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黄金采矿高效开采工艺的优化与实践论文

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2025-08-14 11:47:58    来源:    作者:xuling

摘要:黄金是重要的矿产资源,传统采矿方式存在资源回收率低、安全风险高、环境污染严重等问题。为实现黄金采矿行业可持续发展,亟须引入先进的采矿工艺与技术。

  摘要:黄金是重要的矿产资源,传统采矿方式存在资源回收率低、安全风险高、环境污染严重等问题。为实现黄金采矿行业可持续发展,亟须引入先进的采矿工艺与技术。文章分析了黄金采矿高效开采工艺优化的重要意义,介绍了机械化采矿技术与设备、数字化监测与智能控制系统、环保型提取与尾矿处理技术等先进工艺种类,提出了机械化采矿设备应用、数字化系统实施、环保技术推广等具体优化策略,这些先进工艺的应用有利于黄金资源高效开发利用,促进矿业经济效益提升,实现资源节约与环境友好,推动黄金矿业可持续发展。


  关键词:黄金采矿;高效开采;机械化;数字化;环保;可持续发展


  黄金矿产资源是国民经济和社会发展的重要物质基础。传统黄金开采方式存在诸多问题,如资源回收率偏低、开采成本较高、作业环境恶劣、安全事故频发、氰化物等有毒物质大量使用、环境污染严重等,这些问题不仅制约了黄金矿业经济效益提升,还影响了矿区生态环境质量和居民身心健康,为破解传统采矿工艺的发展瓶颈,实现黄金资源开发与生态环境保护相协调,亟须加快先进适用技术的研发与应用步伐。引入高效环保的现代化开采工艺,从源头提高资源利用效率,减少污染物排放,是推动行业绿色发展的关键所在。现代黄金采矿的完整工艺流程,如图1所示。该流程包括从勘探评估到成品黄金的各个环节,以及尾矿处理过程。文章将围绕这一流程中的关键环节,分析高效工艺优化的意义及应用策略。

  1黄金采矿高效开采工艺优化的意义


  1.1提高矿产资源回收率与经济效益


  传统黄金开采受技术工艺限制,资源回收率普遍偏低。据测算,中国黄金选矿回收率约为85%,低于发达国家90%以上的水平。大量“富矿”随尾矿流失,不仅资源浪费严重,且影响采矿经济效益,而引入先进工艺设备,创新采选冶技术,能有效提高矿石入选品位和黄金回收率。例如,应用大型化、自动化采矿设备,优化工艺流程,能在源头提高原矿品位;开发智能化选矿控制系统,动态调整工艺参数,能减少黄金流失。


  采用高效环保氰化提取工艺,能提高金液浓度,实现残留金的高效捕捉,高效开采工艺的应用,不仅能实现“吨矿”含金量的大幅提升,降本增效,也有利于提高资源利用水平,缓解矿产资源日益紧缺的压力。


  1.2降低安全风险与环境影响


  传统黄金开采普遍存在作业环境恶劣、安全隐患突出的问题,井下采矿空间狭小,易发生顶板坍塌、透水等灾害;大量老旧设备长期高负荷运转,易出现机械伤害;废石废水随意堆放排放,含重金属、氰化物等污染物超标。这些问题既危及矿工生命安全,又影响生态环境质量。


  应用自动化、智能化现代采矿设备,可实现采掘、运输作业的机械化、无人化,减少工人直接接触有毒有害环境,从根本上消除安全隐患。采用数字化监测与远程控制系统,对采场实现实时动态监测,及时预警灾害风险,可确保矿工生命安全。研发绿色无害选矿药剂,减少有毒物质使用量,优化尾矿减量化、无害化处理工艺,降低了环境污染风险,也利于实现矿区安全生产、生态文明建设。高效环保开采工艺的运用,让黄金矿业告别“浪费资源、危害健康、污染环境”的粗放式开发路径,迈向集约、绿色、可持续的高质量发展新境界[1]。


  1.3促进黄金矿业可持续发展


  矿产资源是不可再生、稀缺性战略资源,传统黄金开采以高投入、高消耗、高污染为代价,大量优质矿体被低水平开发,资源消耗速度远快于勘查增储速度。这种粗放式增长模式已不可持续,必须加快转变发展方式。引入高效开采工艺,从源头提高资源利用效率,不仅有利于“藏富于民”,还能减缓资源枯竭速度、延长矿山服务年限,为子孙后代留下宝贵财富。机械化替代落后的采掘工艺,为矿工撑起“安全伞”;数字化改造落后工艺流程,为矿山插上“智慧翅膀”;环保化开采淘汰污染工艺,为矿山披上“绿装”。


