引领矿山技术创新 服务全球矿业发展

——记北京矿冶研究总院矿山技术研究院的新发展

2014年09月01日 9:27 7631次浏览 来源:   分类: 有色装备

 

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  北京矿冶研究总院矿山技术研究院(以下简称“矿冶总院矿山院”)是北京矿冶研究总院矿山整体技术开发、工程咨询与工程总包的主体机构,于2012年由北京矿冶研究总院直属的三个主体研究所(矿山工程研究设计所、矿物工程研究设计所、信息技术与自动化研究设计所)和两个科技产业公司(北京国信安科技术有限公司、北京洛克工贸公司)组建而成。矿山技术研究院以“凝聚前人智慧、引领未来矿业、服务全球市场”为使命,致力于矿山安全与清洁开采技术的研究,坚持矿产资源加工和综合利用技术的创新研发,持续为矿山企业提供采选冶生产过程的检测分析、仪器开发、建模仿真、系统集成、优化控制及配套设计,同时拥有研发绿色、高效选矿药剂的生产基地,具有安全评价甲级资质,可开展全国范围内的安全评价业务;先后完成了1100余项科研课题和140多项工程设计项目,获国家级科技和工程设计奖50余项,省部级科技奖200多项,取得授权专利70多项,为我国有色金属行业的发展和国内外矿山整体开发技术水平的提高做出了较大贡献。
  打造高素质人才队伍
  研发高水平矿山技术
  矿冶总院矿山院坚持以人为本,通过不断加强人才队伍建设,打造了一支高学历、高素质的专业技术人才队伍,形成了矿山工程、矿物加工、选矿药剂、选冶自动化和安全工程五大业务板块,主营业务涉及采矿工程、矿物加工、资源综合利用、先进矿物材料、采选冶自动化、矿山安全与节能等领域的技术开发、工程设计、工程咨询、工程总包、运营总包,绿色高效选矿药剂、智能矿山设备和采选冶自动化仪器仪表产品的生产和销售,以及矿山生产技术人员培训等领域。
  矿冶总院矿山院有专业技术人员249人,其中中国工程院院士2人,教授级高级工程师39人,高级工程师66人,博士38人,硕士156人,国家级有突出贡献的中青年专家3人,享受政府特殊津贴的科技专家4人,国家百千万人才工程第一、二层次和新世纪百千万人才工程人才2人,在采矿工程和矿物加工工程等专业拥有硕士学位授予权。
  矿冶总院矿山院具有工程咨询、工程设计、安全评价和节能评估甲级资质,防雷工程设计丙级资质,压力管道GC1(1)、GC2、GC3资质,对外工程承包一级资质,通过了ISO9001:2008质量管理体系认证,是“矿物加工科学与技术国家重点实验室”、“国家金属矿产资源综合利用工程技术研究中心”、“无污染有色金属提取及节能技术国家工程研究中心”、“工业(有色金属矿冶产品及矿山化学品)产品质量控制和技术评价实验室”、“矿冶过程自动控制技术北京市重点实验室”、“岩土工程有色金属行业重点实验室”和“矿山化工行业重点实验室”的主体研究单位。

 


