全球礦業科技發展態勢與前沿技術

2020——2021全球礦業發展報告專題篇4

礦業科技研究所

在新一輪科技革命和產業變革背景下，礦業行業呈現向遠端運營加速轉變的趨勢，具 體包括實現可最佳化生產力的自動化作業、減少裝置停機時間和成本、實現預測性維護而非 預防性維護以及提高礦山人員的安全性。5G 等先進通訊技術帶來的高速、可靠連線性使礦 業企業能夠更好地利用來自裝置、資產和應用程式的海量資料。透過機器學習演算法等對數 據的高階分析使企業能夠做出快速且明智的生產經營管理決策。由於整個社會對氣候變化 和環境的重視， 減少碳排放和加快全電氣化礦山建設步伐成為礦業企業及相關技術裝備企 業的優先業務發展方向。

新冠肺炎疫情下，礦業行業加快變革性技術創新步伐。新的變革性技術使礦業企業能夠以安全、高效、綠色、可持續的方式開採回收以前無法獲得的資源，不僅將增強礦業企 業高質量發展的能力，更重要的還是將實現更好的環境、社會和公司治理（ESG）績效。對於礦業企業及礦業價值鏈中的相關企業，物聯網、大資料、人工智慧、5G 無線通訊、遠 程自主操控、先進感測器等前沿技術的應用，不僅引領企業進入提高生產力、效率、安 全性和盈利能力的新發展階段，也讓企業在面對新冠肺炎疫情等突發事件時具備靈活應對 和快速反應的能力。

一、人工智慧等前沿技術發展促進礦產勘查發現

最近對過去 30 年礦產勘查技術的綜述性研究表明，礦產勘查技術的發展可分為三類， 一是經濟地質學的理論進展，包括金屬來源、金屬從源到當前位置的運移機理，以及 在當前位置形成可採礦石的成礦機理；二是發現和圈定礦床的方法或技術的重大突破，

包括航空重力、航空重力梯度測量、多光譜到高光譜遙感、更深部的電磁測量、三維電法和電磁測量、二維到三維建模和反演、行動式礦物和地球化學分析儀、海底礦產 資源 勘探 開發；三是 關聯和 通用 領域 的顯 著進 步，包 括能夠 以較 低成 本帶 來更高 計算 能力的計算機技術、電子技術、用於定位和精確時間標記的全球導航衛星系統、地理 資訊系統的商業化、高解析度衛星影象的商業化、分析技術的改進、人工智慧、無人 機和無人潛水器。

（一）地質礦產勘查資料人工智慧分析，實現高效精準的礦石影象識別和找 礦預測

地質礦產勘查工作產生了大量的報告、圖件等數字化資訊，僅憑人工檢索和處理如此 海量的資料已經難以滿足礦產勘查行業高質量發展的需要。人工智慧技術能夠快速、精確 地處理並分析大量資料，自動進行資料抽取、整合、分析建模， 因此具有大幅提升勘探效率、 縮小勘探範圍、降低勘探成本、在資料較為匱乏的綠地勘探專案中圈定成礦遠景區，以及 發現一些被傳統理論或方法忽視的找礦資訊等優勢。人工智慧技術主要用於礦產勘查中的 兩個方面，一是利用人工智慧技術對鏡下和岩心照片等影象的快速分析來識別礦物、沉積 構造等；二是利用機器學習演算法和專家系統的大資料綜合分析來開展資料建模和成礦遠景 區 / 找礦靶區預測。

2021 年 2 月，Minerva Intelligence 公司宣佈成功利用其開發的人工智慧礦產勘查軟體 TARGET 為 Giga Metals 公司位於巴西 Parnaiba 盆地的銅礦專案編制了遠景預測報告，認為 該專案具有較大的勘探成功可能性，促使 Giga Metals 決定申請新的勘探許可證。同年 6 月， Minerva Intelligence 宣佈將利用其 DRIVER 人工智慧分析技術勘探 Clarity 黃金公司位於加 拿大東南部 Abitibi 綠巖帶內的 Destiny 金礦專案。該技術透過交叉引用各種資料以及將其 與類似的地質異常區進行比較，可以從鑽探結果中識別出非常重要的多元素區帶，圈定勘查靶區，提供不受人為偏移影響的高質量分析結果。

