21世纪现代化前瞻性采矿新技术 (焦玉书)ppt课件.ppt

21世纪现代化前瞻性采矿新技术,中国矿业联合会高级资政中国冶金矿山企业协会顾问焦玉书（教授高工）2013年12月17日,目 录,工业革命,第一次工业革命,第二次工业革命,第三次工业革命,以英国纺织机裓化为标志，使19世纪发生了天翻地覆地变化,以福特汽车公司大规模生产流水线诞生为标志，为20世纪人们创造了新世界,现在我们正在面临第三次工业革命的到来，第三次工业革命是指以数字化制造及新型材料应用为代表的一个崭淅的时代,前 言,今天我想以21世纪现代化前瞻性采矿新技术为题发言，目的在于动员矿业界同仁们，特别是青年朋友们发奋图强，努力把矿业推向高峰，为第三次革命的到来做贡献,1.智能采矿,采矿智能化（古德生院士）,开采环境数字化,采选装备智能化、生产过程遥控化工艺,信息传输网络化、经济管理信息化,以安全、高效、经济、环保为目标,采矿选矿智能化，是21世纪矿业发展前瞻性目标，它将给矿业带来根本性变革,1.智能采矿,实现智能采矿的基本任务,创建采矿生产管控一体化的综合信息平台。采用信息技术实现资源科学评价与管理、优化开采设计与生产计划、保障安全环境监测与预警等,研发大型化智能化的遥控与自动定位采矿设备。特别要加大投入,加强矿山智能化采矿设备的研制.没有先进装备,就不可能有先进工艺,创新与智能设备效能相适应的高效采矿技术。三类采矿法：阶段自然崩落法、阶段矿房连续回采嗣后充填采矿法和开采环境再造阶段落矿采矿法,采矿生产管控一体化信息平台,信息技术,智能技术,数字化矿山,智能采矿,矿业未来追求目标,智能采矿创新过程,智能采矿基础平台,与智能设备相适应的采矿技术,远控遥控自动定位采矿设备,1.智能采矿,智能采矿的基本框架,1.智能采矿,智能采矿的基本内涵,矿床模型与矿床开采设计数字矿山软件;金属矿山采掘、装载、运输等智能设备;适应智能设备作业的高效采矿工艺技术; 矿井数据采集、通讯与视频的传输网络;矿山移动设备遥控与生产过程智能控制;矿山系统智能监测与作业运行集中遥控;矿山生产计划组织与经营管理信息系统。,智能采矿是个渐进的发展过程,在这过程中,其科技内涵将不断丰富、扩展和延伸,1.智能采矿,智能采矿的实例中信泰富SINO露天铁矿,SINO铁矿位于澳大利亚西澳洲,用露天开采,境界内圈定资源量30亿吨，矿石类型为磁铁矿，平均品位MFe23%，SINO铁矿是世界上规模最大的现代化矿山工程,SINO铁矿工程包括：（1）露天矿8400万吨原矿/a；（2）选矿厂2400万吨精矿/a；（3）球团厂600万吨球团/a；（4）450兆瓦电站；（5）510亿升海水淡化厂；（6）25Km30英寸矿浆管道；（7）港口设施,1.智能采矿,西澳SINO 铁矿生产链示意图,智能采矿的实例中信泰富SINO露天铁矿,1.智能采矿,西澳SINO铁矿工程布置图,智能采矿的实例中信泰富SINO露天铁矿,1.智能采矿,智能采矿的实例中信泰富SINO露天铁矿,（1）露天采场：长5500m，宽 3000m，深400m。（2） 开拓方式：汽车可移式破碎站胶带机联合运输开拓。（3）采矿方法：穿孔应用SKF-15型潜孔钻，孔径203mm；爆破段高12m, 孔深13.514m，孔距56m，多孔粒状铵油炸药爆破；装载应用45mRH400型挖掘机（年生产能力38004200万t/a）和34m RH340型挖掘机（年生产能力 22002400万t/a）；运输应用MT6300 交流电动轮汽车（载重360t）和MT4400 型 交流电动轮汽车（载重225t）。,SINO 露天开采新工艺新设备,1.智能采矿,智能采矿的实例中信泰富SINO露天铁矿,交流电动轮性能大大优于直流电动轮汽车,1.智能采矿,智能采矿的实例中信泰富SINO露天铁矿,RH400型挖掘机结构示意图,1.智能采矿,智能采矿的实例中信泰富SINO露天铁矿,无人驾驶汽车,露天采场使用无人驾驶汽车,目的在于节省人力成本,同时提高安全性和生产效率，无人驾驶的汽车自主驾驶，由计算机根据程序对设备进行控制，目前世界上有日本小松和美国卡特彼勒两大公司研究成功无人汽车,1.