数字化信息化技术应用、优化资源综合利用率

胡乾威

摘要：本文从技术内容、然后从矿山企业典型应用成效、推广前景方面来对数字化信息化技术应用、优化资源综合利用率进行分析。

关键词：数字化；信息化；优化资源综合利用率

一、技术内容

（1）基本原理

矢量化、直观化地质岩性资料，系统优化匹配资源开发利用的采矿规划，提高全系统的资料综合利用率。

建立生产作业过程中岩粉和粘土取样分析数据管理系统，进而形成采区现状各矿块、覆盖层粘土、爆堆质量分布模型，指导生产预配矿；同时充分发挥在线分析仪的实时化、数字化精确反馈配料结果的功能，应用智能手机微信群功能和全工艺的生产视频控制系统，实现质量信息实时共享和班组级视频监督，后结合质量模型数据和现场视频，及时准确调整装矿点和粘土混入量，实现物料质量的精确控制，满足控制指标的条件下，充分混入覆盖粘土，优化并提高资源综合利用率。

（2）关键技术

关键技术：数字化质量控制模型建立、分析应用、全生产工艺远程视频控制和网络共享、智能手机微信等信息实时发布和共享功能、在线分析仪与生产自动化控制系统的反馈和联动控制。

A、各类资源分布模型的建立

对矿山开矿或发展中的勘探资料进行理清掌握，明确全矿区资源情况，包含石灰石、顶板覆盖层的质量分布，以生产控制单位进行单元化质量模块的划分和数据统计，应用EXCEL编程设定功能，完成全采区资源的均衡化利用计算分析模型。

B、匹配设计最佳粘土混入比，实现资源的平衡利用，最大化的资源综合利用

在均衡化利用分析模型的基础上，清楚把握石灰石资源以及覆盖层的粘土质量划分，以厂区对物料成分的需求和相关设备的输送承受能力，匹配确认最佳粘土混入比，最大化实现采区资源的综合利用，大量减少覆盖层剥离转运及临时堆存的占地压矿。

C、以最佳粘土混入比，系统性均衡设计合理经济剥采比，剥离、采矿平行、平衡、等比同步推进，实现本质上的零排废

结合覆盖层与矿体的赋存和地层分布特点，优化矿区开拓运输系统和采矿工艺，以最佳粘土混入比，系统性均衡设计合理经济剥采比，实现每年直接用于回收利用覆盖层的占地量，所产生矿量可满足矿山一年的生产用量，剥离、采矿平行、平衡推进，大量减少覆盖层的外排，甚至无剥离转运，实现采区本质上的零排废。

（3）工艺创新点

A、以厂区物料成分需求及设备承受能力，设定最大粘土混入比，并系统性均衡设计经济合理剥采比，剥离、采矿平行、平衡、同步推进，实现矿区内石灰石资源和覆盖层的全综合利用，突出设计及生产本质上的零排废。

B、应用地质资料，矢量化其质量分布信息，并通过大量的实时现场取样、检测、分析，形成数据库，进而建立有效、准确的采区现状各矿块、粘土、爆堆质量分布及控制模型，指导爆破设计，确保采区爆堆质量满足控制要求，进而实现准确、有效的生产预配料和后续准确的质量调整。

C、在线分析仪的充分应用同采区质量管理模型的结合，实现质量控制的设计、预配料、反馈、自动化的粘土喂料调整、铲装点调整全过程中数据化、精确化控制，大幅提高质量完成合格率，并在满足质量前提下，优化并提高粘土混入量，确保接近甚至超过设计的粘土混入比。

D、现场视频系统建立、群信息共享功能充分应用，实现质量信息的实时化、共享化、数据化，便于全员参与、了解把控质量信息，进而实现质量调整控制的及时性、准确性，减少效率浪费。

（4）创新性与解决的突出问题

A、基于采区资源的全利用、无排废而设计的最大粘土混入比，通过数据化、系统模型化的准确控制，可有效保证实际粘土混入比接近甚至超过设计值，进而减少因资源综合利用率不足造成的大量覆盖层粘土外排转运堆存，同时减少因临时堆存而占用损失矿量，避免资源回采率不达标问题。

B、质量分布控制模型的建立及应用，充分解决采区内不同质量品级资源的分布系统把握和综合利用，实现的开采过程中，自爆破设计、爆堆质量精细分布，后续质量调整等的数据化和信息化，实现物料成分的准确、有效控制，进而提高配料质量合格率，彻底解决目前较多水泥矿山质量配料难度大，物料合格率不高，严重制约熟料质量的难题；同时可减少日常配料过程中因质量分布把握不足造成的频繁移动次数，可有效提高设备运转作业效率，降低生产配料成本。

C、视频系统和群信息功能的应用，实现数据信息的及时、快捷共享，实现远程化、数据化、及时化的反馈调整机制，消除了质量控制信息自获知至最终于现场铲装司机调整的繁琐过程的管理浪费，有效提高控制效率，确保物料质量合格率。