2021年5月，瑞典鐵礦石開採企業 LKAB 公司與岩心掃描器研發企業 Minalyzer 公司和 人工智慧技術研發企業 Sentian 公司啟動建立聯合體，旨在利用人工智慧技術使地質學家能 夠以一種完全不同於以往的方式更深入地瞭解礦石的形成過程和蝕變形式， 以及利用各種 礦化指示確定是否已接近礦體並確定其位置，以加快勘探性鑽探的分析過程及擴充套件其分析 範圍。目前，該聯合體正在利用 Sentian 的人工智慧演算法在 LKAB 的礦床鑽探孔的巖性編錄 中對岩層進行填圖，從而將岩心評價所需時間從數週縮短至數分鐘，並可提高評價結果的 準確度。

（二）大資料處理能力提升及新技術應用，使行動式分析儀器成為野外地質 礦產勘查的可靠手段

地球化學分析技術正向高精度、多元素、實時分析持續發展。目前的地球化學分析儀 器和技術可為地質學家快速且低成本地提供各種化學元素、化合物和礦物的分析結果。過 去 10 年裡，便攜（手持）式 X 射線熒光光譜儀已成為野外地質學家使用的最具創新性的工 具之一 。行動式熒光光譜儀的廣泛使用產生了大量光譜資料，但無法直接使用這些資料， 需要對獲得的礦物學資訊進行標準化。IMDEX 公司在其 2021年 1 月舉行的 IMDEX Xploration 技術會議上，介紹了該公司為處理行動式近紅外熒光光譜儀資料開發的人工智慧 光譜解釋軟體 aiSIRIS。該系統透過來自全球超過 1000 個礦業專案的 200 多萬份真實光譜 資料進行訓練，每個資料都經過了光譜專家的詳細解釋。據 IMDEX 表示，aiSIRIS 的輸出 結果實現了標準化，能夠為每份光譜資料提供與光譜專家水平相當的解釋結果，但是與光 譜專家相比，aiSIRIS 的解釋速度更快。

地球化學成像是揭示岩石和礦物複雜地質歷史的強有力工具。由於常規儀器的成本和 尺寸、較長的分析時間以及某些方法所需的大量樣品製備，其應用一直侷限於實驗室環境 中的地質研究。行動式鐳射誘導擊穿光譜儀成為對岩石和礦物進行快速、定性地球化學成 像的新方法，能夠以最少的樣品製備或無須樣品製備揭示野外岩石和礦物的複雜地質歷史。 近期對來自加拿大Jericho 和 Muskox 金伯利岩的巖芯的一組幔源包體的完整分析表明，便 攜式鐳射誘導擊穿光譜儀的地球化學成像解析度足以繪製沿交代礦物分佈的礦脈和顆粒邊 界。此外，行動式鐳射誘導擊穿光譜儀對於繪製具有低原子序數的元素（例如鋰和鈉）的 微觀分佈特別靈敏，儘管這些輕元素很難用其他行動式技術進行低濃度檢測，但卻是熱液和岩漿過程的重要地球化學示蹤劑。

二、生產運營數字化和自動化促進礦山智慧化開發

（一）結合工業物聯網技術的數字化解決方案，將顛覆礦山生產運營模式

新冠肺炎疫情的發生凸顯了礦業數字化轉型的重要性，使企業意識到數字化轉型不僅 僅能最佳化企業運營、提高企業生產效率和收益，更關乎企業的生存發展。例如，在疫情期 間各國採取禁止旅行、關閉邊境和限制出行等措施背景下，從車輛無人駕駛到遠端監控再 到預測性維護， 以數字化為基礎的裝置自動化和遠端運營在維持礦業企業生產方面發揮了關鍵作用，使礦業企業可以在全球任何地方全面瞭解生產運營狀況，發現裝置效能和生產 率低於預期的情況，並降低裝置故障率。