智能采矿,小松的无人驾驶930E车队在澳大利亚力拓公司成功运营，无人汽车走行了45万公里，完成14.5万个循环，完成4500万吨运量，将来在Hop Down 铁矿更大范围使用，无人汽车控制中心在相距1500公里外的西澳洲首都佩斯市（Perth）,现在向无人汽车装载用的电铲是有人驾驶的，将来电铲（挖掘机推土机）等设备也可实施在视距内遥控，（无人汽车是视距外遥控），力拓集团肯尼科特铜业正使用遥控推土机清理宾汉姆铜矿大滑坡产生的巨大堆积体,1.智能采矿,力拓公司露天采场使用无人汽车,Automated trucks improve health, safety and productivity Rio Tinto is rolling out a fleet of 150 automated trucks at our Pilbara iron ore operations, the worlds first major deployment of an autonomous truck fleet. Since the two-year trial began, the autonomous trucks have operated every day, 24 hours a day, and have moved more than 42 million tonnes of material in approximately 145,000 cycles. They have travelled more than 450,000 kilometres. We control the trucks from our Operations Centre in Perth, 1,500 kilometres away. The trucks follow pre-defined courses, and GPS systems navigate autonomously from loading units to dump locations. The trucks (the Komatsu Autonomous Haulage System) are a key part of our Mine of the Future programme, which creates mining technologies for greater efficiency, lower production costs, and improved health, safety and environmental performance. After five months of autonomous operation at Yandicoogina, the benefits of Autonomous Haulage System (AHS) continue to be seen in the sites strong production results, which are consistently improving each month. The Mine of the Future team will be implementing AHS across a number of sites in the future, beginning with Nammuldi Below Water Table in Q1 of next year. Nineteen autonomous haul trucks will be deployed at Hope Downs 4 during 2013/2014, with the first Komatsu 830E-AT truck scheduled to be delivered in,1.