  目前在科技创新的驱动下,黄金矿业正加速向高效化、智能化、生态化转型升级,逐步摆脱对资源消耗路径的依赖,由外延扩张式向内涵提质式发展转变。高效开采工艺的推广应用,推动黄金矿业实现减量化、再利用、资源化,进而促进矿业、环境、社会的共赢多赢,最终实现经济效益、资源利用、环境保护相统一的可持续发展[2]。


  2黄金采矿高效开采工艺技术种类


  2.1机械化采矿技术与设备创新


  机械化开采是提高黄金采矿效率的关键举措,其目标是以机械化设备替代人力作业,实现采掘、出矿等重体力劳动环节的自动化、无人化。在改善作业环境的同时,提高劳动生产率和资源回收率。目前广泛使用的机械化采矿设备主要有履带式液压挖掘机、无轨采矿车、掘进凿岩台车等,例如,某矿山引进国外先进的电动液压挖掘机,其斗容量可达10m3,作业效率是传统设备的3倍以上,且具有低噪音、零排放等优点。再如利用大吨位无轨采矿车,运矿效率可提高30%以上。


  此外,针对深井开采,还可配套使用高效通风系统、主扇风机,改善井下空气质量。随着5G、工业互联网等新兴技术的发展,远程遥控、自动驾驶等智能化采矿装备也在加速应用,实现机械手“一键”作业,大幅提升了生产效率和安全系数。机械化采矿技术与设备的创新应用,既减轻了矿工的劳动强度,又为实现矿山高效开采、安全生产提供了坚实支撑[3]。


  2.2数字化监测与智能控制系统


  数字化、信息化技术应用于黄金采矿全生命周期,是实现智能化矿山建设的重要途径。其核心是依托物联网、大数据等技术,对矿井、选厂实施全方位动态监测,收集感知生产要素信息,经分析处理后,实现采选全流程的精细化管控,最终达到减人提效、降本增效的目的。在采矿环节,通过在矿井主要地点布设多参数传感器,对顶板位移、瓦斯浓度等进行实时监测,一旦超限及时预警,从而降低安全事故发生概率。在选矿环节,利用智能在线检测仪,对入选矿石品位、工艺参数等进行在线检测,结合大数据分析等技术,动态优化选矿方案,在保证精矿回收率的同时,降低药剂消耗,减少尾矿排放。还可建立数字化三维矿山管理系统,对地质资源、采掘工程、生产调度等信息进行集成管理,实现矿山“透明化、可视化”,为科学决策提供依据。大数据赋能传统采矿业,让矿山插上了腾飞的“数字翅膀”,有利于提质增效,向智能化、精细化管理迈进[4]。


  2.3环保型黄金提取与尾矿处理技术


  传统氰化法提金使用大量氰化物,尾矿渣直接排放,环境危害大。为从源头上消除污染,亟须研发环保型黄金冶炼与尾矿处理新技术。优化氰化工艺,提高氰化率的同时减少氰化物用量,可采用加压氰化、高浓度氰化等工艺,在高温高压下,氰化效率可提高20%~30%。开发无氰绿色提金工艺,用环保型药剂取代剧毒氰化物,例如,采用硫脲等低毒无公害药剂浸金,浸出率可达80%以上;再如生物提金法,利用特定微生物吸附金颗粒,经焚烧回收,工艺环保经济。


  从源头减少尾矿排放量,实现废水循环利用、废渣资源化利用,如采用高效浓密机提高尾矿固液分离效果,减少尾矿量20%以上;利用湿法脱氰工艺,尾液氰化物去除率可达99%,处理后废水全部回用;应用热法焙烧工艺,尾矿砷含量可降至20mg/L以下,尾渣制成建材利用。环保型提取冶炼与尾矿治理新技术的应用,实现了剧毒物的减量化、尾矿的减量化、废物的资源化,不仅减轻环境负荷,也实现了经济效益与生态效益双丰收[5]。


  3黄金采矿高效开采工艺的应用策略


  3.1机械化采矿技术与设备应用优化策略


  机械化开采虽已成为大中型黄金矿山的主流选择,但在应用中仍面临设备选型不合理、维护不及时等问题。应从实际需求出发,因矿制宜优选设备,针对不同开采工艺、地质条件,选用与之相匹配的设备类型与规格,这不仅要考虑技术先进性,还要兼顾经济适用性,如井下开采宜选用小型化设备,露天开采则选大型化设备更经济。同时,还需优化设备配置比例,合理搭配,避免规格不一、制式混乱。


  另外,还应加大机械化设备日常养护力度,建立完善的管理制度,定期开展维修保养,确保设备高效稳定运转。引入在线监测系统,及时发现潜在故障,实现预知维修。针对操作人员,要定期开展业务技能培训,提高其设备使用和简单维修能力,减少操作失误,在新设备引进时,要充分听取一线员工意见,提高设备使用的舒适性、人性化。机械化开采要坚持因地制宜、因矿制宜,在技术先进性和适用性间寻求平衡,同时强化日常管理,才能最大限度发挥其增产提质、保障安全的效用。