  开发安全高效采矿技术
  奠定我国数字矿山基石
  密切追踪和开发采矿新技术,致力成为先进采矿技术的引领者。矿冶总院矿山院矿山所紧密结合国内矿山采矿技术与工程需求,依托国家863计划、科技支撑计划等攻关项目,研发出一批引领行业创新发展、支撑企业转型升级的核心技术:如以集束孔爆破为核心的区域整体崩落采矿技术、复杂空区群条件下矿床高效采矿与地压灾害监控综合技术、深井空区大变形及岩壁垮落激光扫描智能化监测技术、废石尾砂胶结充填技术、尾矿模袋堆坝技术、尾矿库安全在线监测技术和深井采矿地压灾害微震监测技术等。2013年获国家安监总局“金属非金属矿山安全生产科技成果孵化平台”,开发的监测监控、安全避险、安全防护、灾害防控及应急救援等系列技术和产品,为我国矿山安全生产技术装备升级、增强企业安全生产保障能力和发展安全产业奠定了基础。
  矿冶总院矿山院经过多年积累与发展,形成了以“大直径深孔采矿技术”、“束状孔当量球形药包高分层大量落矿采矿技术”、“区域整体崩落大规模采矿技术”、“盘区自然崩落采矿技术”和“极端复杂条件下的原地碎裂集中出矿采矿新技术”以及相应的高效充填技术,有效地解决了安全高效采矿技术难题。
  矿山二次资源是我国重要的战略性替补资源。矿冶总院矿山院以国家重大工程华锡集团“广西南丹大厂锡多金属矿产资源综合利用示范基地”建设为平台,以国家“十一五”科技支撑计划项目课题和科研院所技术开发研究专项课题等为依托,与华锡集团共同研发,系统地解决了复杂二次资源大规模开采中面临的技术难题。研发的集束孔阶段空场连续崩落采矿方法与阶段深孔采矿集束孔多分层爆破方法,回采矿石量80.59万吨,取得经济效益7090.68万元。项目成果、核心技术均具有自主知识产权,获2013年度中国有色金属工业协会科学技术一等奖。
  紧跟国家宏观发展战略,加快拓展矿山信息化工程业务,开发成功的“在线监测系统”和“模袋法堆坝技术”,为提高我国矿山安全水平提供了技术支撑。共承建“六大系统”工程、尾矿库建设及安全监测系统工程、地压监测系统工程10余项,合同总额近5亿元,提高了矿山的安全水平。“十二五”期间,国家为加强矿山安全生产,要求矿山企业建设安全避险“六大系统”和尾矿库在线监测系统(6+1系统)。矿冶总院矿山院全程参加了国家“6+1系统”建设标准制定工作,为国家的矿山安全标准建设发挥了重要作用。矿冶总院矿山院“六大系统与尾矿库在线监测工程”团队,承担了5000多万元的工程总包建设项目,建成了包括五矿集团、中国黄金和马钢集团等六大系统建设工程等。完成的江西下垄钨业有限公司安全避险“六大系统”总承包项目的“监测监控、人员定位、通信联络”三个系统,涵盖左拔、樟斗和大平三个矿区。2011年运用“模袋法堆坝技术”在云南思茅山水铜业有限公司建成的大平掌尾矿库工程,得到国家安监总局的充分肯定。“模袋法堆坝技术”由此被列为国家安监总局第一批安全科技“四个一批”项目推广技术之一,要求在全国范围内全面推广。近几年,矿冶总院矿山院又成功承担了“昆明汤丹冶金有限责任公司乌龙河尾矿库工程总承包(EPC)”和“昆明汤丹冶金有限责任公司尾矿库模袋法堆坝工程总承包(EPC)”项目。
  延伸国家重点科研项目,加速科研成果产品化。矿冶总院矿山院依托国家“十一五”863重点项目《深井空区大变形及岩壁垮落激光扫描智能化监测技术与装备》,研发成功BLSS-PE矿用便携式三维激光扫描仪,形成了包括三维激光扫描技术理论研究、三维激光扫描仪硬件装备、激光扫描点云数据提取及三维建模软件等的一整套技术和装备体系,可用于采矿过程爆破效果评价、井巷工程高精度成像、垮塌目标分析、采矿量计量、采矿超挖欠挖分析、辅助应急救援等多种场合,为我国金属矿山智能检测技术的发展和保障矿山安全起到了积极推动作用。
  拓展矿山安全评价和安全标准化业务,为矿山安全保驾护航。北京国信安科技术有限公司是矿冶总院矿山院的重要组成部分,专业从事安全评价、安全标准化、安全托管等安全生产技术服务工作,拥有国家安全生产监督管理总局颁发的安全评价甲级资质,以及节能评估和能源审计甲级资质。公司已在北京、内蒙古和贵州等二十多个省、直辖市及自治区开展了安全评价业务,承担的评价项目均顺利通过评审,得到了国家安监总局、各省市安监局、专家及企业的一致好评,尤其在非煤矿山、尾矿库、赤泥库等方面处于行业领先水平。

 