二、典型应用成效

（1）矿山企业概况

广州市越堡水泥有限公司青龙岗石灰石矿，隶属于由华润水泥控股有限公司投资经营的广州市越堡水泥有限公司，采矿许可证号：C4400002009107110039419，生产规模：275.7万吨/年，矿区面积：1.9389平方公里。有效期限：2010年12月31日至2024年5月31。矿山位于广东省广州市花都区炭步镇乌茶布石灰岩矿区内。矿区地理坐标为东径113°03′15″-113°06′15″，北纬23°16′45″-23°20′00″。位于花都区炭步镇和南海市和顺镇之间，18线以南属南海市和顺镇管辖，以北属花都区炭步镇管辖。矿区在广州市北西面，距离广州市区约33km，在新广水马溪厂址及广州市珠江水泥厂西面，距离新广水马溪厂址约9km、距离广州北站（花都区）约18km。

青龙岗矿段位于乌茶布矿区中部，矿段西边为青龙岗山，东边为乌茶布山，基本顺山脉北西、南东走向呈带状展布，约占整个矿区面积的三分之一。

矿山于2004年开始投产，设计生产规模为275.5万t/a，开采标高：+3～-135m，露天台阶式开采，现有管理人员及员工共76人，道路运输距离1.8km，ATLASFlexiROCD50钻机穿孔爆破，OK系列7方挖掘机铲装，CAT及TEREX系列为主的自卸车运输，采用在线分析仪与采区质量控制模型系统相结合的配料方式实现厂区水泥所需生产原料混合料（石灰石和粘土）的预配料，常熟仕名双转子锤式破碎机同时破碎石灰石和粘土物料，台产1180t/h，后通过10km皮带输送混合料至厂区圆堆场圆盘式堆存。

依据公司生产管理的特点，窑前熟料的配料由矿山完成预配料，而非传统式水泥矿山只负责破碎输送石灰石至厂区，后由质管部再对各种原材料进行配料，须负责把石灰石和粘土（覆盖层）按严格的质量要求，定比例混合破碎形成混合料后直接供应至回转窑生产，其控制指标分为LSF（饱和比）、Al2O3、SO3、MgO等多个，并以每2500吨为一考核单元，要求当月各堆合格率不低于95%。质量控制难度大，但因质量控制的严格和物料质量的稳定性，越堡熟料三天强度基本稳定32.9MPa，处于行业的领先水平。而高标准的配料要求，对应于采矿管理的难度大幅增加。

另，越堡矿山开采设计的思路为：以矿体顶板的覆盖层为水泥配料用粘土质原料，同矿区内石灰石搭配回采，生产厂区所需的混合料，进而实现采区的零排废。但因实施过程中，覆盖层和石灰石质量分布的把握度不足，以及控制技术的欠缺，造成前期开采过程中，采区布置与生产质量控制要求不匹配，造成多年来，质量控制不达标，同时粘土的年混入比（综合利用率）一直较低（8.2%）左右，造成采区内大量覆盖层无法按计划混入利用，须大量转运临时堆存，一方面转运堆存费用巨大，约1000万方土，预计总费用6亿元，另一方面，矿区如设置足够排土场地堆存，将压占大量矿石，而导致资源回采率大幅度降低。

为适应矿山未来数字化、信息化发展的趋势，越堡矿山通过长期可持续的开采规划，充分发挥中子源在线分析仪的先进优势，建立采区质量、运距经济性控制管理系统模型并应用于生产，创新发展，混合料质量指标合格率攀升至98%，已成为华润水泥矿山中的质量控制标杆，同时使矿山年综合利用矿体顶板覆盖粘土混入比从8.2%提升至11.5%，而随开采的持续推进，2017年可增至13%，至开采至最终边界，可节约费用约5亿元，采区临时堆土场北部布置，永久性压占矿量少，有助资源回采率的提高，同时结合运距和各爆点质量分布，在满足质量控制的前提下，实现运距的经济化管理，实现优质、高效、低耗的生产运行目的，逐步向生态文明、资源节约、绿色美好的矿山转形。

三、推广前景

数字化质量控制模型及系统应用，包括在线分析仪应用于物料成分实时化、精确化、直观化、自动化的控制应用，适用于所有水泥矿山及类似开采条件和质量控制要求矿山，可稳定并大幅提高质量合格率、采区内废石、各品级矿石、覆盖层资源的综合利用率，尤以对矿山质量分布情况复杂，满足公司需求难度大的矿山效益显著。操作性强，产生收益显著，代表采矿技术质量及物料配控制的发展方向，引领矿山资源综合利用的新潮流。该项目已通过国土资源部专家组评审并列为第四批“全国矿产资源资源综合利用与节约示范技术”。