結合了工業物聯網技術的數字化系統 / 平臺讓礦業企業可以把重型裝置、感測器和人員 等連線到整合平臺，並透過資料分析等技術最佳化礦山運營管理。山特維克礦山和岩石技術 公司的數字化平臺 OptiMine，透過與山特維克 2019 年收購的數字科技企業 Newtrax 公司的 物聯網裝置的整合，可將來自所有資產、人員和裝置的資料整合到一起，以實現對生產運 營的實時分析和預測，從而最佳化採礦作業流程。2020 年 12 月，山特維克釋出了 OptiMine 用於疏散模式視覺化、歷史記錄回放、智慧排程的三項新功能。2021 年 1 月， 山特維克的 OptiMine 和 AutoMine 產品獲得了 Frost & Sullivan 諮詢公司頒發的 2020 年全球自主採礦解 決方案產品領導獎，是唯一一家獲得 2020 年工業和能源領域 50 強數字最佳實踐者獎的採 礦裝置和解決方案企業。

（二）建設高速穩定通訊網路，保障礦山資產 - 人 - 系統 / 平臺之間資料信 息交換

對於基於工業物聯網的智慧礦山建設，高速、穩定、可靠的連線性將發揮至關重要的作用，例如需要足夠的頻寬和高度可靠的網路連線將遠端鑿巖系統和無人機產生的實時視 頻流傳輸至遠端運營系統。5G 無線通訊技術作為關鍵前沿技術之一，因其具有大頻寬、低 時延、廣連線等特點而成為礦業企業生產運營模式重大變革的重要賦能技術之一。世界經 濟論壇 2021 年 1 月釋出的《5G 展望系列：實現包容性的長期機遇》報告指出，5G 將在後 疫情時代發揮關鍵作用，能夠有力推動產業轉型升級，增強社會凝聚力，促進經濟發展和 社會就業。另外，該報告提出了 5G 賦能轉型發展的九個長期機遇，包括用於遠端操作、網 聯交通、智慧服務的移動應用場景，以及用於智慧監控、環境保護、自主機器人的現場作 業場景；認為強大的 5G 基礎設施是未來包容性增長的基礎，將釋放雲計算、人工智慧、邊 緣計算等前沿技術的潛力 。

2020 年 12 月， 愛立信釋出的《連線性採礦》報告透過無人駕駛運輸、實時狀態監測、 遙控鑿巖、無人機巡檢和智慧通風控制五個採礦應用案例概述了 5G 專用網路在保障連線能 力方面具備的優勢 ， 評估認為在露天和地下礦山投資建設 5G 專用網路的 10 年投資回報率可能高達 200% 。2021 年 4 月，諾基亞宣佈透過與智利通訊服務企業 Claro 公司的合作， 已為金田礦業的 Salares Norte 金礦部署了 LTE/4.9G 專用無線網路，該無線網路除了連線 72 臺車輛和裝置外，還連線 150 個用於運營、監測和故障預防的感測器，使該礦山成為拉丁 美洲數字化程度最高的礦山之一 。

（三）實現採礦裝置自主執行，仍是礦山智慧化、少人化、整合化的重要發 展方向

過去 10 年裡，對機器裝置自動化的追求一直主導著礦業行業的發展，大多數礦業企業 都希望將這項技術應用於其部分或大部分採礦業務。實際上，自動化在礦業企業的數字化 程序中扮演著重要角色，因為流程自動化會顯著提高機器裝置的效能，而操作自動化會消 除作業人員個人經驗和習慣的不同導致的操作不一致性。除了消除操作不一致性外，自動 化還使機器裝置能夠以更高的效率全天候不間斷地執行。總的來說， 實施自動化有利於生產、 維護、安全、部件使用壽命和人員管理，從而使採礦業務實現整體盈利。

