如何打造面向未来的绿色矿业？
- 来源：施耐德电气
- 2024/11/20 10:26:22
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矿产资源，历来是国家经济和产业发展的基石。在当今绿色可持续发展的大潮中，古老又现代的矿业正经历着一场深刻的洗礼。面对这一趋势，我们当如何推动矿业向绿色低碳转型，以适应未来的发展需求？
“以绿促绿”，矿业可持续转型迫在眉睫
作为一种传统的能源密集型产业，采矿业在全球能源转型中面临的挑战并不轻松。根据咨询机构伍德麦肯兹的研究，采矿活动产生的直接和间接温室气体排放占全球总排放量的4%至7%，这一数字不容忽视。除了高耗能、高排放之外，采矿业往往还可能涉及环境污染、水资源短缺以及生物多样性等问题。
事实上，采矿业的快速增长，恰恰与全球可再生能源技术的兴起密不可分。国际能源署报告指出，随着世界转向可再生能源技术，到2050年，对锂、钴和镍等重要矿物的需求可能会增加近500%。由此可见，加快推进采矿业的绿色转型，也是“以绿促绿”的一条重要途径。
数字化和电气化：驱动矿业转型的强劲引擎
在矿业绿色转型的进程当中，创新是至关重要的驱动力。矿业不仅要优化自身的能源战略，还要与各方利益相关者在减少碳排放的目标上保持一致。在这一进程中，数字化和电气化技术正扮演着核心角色，它们将推动矿业实现前所未有的效率提升、运营灵活性，以及环境友好性。
首先，数字化和电气化转型，推动了矿业对可再生能源的广泛采用，这可大大减少与采矿业相关的碳足迹，并减少化石能源价格波动带来的影响。采矿企业还可以利用智能电网精确控制用电时间和方式，更好地管理能源消耗并减少浪费，提高能源使用的安全性和独立性。
矿业生产过程本身的数字化转型尤为重要。采用传感器、数据分析、物联网设备和人工智能等技术，可以帮助采矿企业优化运营并提升自动化水平，打造由数据驱动决策的“智能矿山”。远程监控和人工智能等技术还可以帮助降低事故和环境污染的风险，在提升安全性的同时，最大限度减少采矿造成的环境危害，从而显著提升可持续性。
从咨询到落地，为矿业转型打造一体化解决方案
作为全球能源管理和自动化领域的数字化转型专家，施耐德电气一直积极助力推动采矿行业的可持续转型。为应对这一过程中的诸多挑战，施耐德电气从整体视角出发，全面整合在电力、工艺、数字化设计和执行能力等方面的专业能力，为采矿行业提供“从咨询到落地”的一体化能源管理与过程自动化解决方案。
依托这样功能全面的解决方案，采矿企业一方面可以通过集成更多可再生能源加速脱碳进程，另一方面可以通过数据分析、人工智能和自动化技术提升生产效率。此外，企业还可以充分利用施耐德电气提供的顶层设计、精益咨询、人工智能和数字化咨询以及可持续发展咨询等专业咨询能力，预先规划好面向未来的建设或转型路线图。
以矿物加工环节为例，这是采矿行业中能源消耗最大的阶段。特别是矿物粉碎过程，其能耗约占整个矿山总能耗的60%，因此成为能耗优化的重点。其关键挑战是，采矿企业需要在保持甚至提高产量的同时，推动能耗的优化，而不是简单地通过减产或停产的方式来实现。
对此，施耐德电气能够为采矿企业提供一种经济高效的解决方案，从多个环节着手降低能耗。
在选矿环节，通过在预处理阶段剔除低品位的次经济废料，可以避免对这些废料进行不必要的进一步加工，从而提高能效，可以通过选矿过程的数字化转型来实现这一优化。具体来说，通过建立集中的数据平台，采集大量有意义的选矿数据，并将这些数据与下游处理厂的数据整合，为数据的分析和优化提供基础。通过这一举措，可以将矿物处理量提升4%~6%的同时，并降低10%~15%的能耗。
与此同时，还可以利用先进过程控制(APC)等技术途径，对粉碎的工艺过程进行优化。由于粉磨过程固有的复杂性，这一工艺过程通常未能在最优的工况条件下进行。为了解决这一多变量问题，引入先进过程控制以及优化技术，可以提高产量的同时，降低能耗。此外，这些举措还有助于改善粒径分布的均匀度，实现跨职能的标准化作业，并最大限度地减少工艺过程的不稳定性。
例如，在不断变化的矿石和工艺条件下，操作人员往往选择在工况的“安全区”内进行粉磨操作，以减少磨机设备的意外停机风险。然而，这一保守的运行策略，很难实现产量最大化。在这种情况下，自适应的先进过程控制系统可以利用机器学习算法，对工况特征进行预测建模并优化工艺约束，以适应不同的矿石和工艺条件，在确保生产连续性的同时，提升产量降低能耗。
此外，还可以通过咨询式方法，对生产和能源效率的改善以及投资回报率进行测量和评估，从而为后续的生产策略调整和技改措施提供参考。这一过程不仅有助于让利益相关方对转型过程和解决方案框架达成共识，也为长期应对行业变化和实现持续改善打下了基础。
如今，可持续发展已经成为采矿业战略和创新发展的核心，这一转变不仅是为了应对日益严苛的合规性要求，更是为了确保采矿企业能够长期保持竞争优势和生存能力。展望未来，随着电动汽车和可再生能源系统等绿色技术所需要的矿物原材料需求不断增长，矿业的绿色发展和可持续转型趋势将愈加显著，企业必须为此做好准备。
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