矿业新技术时代有哪些特征和展望?
在人类文明的长河中,矿业始终扮演着不可或缺的角色,作为支撑经济社会发展的基石,它见证了从农耕时代到工业时代,再到如今新能源时代的巨大变迁。随着科学技术的飞速发展,矿业正经历着一场以新技术为核心的深刻变革。
一、矿业的基石地位与新技术属性
1. 矿业的基石地位
矿业是人类历史上最古老的产业之一,它的发展贯穿了整个文明史。从青铜到钢铁,从煤炭到石油,现代工业体系的构建都离不开大宗原材料矿产和能源矿产的支撑。矿业的“基石”特性不仅体现在它是工业原料的提供者,更是推动社会进步和技术创新的关键因素。在农耕时代,矿业提供了制作工具和武器的金属,促进了农业技术的发展和社会结构的演变。进入工业时代,煤炭和铁矿的大规模开采为工业化提供了动力和原材料,推动了工业革命的进程。到了能源时代,石油和天然气的开采不仅满足了能源需求,也推动了交通运输和化工产业的发展。
2. 矿业的新技术属性
随着科技的进步,矿业的新技术属性日益凸显。现代矿业已经不再是单纯的资源勘探开发,而是涉及到地质勘探、采矿技术、矿物加工、综合利用、环境管理等多个领域的技术集成。新技术的应用使得矿业的生产效率大大提高,成本逐步降低,也促使矿业更加环保和安全。例如,遥感技术、高精度地球物理探测技术的应用,使得地质勘探更加精确;自动化和智能化设备的使用,使得采矿过程更加安全和高效;机器学习、超算技术的引入,使矿产资源选冶利用效率与价值大幅提高。
二、矿业新技术时代的特征
1. 成矿理论的革新
在大数据的支撑下,矿床学研究已从单一矿床、单一矿种、特定区域转向宏观复杂的大事件成矿、多维度成矿、多因素叠加成矿。科学家们开始研究地质大事件中的元素超常规富集机制,评估世界级成矿带;分析不同时空维度的成矿联系,显著提高矿集区找矿效率;探讨微观尺度下的叠加成矿过程,预测成矿规律。这些理论的革新为找矿勘探提供了全新的视角和方法。
2. 找矿勘探的高效化
快速高效的探测技术及装备、集成信息的建模技术和数据驱动的预测模型使勘探工作更加高效。无人机航空物探满足了覆盖区少人化、规模化的作业需求;高精度、深穿透物化探技术在深部找矿中成效显著;逐渐成熟的三维地质建模推动了找矿靶区快速筛选。这些技术的应用大大提高了找矿的精度和效率,为矿业的可持续发展提供了有力保障。
3. 采矿技术的智能化
随着矿产资源的不断开发,采矿对象由高品质的浅部矿体逐渐转变为深部的隐伏资源,“向深地深海进军”成为矿产资源开发的关键之路。资源驱动采矿技术不断创新,地下矿山不断应用膏体充填采矿技术和大型采掘设备,露天矿山采用电动化、少人化、无人化运输,作业能力不断提高,能耗显著降低。借助先进的智能管控平台,矿山本质安全得到提升,矿山从业人员由蓝领转为白领,吸引更多高素质人才加入矿业行业。
4. 选冶技术的突破
难选冶综合利用理论及技术的突破,使得以前的“呆矿”“死矿”变成了可用资源。我国难选冶技术处于全球领先水平,在难选冶铁矿、胶磷矿、复杂多金属共生矿、难利用稀土、微细粒钽铌矿、卤水提锂,以及尾矿综合化利用等领域持续取得重要突破。例如,针对红土镍矿蕴含的大量难冶炼镍、钴资源,开发了高压酸浸技术,在较温和的条件下大幅提高了镍、钴的回收率。
5. 资源高质化利用