智能采矿,澳大利亚FMG公司,中国湖南华菱钢铁集团有限公司（简称华菱公司）投资11.85亿澳元折合人民币53.325亿元，收购澳大利亚Fortescue Metals Group Ctd（简称FMG），总股份16.48%的股权。每年得到1000万吨成品矿。澳大利亚FMG公司现为澳大利亚居RIO TINTO，BHPB之后第3大铁矿公司，年产矿石近亿吨。,1.智能采矿,澳大利亚FMG公司,FMG公司所属铁矿区地处奇切斯特（Chichester）山脉，FMG所属Cloudbreak铁矿和Christmas Creek铁矿距西澳海德兰港（Hedland）约260km。为输出铁矿石，FMG公司已专门修建了铁矿专用线，并修建了艾利特港（Herb Elliot），同时修建了飞机场。,矿山交通位置,1.智能采矿,澳大利亚FMG公司,矿床地质,FMG铁矿床赋存在西澳皮尔巴拉地区，系哈默斯利盆地含铁建造（BIF）。FMG所属Cloudbreak和Christmas Creek 铁矿都属于高品位的氧化含铁建造（BIF）（Banded Iron formations）。 矿石类型Cloudbreak和Christmas Creek铁矿的矿石均属氧化型矿石。矿石中铁矿物主要为假象赤铁矿、微片状赤铁矿、针铁矿（即褐铁矿）和赭状针铁矿。矿石储量和资源量：Chritmas Creek铁矿和Cloudbreak铁矿矿石储量的计算结果列于表4，表5则为不同品级矿石的储量。,1.智能采矿,澳大利亚FMG公司,采矿新工艺新设备,Cloudbreak和Christams Creek铁矿为缓倾斜矿层，倾角25，矿层厚310m，矿岩松软，按矿床赋存条件和产状，适用于露天开采，同时剥离适用内排土方式。采矿采用条带开采，矿床划分为若干采区，采区长300m，宽200m，形成一条长达4KM的条带，采矿起始点先剥离。 最初开始的第一条带采区用传统的矿运方式开采，剥离废石用斗轮铲，废石装入汽车运到露天矿外的废石场。矿石用表面采矿机回采，将矿石装入汽车运到与选厂以及场外基础设施相连的地面运输系统。矿层内废石亦用表面采矿机回采，废石装入汽车运到露天矿废石场。,1.智能采矿,澳大利亚FMG公司,第一条带的覆盖层剥离完后，开始第二条带的开采作业，第二条带用斗轮铲采掘废石，废石通过移动式堆料运输机，排放到第一条带采矿后形成的采空区，即实施内排土，以此顺序进行露天开采作业,第二条带采矿与第一条带采矿作业相同,采掘设备主要是表面采矿机。该设备通常应用于采煤，尤其适合于选择性地开采水平或缓倾斜厚矿层,采矿新工艺新设备,1.智能采矿,澳大利亚FMG公司,矿山采矿状况,可自由开采多个埋藏浅而宽的矿体矿体特征：（1）表层覆盖层易挖掘，剥离成本低（2）矿床稍有起伏，波浪形- 典型的倾角为2 5（3）矿床厚度 3 20 米（4）多个工作面同时开采有助于高产量和灵活配矿,1.智能采矿,澳大利亚FMG公司,表面采矿机产品 原矿粒度分布均匀,1.智能采矿,澳大利亚FMG公司,表面采矿机在紧张工作,1.智能采矿,澳大利亚FMG公司,采矿生产现状,1.智能采矿,澳大利亚FMG公司,FMG公司露天采场,1.智能采矿,澳大利亚FMG公司,矿石运输方式,运输系统将会沿着Cloudbreak和Christmas Creek矿床的整个走向长度延伸。当前在采场、采场至选矿厂以及从Christmas Creek铁矿到Cloudbreak铁矿，矿石均采用卡车运输。采场卡车的载重量为100吨-200吨,地面联合运输系统是用1400mm宽的胶带机将矿石从Cloud break矿和Christmea creek矿采区运输到位于Cloud Break的破碎和筛分车间。胶带机的设计能力为6500t/h,速度为5.86.4m/s,1.智能采矿,澳大利亚FMG公司,FMG公司矿山装矿站,1.智能采矿,澳大利亚FMG公司,连接港口的铁路,1.