2021 年 3 月， 淡水河谷宣佈其 Brucutu 鐵礦的無人駕駛礦用卡車機隊的規模已達 13 輛， 採用的是卡特彼勒的 793F CMD 無人駕駛礦用卡車以及 MineStar 系統中的 Command 運輸調 度模組。同年 6 月，淡水河谷表示自 Brucutu 礦區於 2016 年開始部署無人駕駛礦用卡車 以來，已完成物料運輸量 1 億噸，累計行駛 1800 千米且執行良好，輪胎壽命延長了 35%， 比預期高出 10%，燃油消耗量降低了 11%，使年二氧化碳排放量減少了4300 噸，卡車行 時速度達到 60 千米 / 小時，以每小時運輸的鐵礦石量計，生產率提高了11%，預期高出 10% 。

2021 年 7 月，福特斯庫金屬集團宣佈其無人駕駛運輸機隊達到了一個新的重要里程碑， 即物料運輸量達到 20 億噸，累計安全行駛超過 7000 萬千米 。2012年，福特斯庫是世界上第一個在其位於西澳大利亞州皮爾巴拉礦區的 Solomon Hub 專案中以商業規模部署卡特 彼勒無人駕駛運輸技術的企業，目前已有193 輛無人駕駛礦用卡車在執行。

三、採礦裝置電氣化和可再生能源利用促進礦山可持續開發

（一）碳達峰碳中和背景下，全球大型礦業企業積極部署實施採礦裝置電氣 化，提升可持續發展能力

“雙碳”背景下，全球大型礦業企業紛紛提出了各自的氣候變化應對方案 。據最近一 項對全球礦業行業高管的調查顯示，有 87% 的人認為所有的現有礦山將在 20 年內實現全 電氣化，而 60% 的人認為下一代礦山將實現全線電氣化。採礦裝置作為礦山碳排放的主要來 源（據統計，40%~50% 的碳排放源於採礦裝置使用的柴油，另外 30%~35% 源於不可再生 能源電力的生產）， 成為礦山實現全線電氣化的重點。採礦裝置電氣化的主要目的是替代包 括柴油在內的高碳排放量、高汙染的化石燃料的使用 。目前，礦業行業正在形成集礦業企 業、裝置製造企業、能源生產企業等為一體的礦山電氣化解決方案團隊 。

淡水河谷、智利國家銅業和巴里克黃金等全球大型礦業企業都在開展全電池動力採礦 裝置的試驗 。2021 年 2 月，加拿大礦業企業 New Gold 公司宣佈將在其位於加拿大不列顛 哥倫比亞省的 New Afton 地下銅金礦的崩落採礦區部署電池動力採礦機隊，包括山特維克的 50 噸級電池動力 Z50 礦用卡車、北美乃至全球首批部署的 18 噸級電池動力 LH518B 鏟運機、 新款 DS412ie 錨杆鑽機 。2021 年 3 月，福特斯庫宣佈與 Williams 先進工程公司達成協議， 旨在設計、建造、測試和整合為礦用卡車提供動力的電池系統以及研發快速充電裝置，其 中電池系統將安裝在福特斯庫研發的非柴油動力 240 噸級運輸卡車樣機上，並在其位於澳 大利亞皮爾巴拉的礦山進行效能測試，下一階段將考慮採用氫燃料電池動力系統 。

隨著礦業企業致力於減少碳排放和降低成本，裝備製造企業也開始加大采礦裝置電氣 化的研發和製造力度。原始裝置製造企業小松集團的採礦業務部總裁 Masayuki Moriyama 在 接受媒體訪問時表示，小松正在發展多種動力源（蓄電池電池、氫燃料電池、軌道輔助系 統等）的礦用運輸卡車，並在挖掘機電氣化領域取得階段性進展，如 2020年4月在日本國 內市場以租賃裝置選件的形式推出帶鉛酸電池的微型挖掘機 PC30E-5，以及計劃於2022 年 批次生產下一代由鋰離子電池供電的微型挖掘機 。