       3.2数字化监测与智能控制系统实施方案


  黄金矿山生产涉及地质、采矿、选矿、环保等多个专业,各生产要素错综复杂,传统人工管理模式已力不从心,亟须运用数字化手段实现矿山生产过程的精细化管控,对此,应分步实施矿山数字化改造。

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  首先,开展顶层设计,制定总体技术路线和实施方案,明确系统架构、功能模块等内容,要以急用先行、分步实施为原则,优先建设安全监测、生产调度等关键系统。


  其次,加快传感器等硬件设施建设,针对采场、巷道、尾矿库等重点区域,布设视频、无线通信基站,配备多参数传感器,构建全方位立体化的感知体系,利用边缘计算等技术,实现数据就地处理、实时上传。


  再次,搭建智慧矿山“中枢神经”,充分整合矿山生产、地质环境等多源异构数据,建立统一数据中心;引入人工智能算法,开发智能决策模型,形成预警、调度、优化一体的智能管控平台。在汇聚数据的基础上,深度融合大数据分析、虚拟现实等前沿技术,实现可视化、交互式的智能管理,让管理人员足不出户即可“云端”遥控全矿山,此外,加强人才培养和制度建设,大力引进数字化管理、信息技术复合型人才,定期组织操作培训,让一线员工尽快熟悉掌握智能系统,同步建立数据共享、应急联动等配套管理制度,健全网络安全防护体系,为智慧矿山长效运行提供制度保障。


  矿山数字化是一项系统工程,涉及感知、网络、平台、应用等诸多环节,应统筹规划、分步实施,做到软硬件设施先行,关键系统率先突破,在数字化全面渗透中实现黄金开采由粗放管理向精细管控的跨越。


  3.3环保型黄金提取与尾矿处理技术应用路径


  绿色环保是现代黄金矿业的重要发展方向之一,针对氰化、酸浸等污染问题,要大力研发推广绿色冶炼新工艺。前期阶段,需加大环保工艺技术研发投入,鼓励产学研用协同攻关,开展对氰化提金机理、尾矿特性的系统研究,为工艺优化、药剂研制提供理论支撑,如研究常温常压下捕金剂作用机制,研发硫脲等高效环保型浸金药剂,实现氰化提金“降毒减量”。中期阶段,加快绿色冶炼新技术成果转化,针对典型矿区,开展中试试验,建立工艺数据库,优化工艺参数,为新技术推广提供实证支撑,如在个别氧化矿床,试点应用生物提金新工艺,提高工艺经济性、稳定性。后期阶段,制定绿色矿山建设导则,完善矿山环保达标评估体系,将环保工艺应用水平作为重要考核指标,倒逼矿企加快绿色技改步伐,加大政策扶持力度,设立绿色矿山发展基金,对应用环保工艺的企业给予补贴奖励。绿色环保技术研发应用是系统工程,需要政产学研多方协同发力,应完善顶层设计,强化技术创新,健全激励机制,多管齐下推动实现黄金行业“增产不增污、发展不破绿”。


  4结语


  黄金矿业作为支撑国民经济的重要基础产业,大有可为,也大有作为。随着资源品位下降、开采条件复杂化,传统粗放式增长模式难以为继。因此,需要加快先进适用技术的研发应用,在开采“源头”推行清洁生产,实现减量化、再利用、资源化。其次,还应立足机械化换人、自动化减人、数字化管人,加快实施采矿装备升级改造,推进矿山智能化转型,为矿工撑起“安全保护伞”。另外,针对选冶污染突出问题,需加大环保药剂、生物冶金等绿色工艺技术研发力度,加快实现尾矿减量化、无害化、资源化,让矿山披上“绿装”。未来,以科技创新为引擎,通过高效化、智能化、绿色化的现代采矿工艺,撬动传统矿业实现转型跃升,走出一条内涵集约、创新驱动的高质量发展新路,最终实现经济发展、资源节约、环境友好的共赢多赢。

参考文献


  [1]赵勇.黄金矿山充填采矿技术存在的问题探究[J].世界有色金属,2021(18):55-56.


  [2]张平顺.黄金矿山采矿技术现状及展望[J].中国金属通报,2021(8):1-2.


  [3]闫利军.黄金矿山充填采矿技术应用分析[J].世界有色金属,2021(10):40-41.


  [4]刘玉勇.黄金矿山充填采矿技术存在的一些问题分析[J].世界有色金属,2020(18):53-54.


  [5]马晓录.黄金矿山充填采矿技术存在问题及对策[J].世界有色金属,2020(16):152-153.