  研发资源高效综合利用技术
  引领我国矿物加工持续发展
  矿冶总院矿山院矿物所研发出矿产资源清洁高效加工和综合利用新技术,为众多客户提供包括选矿工艺、选矿药剂、矿物材料、资源循环利用技术研发与工程化以及选厂运营及现场技术管理等在内的各种技术支持和服务,主要业务领域涉及有色、黑色、稀贵、非金属资源及化学矿山等,拥有资源开发咨询与设计、地质实验测试甲级资质,是国际知名、国内久负盛名的矿物加工技术工程化研究机构。
  矿冶总院矿山院为国内80%以上大中型有色金属矿山的建设和技术改造提供了矿物加工专业的技术支撑,在矿物加工专业方向共获得国家发明奖5项,国家科技进步奖38项,省部级科技进步奖150多项;申请发明专利50余项,获授权20余项;仅近十年,就完成国家级重点项目100多项。由矿冶总院矿山院发明并被广泛使用的选矿药剂有氧化石蜡皂、异丁基黄药、硫氮九号、苯胺黑药、阳离子捕收剂醚胺、螯合捕收剂CF、AP捕收剂、BK系列捕收剂、起泡剂和调整剂等。矿物加工专业拥有配套齐全、设备先进的选矿工艺研发实验室、选矿药剂研发实验室、综合利用研发实验室、矿物材料研发实验室、连续选矿中试线、高效选矿药剂中试线和干法/湿法超细粉体中试线。
  特大型低品位斑岩铜矿床开发利用及稀贵元素的高效综合回收技术达到国际领先水平。矿冶总院矿山院通过多年研究,在成功回收硫化铜矿石中有价元素铜和硫的基础上,突破了铜硫分离中石灰高碱条件对伴生稀贵元素严重抑制的瓶颈,研究开发了低碱度铜钼快速浮选新工艺,实现了矿石中伴生的钼、金、银、铼和碲等稀贵元素的高效综合回收,形成了伴生稀贵元素与铜同步浮选富集新技术。该成果整体技术居国际先进、核心技术居国际领先水平,已获多项国家发明专利及省部级奖,在江铜集团、内蒙、广东等许多矿山成功应用。
  与生态环境相和谐的铅锌矿石清洁生产技术及工艺达到国际领先水平。矿冶总院矿山院和南京银茂铅锌矿业有限公司共同努力,首次在开发选矿厂主工艺创新技术的同时解决了环保问题,从源头上解决了困扰矿山企业的资源开发和环境保护的难题,实现了对有限资源的“榨干吃尽、全面利用、节能减排、生态友好”,建立了我国首个与生态环境相和谐的选矿示范工程,成为我国首座无废水外排、无废石堆场、无尾矿库的矿山,为矿山行业可持续发展的新思路提供了工程示范。该技术在南京栖霞山铅锌矿应用后,金属回收率大幅提高,单位电耗降低25%,节约新鲜水用量95%,近三年新增利税8亿多元,减少废水排放600万吨、尾矿、废石和硫酸渣减排87万多吨。该成果在黑龙江庆安帝圣公司铁铅锌多金属矿和西藏甲玛铜多金属矿等30多座金属矿山推广应用后,累计每年减少废水850多万吨、固废200多万立方米,社会环境效益显著。该技术已获8项国家发明专利授权,3项省部级科技进步一等奖,整体技术水平居国际先进,核心技术居国际领先水平。
  复杂难选黑白钨混合矿石选矿新技术显著提高了我国矿产资源综合利用水平。针对柿竹园多金属矿石黑白钨选矿存在黑白钨矿的浮选工艺不能互相兼顾、选厂黑钨矿的选矿指标差、药剂选矿成本高和萤石浮选指标差等问题,矿冶总院矿山院提出了“高梯度强磁分流黑白钨矿物——黑白钨分别浮选”的流程,钨总回收率提高了14个百分点,降低了药剂成本。该技术获得2011年度中国有色金属工业科技进步一等奖。
  绿色高效选矿药剂成为国家重大科技转化项目。矿冶总院矿山院的北京洛克工贸公司以绿色高效选矿药剂研究、开发、生产及选矿药剂贸易为核心主业,是选矿药剂科技成果的转化基地。公司具有每年10000吨的中试、生产能力。多年来,公司成功转化了几十种绿色高效选矿药剂技术成果,形成较为完善的产品新体系,广泛应用于国内外大型矿山,是国内选矿药剂中试生产最具实力的单位。
  发挥研发技术和人才优势,提供“技术+产品+服务”的整体服务模式。矿冶总院矿山院矿物所主要的业务包括选矿技术研发、特色选矿药剂研发生产和现场生产技术服务,具有集“医生”、“药剂师”和“药剂生产商”三种作用于一体的综合优势。根据每个矿山企业特点,通过选矿技术研究,研发出针对矿山高效绿色环保药剂,并筛选出适合该矿石的常规药剂,提供技术专家到现场进行技术服务,指导工业生产,确保选矿效果。目前该模式已经在全国10多个矿山推广应用,建立了一批每年提供数千万元技术和药剂等产品的企业客户。每年向黑龙江多宝山铜业公司提供的各类选矿药剂及技术服务达2500余万元。