（二）實現電力生產清潔低碳化，是礦業行業可持續發展的重要條件

由於礦山生產運營目前的電力供應主要依賴於煤炭和天然氣等化石燃料，如果礦業企 業不改變其電力來源的生產方式，其採礦裝置電氣化措施的碳減排效果將大打折扣。因此， 包括風能、太陽能等在內的清潔低碳能源的使用，將對實現礦業開發過程中的碳減排具有 積極作用。

全球知名市場分析企業惠譽解決方案公司在其最新發布的行業報告中指出，未來幾年 裡， 綠氫（透過可再生能源電解水獲取的氫能） 在礦業行業脫碳領域將可能發揮重要作用。 目前，由於綠氫生產需要消耗大量電力，導致其生產成本高昂， 因此僅佔全球氫能市場的 0.1%。據評估，電力成本約佔綠氫總生產成本的 50%~75%，因此可再生能源發電成本的下 降趨勢有利於綠氫產業未來發展 。

2021 年 3 月，力拓集團宣佈將在其位於美國加利福尼亞州的硼酸鹽礦使用美國可再生 能源初創企業 Heliogen 公司開發的高溫太陽能技術，該技術利用人工智慧控制鏡面網陣聚 集陽光來捕獲能量，然後透過產生的蒸汽提供熱力和電力 。2021年4月，英美資源集團 釋出報告指出，從 2022 年起，其在南美洲的所有鐵礦石、鎳礦和銅礦業務將全部由可再 生能源提供電力。其中，法國 ENGIE集團的子公司 Engie Energía Perú 將透過 260 兆瓦 Punta Lomitas 風力發電專案為秘魯Quellaveco 銅礦提供電力，義大利國家電力公司的子公 司 Enel Chile 將透過可再生能源發電專案為智利 Los Bronces 銅礦等提供電力 。

圖 1 Heliogen 基於鏡面網陣的高溫太陽能技術

四、方向升級革新促進礦山高效開發

（一）發展機械化裝藥系統、遠端起爆系統等前沿技術，改善爆破採礦作業 方式和安全性

爆破採礦作為金屬礦、非金屬礦等非煤礦山的主要開採手段，是利用炸藥爆炸瞬間釋 放大量高溫氣體併產生爆轟波，使礦巖脫離巖體並形成碎裂爆堆的採礦方法。傳統的地下 礦山三大采礦方法（空場採礦法、崩落採礦法、充填採礦法）主要是透過爆破採礦實現的。 儘管爆破採礦方法面臨生產作業不連續、安全風險高和安全管理難度大、不利於礦山機械 化自動化智慧化無人化發展等問題，但在目前乃至未來相當長的一段時間內，爆破採礦仍 然是效率最高、最經濟的礦山開發方式。

智利炸藥爆破技術企業 Enaex 公司在 2020 年 12 月的 MassMin 2020 線上會議上指出， 爆破開採的未來重要發展領域包括三個方面，一是可泵送乳化炸藥的機械化作業對銨油炸 藥手動充填的替代；二是乳化炸藥或其他水基炸藥在地下礦山爆破中的大量應用；三是爆 破過程的遠端化、自動化和機器人化 。

圖 2 Avatel 半自動化、全機械化地下礦山爆破解決方案

2020 年底， 澳大利亞炸藥爆破技術企業 Orica 公司和安百拓聯合推出了全球首款雙臂、 半自動、全機械化炸藥輸送系統樣機 Avatel，集成了安百拓的 Boomer M2 掘進鑿巖臺車與 Orica 最新的爆破技術，可實現礦山開闢和生產爆破過程的自動裝藥和全無線遠端起爆 。 目前，正在安百拓位於瑞典的 Kvantorp 地下試驗礦山對 Avatel 進行效能驗證測試，包括鑽臂和導航系統測試，以保證精確且高效地裝填炸藥 。2021年4月，爆破解決方案服務企 業 MAXAM 公司表示，自 2020 年推出 X-Energy 技術以來， 該公司一直致力於利用該技術 推進爆破作業的自動化和數字化。該項技術綜合了先進的爆破設計軟體及用於最佳化爆破設 計和執行的數字工具，可對礦山的每次爆破進行有針對性的設計和實施，並將其與下游作 業的要求相結合，有助於實現更好的安全性、更最佳化的岩石破碎、更高效的能源利用以及 更低的礦山運營成本 。

