主要針對閉庫的尾礦庫、堆積的矸石山、閉坑的露天采坑、塌陷坑的治理修復。

二是碳捕集、利用與封存（CCUS）技術。CCUS技術作為應對氣候變化、實現碳減排的前沿性戰略舉措，在綠色礦山建設領域具有顯著的應用價值。該技術通過創新性地捕集礦山開采、加工等環節產生的二氧化碳，并對其進行資源化利用或安全封存，打破了傳統碳排放的單向模式，開啟了碳循環利用的新篇章[17-18]。CCUS技術在綠色礦山建設中的發展聚焦于以下幾點：高效低成本捕集技術研發，針對礦山高濃度 CO₂ 排放源（如通風瓦斯、煅燒尾氣等），開發新型吸附劑和吸收液系統，提升捕集效率，降低能耗；礦化固碳技術創新，重點突破矸石礦化充填技術，實現采空區充填與 CO₂ 封存協同；地質封存潛力評估，系統研究廢棄礦碉封存 CO₂ 的可行性，建立封存容量評估方法與安全監測體系；資源化利用路徑拓展，開發CO₂ 驅油驅氣、制備化工原料等高效利用技術，提升經濟效益。CCUS技術通過“捕集一利用一封存\"的閉環模式，將成為礦山深度脫碳的關鍵支撐。

3.4“精準礦業\"技術探索

通過應用地理信息系統、三維激光掃描技術、無人機遙感、地質三維建模等現代化技術手段，實現對礦山資源的精準評估和高效開發，避免資源浪費。通過礦山井下通風自動化控制與監測、安全與環境自動化監測、井下人員定位系統、開采自動化、提升運輸自動化、井下排水自動化、選礦自動化技術的廣泛應用，有效減少人為因素產生的能耗與排放，促進清潔能源的應用，提高能源利用效率。通過動態監控生態環境變化及其對碳排放的二次影響，實現生態修復與礦山綠色開發的深度融合[19-20]

3.5 循環經濟發展模式與碳管理體系建設

礦山循環經濟發展模式亮點突出，通過構建“資源一產品一廢棄物一再生資源\"閉環產業鏈，實現利用循環化、增長合理化、污染最小化的和諧發展模式[21]。例如：尾礦資源綜合利用，研發尾礦砂制磚、尾礦微粉制備高性能混凝土等技術；矸石用于礦井采空區的回填和復墾采礦塌陷區，也可作為建材制品的原料；瓦斯用于發電；礦井水用于井下生產、選礦，凈化處理后作為礦區生活用水或農業灌溉水；對選礦、冶煉等環節產生的余熱進行集中收集，用于礦區供暖、洗浴及周邊居民供熱，替代傳統燃煤鍋爐，實現能源梯級利用與節能減排協同發展。

碳管理體系建設成效顯著，企業建立涵蓋碳排放核算、監測、目標設定與考核的全流程管理機制[22]。依據國家標準，結合礦山生產實際，精準核算各環節碳排放，搭建實時監測網絡，利用大數據分析挖掘節能降碳潛力。制訂階段性碳減排目標，并納人績效考核，激勵員工積極參與碳減排行動，確保企業碳減排工作有序推進。

4結論與展望

綠色礦山建設的核心目標之一是實現碳減排，其內涵與標準已逐步明確，并與資源高效利用、生態保護等任務協同推進。通過政策引導與技術革新，碳減排指標已細化至礦山采礦、選礦、運輸等關鍵環節，為礦山低碳轉型提供了可量化依據。未來綠色礦山碳減排需重點從以下方向推進：

1）深化技術創新與應用，加快智能礦山、無人化裝備的規?；瘧?，推動5G、AI技術與礦山開發深度融合，推廣新能源（如光伏、氫能）與儲能技術，提升能源利用效率；加快推進CCUS技術在礦山的示范項目，突破成本與封存瓶頸，探索礦區碳匯潛力。

2）構建全生命周期碳管理體系，實施碳足跡核算與動態監測，推廣“零廢棄礦山\"模式，強化尾礦、廢石、礦井水等資源的循環利用，推動數字化能源管理，促進清潔生產與循環經濟模式落地。

3）加強政策與市場協同，完善“雙碳”政策與地方細則銜接，優化綠色金融工具，降低企業減排成本；加強國際合作，借鑒國際先進礦山減排經驗，參與全球礦業低碳標準制定，共享技術與經驗。

綠色礦山建設碳減排是一項長期系統性工程，既是挑戰，更是行業轉型機遇。未來應以技術創新為核心，政策激勵為保障，市場機制為驅動，推動礦業向低碳化、智能化、循環化轉型，與生態環境協調發展，為全球“雙碳”目標實現貢獻行業力量。

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Current status and innovative pathways of carbon emission reduction in green mine development

Gao Yang （SchoolofManagement Scienceand Information Engineering，Hebei Universityof Economics and Business）

Abstract：Against the backdropof global eforts to combat climate change and promote carbon emission reduction， carbon emision reduction in the construction of green mines has becomea key pathway toward sustainable development inthe miningsector.This papersummarizesandanalyzesthecurrentstatusofcarbon emisions ingreenminedevelopment， along with reduction measures and their effectiveness.Ithighlights innovativeapproaches tocarbon emissionreduction， includingtheupgadingofhigh-eficiencyminingandprocessing technologiesandequipment，integratedutilizationofnew energy sources，applicationof negative-carbontechnologies，explorationof\"precision mining\"technologies，development of circular economy models，and establishment of carbon management systems.Carbon emision reduction in green minedevelopmentrequresamulti-path synergisticapproach，inwhich technological innovationand systemoptimization play a central role. In the future，greater policy support and technological Ramp;D are needed to advance the mining industry toward low-carbon，intellgent，nd circulardevelopment.This study provides areferenceforcarbon reduction in green mine construction and supports the high-quality development of the mining sector.

Keywords： green mine; carbon emisson reduction; sustainable development; technological innovation; equipment upgrading; new energy utilization