 


  致力于选冶工业自动化智能化
  创建我国选冶过程自控新标杆
  开发磨矿控制新技术,勇攀选矿自控新高峰。以节能降耗为目标的磨矿优化控制技术,是矿业科技领域中需要解决的技术难题之一。矿冶总院矿山院自动化所于2006年在“十一五”863计划的支持下,完全独立自主的开展磨机振动检测系统的研究,2008年完成实验室的样机,2010年在山东黄金集团焦家金矿工业试验成功,设备连续运行270天,同时实现磨机的无人监控和给矿量的自适应调节。目前,以磨机振动监测系统为核心的磨机给矿控制已经在3个矿山、4个生产系列实现了大型半自磨机、球磨机的在线振动测量和充填率预报,实现了3个回路的磨机给矿优化控制,取得了良好的经济效益。目前,自动化所将磨矿机的DEM建模技术、JKSIMET的过程建模技术与生产实时数据的混合建模技术结合在一起,进行磨矿分级全过程的故障自诊断、过程软测量和生产指标最优化控制技术研究,取得了重大突破。
  开发选冶自动化工程新技术,建立选冶自动化技术服务新模式。进入21世纪以来,虽然我国矿山企业选矿流程自动化工程建设经历了一次又一次的高潮期,但形成了最主流的硬件系统运行着最初级的控制软件的尴尬局面。企业在自动化方面的投资无法得到回报,严重地制约了我国选矿自动化水平的提高。矿冶总院矿山院以设在本单位的“北京市选冶流程自动化控制系统工程技术服务平台”为依托,创新开拓成功了以“高端咨询+工程总包+运营”为特色的一条龙服务模式。开发成功的选冶流程自动化控制系统在国内外众多企业成功运用,效果良好,完成的选冶自动化EPC工程项目达2亿元。
  大力研发BOXA型在线品位分析仪,打破外国技术产品垄断。在长达50余年的选冶自动化技术的发展历程中,金属品位、矿浆粒度的检测分析一直是选冶过程在线检测领域的两大关键技术,是代表选冶过程自动化先进程度的两个标志。上世纪80年代,国外公司的在线品位分析仪和在线粒度分析仪进入我国。据不完全统计,在长达20余年的引进过程中,我国矿业企业仅在这两种仪表上的外汇花费约为4000至5000万美元,同时高额的备品备件和售后服务费用让我国矿山企业运营成本居高不下。从本世纪初开始,矿冶总院矿山院自动化所经过近十年的不懈研究,成功开发出了我国拥有100%知识产权的X荧光品位分析软硬件技术,产品性能完全达到且个别指标超过了国外同类产品。“十五”期间,开发并试验成功了矿浆粒度在线分析仪。“十一五”期间,BPSM型矿浆粒度仪实现了产品化,同时开发了BOXA型在线品位分析仪,并在工业试验中成功应用;完成了BOXA型载流X荧光品位分析仪的产品化。2012年开发的第一台BOXA走出国门,在世界第三大铅锌矿业公司美国DOE RUN的Flectch选矿厂投入使用,2013年第二台BOXA在该公司的Creek选矿厂投入使用。2014年BOXA参加在智利举办的每年一度的国际大型矿业装备展,吸引了众多工程公司和代理公司的关注。BOXA型载流X荧光品位分析仪测量精度高,极大地避免了矿产资源的流失。
  建有X荧光分析技术的研究开发室、测试实验室和现代化的生产车间,配套开发了基于XFORM电子流程平台的生产信息管理系统,能够为仪器的不断升级和完善提供强大的支撑。开发成功的用于氰化浸出过程的矿浆CN-浓度在线分析仪,已经进入了产品化和市场化阶段。

责任编辑:彭彭

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