（二）創新開採工藝和技術裝備，提升礦山採掘效率

大規模開採方法，例如分塊崩落或分段崩落，能夠實現低成本和高效率的礦石開採， 但這些方法具有較高的資本成本和風險。其中，分段崩落法要求提前許多年進行礦山規劃 和決策。此外，由於普遍存在的高應力條件，分塊崩落和分段崩落很難應用於深部礦床的 開採。另外，由於缺乏靈活性，一旦開始礦山開發，就很難根據採礦經驗和當時的條件調 整礦山佈局和採礦順序。2021 年 5 月， LKAB 宣佈將與奧地利萊奧本礦業大學在 Kiruna 礦 對共同開發的天井崩落採礦方法進行大規模測試。與分段崩落法不同，天井崩落法從下至 上開採礦體，這一技術轉變可提供多種優勢，例如將礦震事件控制在預先確定的區域，通 過避免礦石貧化來提高礦石產量並大幅減少廢石量，透過減少基礎設施建設和地下巷道掘 進來提高開採效率

圖 3 小松的 MC51 硬巖採礦機

如前文所述，爆破採礦仍然是效率最高、最經濟的礦山開發方式，但其面臨生產作業不連續、安全風險高和安全管理難度大、不利於礦山機械化自動化智慧化無人化發展等問題，因此針對地下金屬礦山的連續開採提出了硬巖機械採礦概念，以小松等為代表的原始 裝置製造企業正在持續推進相關技術的發展。其中，小松原計劃於2021年4 月前在淡水河 谷位於加拿大的 Garson 銅 - 鎳 - 鉑族金屬礦進行 400 米硬巖機械採掘試驗。透過該試驗評 估 MC51 硬巖採礦機是否可以提高切削速率，量化每米切削岩石的成本並將其與爆破採礦 方法進行比較，以及研究新工藝的安全性和可持續性。試驗結果將確定 MC51 硬巖採礦機 的優勢是否足以使機械採礦方法成為已有百年曆史的爆破採礦方法的有益補充。

五、技術裝備和工藝流程創新促進礦物回收高效環保

（一）利用先進感測器的礦石揀選技術，成為增加可採資源量和減少廢石處 理量的有效手段

礦石揀選技術是利用原礦中礦石與廢石在光學性質、電性、磁性、放射性和輻射特性 等物理特徵的差異透過檢測進行分離的一種物理選礦方法。近年來，隨著 X 射線熒光、X 射線透射、鐳射誘導等感測檢測技術的發展，基於先進感測器和人工智慧的礦石揀選技術 的主要優勢體現在四個方面， 一是透過提前剔除礦石中的部分廢石， 可以提高礦石入選品位， 減少礦石品位波動， 顯著減少下游加工礦石量和提升選廠進料質量， 從而提升選廠生產能力、 降低選廠裝置損耗、節約水電藥劑消耗和減少細粒尾礦產出量；二是可降低採出礦石邊界 品位，擴大礦產資源儲量，延長礦山服務年限，不必採用低效率的選擇性開採方法，從而 提高採礦效率； 三是如果在靠近採掘工作面處進行礦石揀選， 可將揀出廢石用於井下充填， 從而大幅減少礦石提升和運輸成本以及地面堆場成本； 四是透過與自動化、智慧化技術結合， 可提高生產效率和礦石入選品位，從而提高礦業企業整體經濟效益。

MineSense 公司利用 X 射線熒光感測器開發的礦石揀選解決方案旨在充分利用採掘工作 面的非均質性特徵，在提高礦石回收率的同時儘量減少礦物加工階段對廢石的處理，從而 提高礦山的盈利能力。2020 年，MineSense 為加拿大 Copper Mountain 銅礦的 3 臺剷車的鏟 鬥安裝了 ShovelSense 礦石揀選系統。在礦石裝載過程中， ShovelSense 系統可實時地逐鏟提 高礦體可見度，使運輸卡車根據礦石分析結果自動行駛到正確的處理位置。2021年MineSense計劃為 Copper Mountain 礦的其餘兩臺礦鏟安裝 ShovelSense 系統，並將首次嘗試 安裝和測試 BeltSense 系統。BeltSense 系統是基於輸送機的礦石揀選解決方案，可以單獨使 用，也可以與 ShovelSense 系統結合使用，以最大限度地提高礦石分選效果 。