关键原材料的高质利用是矿业新技术时代的底色,矿物加工技术的突破是关键。一些关键材料高质化利用技术的革新,推动行业从原材料生产向高技术、高附加值转型,实现产业链价值链向高端延伸。例如,中国五矿成功研发出纯度达到99.99995%以上的超高纯石墨产品,为我国高端碳基材料稳定供应发挥重要作用。
6. 人工智能与超级计算的引领
人工智能与超级计算的大规模应用,正引领一场前所未有的产业革命,也将在矿业领域产生深远影响。大模型的建立,正逐步解锁地球深部的资源奥秘。全球正在通过加大精准数据分析与模型预测,更有效地定位矿体,获取深部优质矿产。人工智能和超级计算正加快推动能源体系的重塑,从硅到碳到核燃料原料,再到可用于可控核聚变的稀有元素,不同类型新技术矿产的需求激增将成为未来矿业的时代特征。
三、大型矿业企业的引领作用——以中国五矿为例
面对矿业新技术时代,大型矿业企业如中国五矿,充分发挥着引领作用。中国五矿秉承“矿业报国、矿业强国”的初心和使命,通过主导矿业项目开发,实现前沿技术与产业发展的深度融合,在深部资源勘探、难选冶资源开发、原材料高质利用领域形成核心竞争力。
1. 资源获取
中国五矿积极参与新一轮找矿突破战略行动,针对我国中东部地区所属矿山面临的资源枯竭、深部找矿难度大等难题,强化理论研究与技术创新,加大找矿勘探力度,连续探获大型铅锌矿、大型金矿、银矿和钨矿,使百年老矿焕发新生。同时,积极布局海外资源获取,收购博茨瓦纳科马考铜矿,在巴基斯坦探获锡亚迪克大型铜矿,在中亚启动艾娜克铜矿建设。
2. 技术创新
中国五矿持续构建以数据为驱动的找矿预测模型,开展先进物化探技术与装备组合应用,在深地探测领域加大应用示范。采矿领域,提出“以碳减碳”理念,建成石墨行业规模最大的绿色低碳智能矿山;以数字化、智能化赋能矿山开发运营,提升本质安全水平,已建成14座国家级绿色矿山。选矿方面,加强复杂资源开发利用技术攻关,攻克复杂钨及伴生萤石、难选铁矿高效利用、盐湖原卤高效提锂等技术。固废资源循环利用方面,突破铅锌、钨、石墨等尾矿综合利用技术,建成多项示范工程。
3. 资源高质化利用
中国五矿紧盯产业发展前沿,优化业务布局。在硬质合金领域,打通了钨全产业链,攻克航空航天、工业母机等应用领域关键技术,实现国产替代;在电池原料领域,巩固正极材料行业地位,推动负极材料产业延伸,打造领先的电池材料产业运营商;依托国家工程研究中心,研发硅基功能材料;承担国家重点研发计划等科技项目,突破石墨高温纯化技术,为核工业、半导体、新能源等领域提供关键原材料。
四、矿业未来的发展趋势
1. 新技术与矿业的深度融合
未来,矿业的各个环节都将与新技术深度融合,实现创新发展。新技术将成为矿业未来发展的关键驱动力,“关键矿产+关键技术”将构成矿业公司最核心的竞争力。大型矿业企业将不仅是原材料的供应方,更是新技术创新的推动者,在技术为王的矿业时代中发挥主导作用。
2. 可持续发展的挑战与机遇
随着全球对可持续发展和环境保护的重视,矿业也面临着巨大的挑战和机遇。矿业企业需要不断创新技术,提高资源利用效率,减少环境污染和生态破坏,实现绿色采矿。同时,矿业企业还需要积极参与国际合作与交流,共同应对全球性的挑战,推动全球矿业的可持续发展。
3. 新能源与新材料的崛起
新能源和新材料的崛起为矿业带来了新的发展机遇。随着电动汽车、可再生能源等领域的快速发展,对锂、钴、镍等关键矿产的需求激增。矿业企业需要紧跟市场需求变化,加强关键矿产的勘探和开发,为新能源和新材料产业的发展提供有力支撑。