（二）綠色節能降耗，需要工藝和技術裝置的持續創新

氰化法是貴金屬提取的主要工藝，但氰化物毒性高，具有嚴重的環境風險。硫脲、硫代硫酸鹽、鹵化物、多硫化物和石硫合劑等作為非氰浸出劑得到了廣泛研究，但這些藥劑 通常存在普適性不高和浸出效果不如氰化工藝的問題， 因此研發對礦石性質普適性強和浸 出效率高的非氰浸出劑仍然是貴金屬無氰浸出的重方向。澳大利亞科廷大學西澳礦 業學院的近期研究發現，在工藝過程中新增高錳酸鉀可以解決目前與利用甘氨酸（不含氰 化物）的金浸出工藝相關的問題，例如需要更高的溫度、甘氨酸濃度和氧氣新增量。透過 在鹼性甘氨酸系統中新增低濃度高錳酸鉀，能夠在室溫條件下從礦石中浸出 85.1% 的金， 效果與傳統氰化法相當。2021 年 1 月，Newlox Gold Ventures 宣佈其子公司對用於高品位 金礦樣品的新型有機王水金浸出技術的第一階段測試取得了出色效果。測試結果分析表明在環境溫度下可實現 94.68% 的金屬回收率，在 80℃條件下可實現 100% 的金屬回收率 。

粗顆粒浮選的上限一直是礦業行業面臨的一項長期挑戰，因為太粗而無法浮選的顆粒通常佔流失到尾礦中的金屬和礦物價值的 4%。粗顆粒浮選回收技術可以在保證目標礦物選 礦回收率的條件下浮選比常規浮選顆粒粒度大兩到三倍的原料，從而降低礦石碎磨成本、 減少能耗和碳排放、提高選廠處理能力以及改進尾礦和水資源管理。2021 年 2 月，英美 資源集團獲批在秘魯正在開發的 Quellaveco 銅礦專案建設粗顆粒浮選回收廠，將透過篩出 粗顆粒脈石乾式堆放砂石廢料以及最大限度地減少傳統尾礦的產生和總體耗水量，來提 高產量和生產力水平，並同時降低環境影響。英美資源集團此前已在智利的El Soldado礦進行了全尺寸示範工廠建設，採用了Eriez 公司的 HydroFloat 粗顆粒浮選回收技術，利用世界上直徑最大（5 米）的 HydroFloat 浮選槽可實現對該選廠磨礦機產出物料的全部處理。

（三）數字化驅動下的先進過程控制，將實現選礦裝置和工藝流程的動態控 制與持續最佳化

數字化為選礦技術裝置和工藝流程的創新發展提供了重要機遇，選廠可以利用人工智 能技術進行生產運營，從而實現動態控制和持續最佳化。美卓前首席數字官 Jani Puroranta 指出， 先進過程控制和預測性維護是選廠數字化的兩個關鍵領域。其中，先進過程控制是一種整 體方案，既可以識別出工廠的限制條件，也可以利用軟體在每次設定點自動做出正確決定 並執行操作，以實現接近限制條件的穩定生產。

FLSmidth 公司是先進過程控制領域的領先企業之一，最近宣佈對其先進過程控制系統進行了重大升級，推出了最新版本的先進過程控制解決方案——ECS/ProcessExpert （PXP）V8.5 系統，集成了新的人工智慧認知技術及相關功能，能夠對不可靠或難以獲取的過程數 據信號進行預測性建模，之後應用預測的資料訊號模型建立一個更加精準的模型和實際過 程條件的控制器，這更有利於工廠維持最佳設定值，並對可能導致不良情況的條件做出快 速反應 。2021 年 5 月，英美資源集團釋出了有關其礦業科技研發部署及能源戰略最新情 況的報告。該報告指出，透過應用先進過程控制，其選廠的某些工藝過程實現了自動化控制。 其中，巴西 Minas Rio 鐵礦透過對浮選流程的先進過程控制，使其穩定性提高了 48%，礦石處理能力提高了 4%，而在智利 Los Bronces 銅礦，透過對半自磨機的先進過程控制，使其 處理穩定性提高了 32%，每噸礦石的磨礦能耗降低了 17% 。

六、展望

當今全球礦業行業面臨許多重大挑戰，如傳統風險（礦產品價格、可採儲量）以及與 網路安全、水和能源獲取、健康和安全問題、氣候變化和其他各種因素相關的風險，因此 礦業行業需要轉型升級， 而新冠肺炎疫情的爆發加速了行業轉型升級的迫切性。總的來說， 礦業轉型升級在科技創新領域主要集中在三個方面——電氣化、數、

字化和自動化。電氣化 趨勢將幫助礦業企業提高安全性、降低成本和減少化石燃料造成的溫室氣體排放。數字化 趨勢將幫助企業提高生產力，同時以可持續的方式開發礦產資源並降低投資成本。據估計， 到 2025 年，礦山數字化透過提高生產力、減少浪費並確保礦山安全可創造 3700 億美元的 價值。自動化趨勢也將提高企業生產力和保障人員安全。因此，以實現電氣化、數字化和 自動化為目標的技術裝備創新發展、生產運營智慧低碳以及經營管理高效最佳化，正成為礦 業高質量發展的新正規化。數字化是前沿技術在礦業領域廣泛有效應用的基礎，將成為礦業轉型升級的關鍵，不 僅將幫助企業最佳化生產運營流程和最大化現有資產的價值，還將幫助企業在最佳化裝置投資 的同時確保人員安全 。以礦山開發為例，數字化驅動下的前沿技術應用主要分為三類： 一 是建立資料基礎的技術，涉及智慧感測器、可穿戴裝置、全球定位系統、無人機等，旨在 獲取海量和實時資料；二是進行大資料整合 / 追蹤的技術，涉及物聯網、區塊鏈、射頻識 別和實時定位系統標籤等，旨在實現運營管理一體化及實時決策，從而提高生產運營效率；

三是實大資料利用的技術，涉及機器學習、先進資料分析、硬體（裝置） 遠端 / 自主操控、 機器人流程自動化、軟體自動化、雲計算等，旨在利用獲取的資料資訊最佳化作業流程。

礦業行業在經歷了對其生產運營造成嚴重影響的新冠肺炎疫情之後，將會充分認識到 數字化轉型對企業在生產能力、盈利能力、效率、安全性及應對突發事件等方面的積極影 響 ， 主要體現在以下四個方面：

一是利用先進感測器的部署， 透過固定監測裝置、可穿戴 裝置、移動採礦裝置、礦物加工裝置、無人機等載體獲取礦業企業生產運營資料，為企業 利用資料採集、預處理和儲存技術建立經營管理所需的資料基礎提供支援；

二是利用高質 量資料的處理、分析和解釋，透過確定已出現問題的原因，或透過預測可能出現的問題並 避免其的發生，為企業利用機器學習、預測性分析等技術最佳化生產運營等方面提供支援；

三是利用數字通訊網路的建設，透過實時資訊傳輸、機器裝置與人之間的資料交換、機器 對機器通訊等，為企業利用工業物聯網技術實現流程自動化、提高生產運營效率等方面提 供支援；

四是利用生產運營流程的自動化，透過機器裝置的遠端、半自主和自主操控，為 企業消除人為操的不一致性導致的生產率變化、計劃外停機、能源過度消耗、安全生產 風險，以及延長機器裝置執行時間和減少現場工作人員等方面提供支援。

（執筆人：張 煒，趙相寬，王 威，高 曦，吳西順）

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