智能采矿,大台沟铁矿-井下采矿,（1）矿体为较坚硬的赤铁石英岩和磁铁石英岩，矿体完整性及稳定性较好,（2）大台沟铁矿矿体埋藏很深，矿体控制最深处为2010.02m（标高-1787m），在-1800m标高以上资源量可达49.57亿t，其中-1250m以上为12.64亿t。平均品位Tfe：33.21%,（3）矿山规模：在-1250m阶段矿山总设计规模为6000万t/a，并分两步进行建设，一期建设规模为3000万t/a，二期规模为6000万t/a,（4）采矿方法：无底柱分段崩落法,（5）开拓系统：竖井开拓方案,1.智能采矿,大台沟铁矿-井下采矿,矿体赋存形态,1.智能采矿,大台沟铁矿-井下采矿,大台沟铁矿开拓系统立体图,1.智能采矿,大台沟铁矿-井下采矿,采用瑞典智能采矿方法,1.智能采矿,大台沟铁矿-井下采矿,1.智能采矿,大台沟铁矿-井下采矿,1.智能采矿,大台沟铁矿-井下采矿,1.智能采矿,大台沟铁矿-井下采矿,1.智能采矿,大台沟铁矿-井下采矿,1.智能采矿,大台沟铁矿-井下采矿,1.智能采矿,大台沟铁矿-井下采矿,1.智能采矿,大台沟铁矿-井下采矿,2.深井开采,现在随着矿山工业发展，部分矿山转入深井开采，还有一些新矿山矿体埋深矿在1000m以下，本身就是面临深井开采，井深达到多少米就算深井，没有界定，俗称千米竖井就算深井开采了,我国千米地下矿开采深度,据称世界上超千米深的矿山有100多座，最深的达4000m,2.深井开采,采矿方法,（1）充填法，如南非south Deep金矿和West Dricfoven 金矿,（2）空场法崩落法，如乌克兰克里沃洛格矿区和美国圣曼纽尔（san Nanuel )铜矿,深井开采主要技术难题，一是岩爆的预防和控制，一是井下环境控制，降温，对这些问题， 我国矿山企业、科研单位和高等院校都已立项开展专题研究,2.深井开采,2.深井开采,2.深井开采,2.深井开采,2.深井开采,2.深井开采,井深2000米时的成本,在-2000米水平延伸主井成本为7万美元/米、平巷掘进成本为 0.15万美元/米，矿石开采成本为15美元/吨,2.深井开采,2.深井开采,2.深井开采,2.深井开采,美国亨得深钼矿 -地质,2.深井开采,美国亨得深钼矿-采矿,2.深井开采,美国亨得深钼矿-采矿,2.深井开采,美国亨得深钼矿-采矿,2.深井开采,美国亨得深钼矿-采矿主体设备,平巷掘进行深孔凿岩设备均采用Atlas公司的产品，铲运,设备采用Cat R1700G型16t铲运机和72t侧卸式卡车,2.深井开采,美国亨得深钼矿-应对通风、排水、地温及岩爆问题的措施,2.深井开采,南非和谐金矿,矿山靠近南非豪登省和西北省，矿山年产量100万t,2012年处理量119.7万 t,黄金产量5633kg, 平均品位4.71克/t,营业收入29900万美元，利润11400万美元经营成本1046美元/吨,2.深井开采,南非和谐金矿,提升系统 和井下运输,Kusasalethu金矿设计二段竖井提升系统，第一段竖井深度为68水平（深度为2074m），第二段盲竖井深度为64-102水平（深度为1159m）。竖井直径为9m。井筒装备四个罐笼、两个箕斗，互为平衡。其中两个罐笼可承载 12人，罐道梁为二根刚性罐道梁，钢丝绳直径为32mm；另外两个罐笼可承载35人，罐道为三根刚性罐道，钢丝绳直径为42mm；箕斗配有4根钢丝绳，直径为53mm，并有两根刚性罐道。卷筒直径为4.5m。罐笼运输速度为13m/s，箕斗提升速度为15m/s。设计钢丝绳安全系数为5。钢丝绳在应用之前，先采用10%的预张力。单根钢丝绳卷筒为缠绕式（卷筒允许缠绕层数为4层），便于润滑、镀锌防腐。井下运输一般采用710t的蓄电池电机车，配2-3m3的侧卸式矿车。主平巷断面形状为矩形，断面尺寸为45m2，管缆全吊挂在巷道上部,2.深井开采,南非和谐金矿,开拓（采准）巷道支护,开拓巷道支护形式主要有锚网支护、长锚索支护。巷道进行全断面支护，采用水泥药卷锚杆，锚杆直径16mm，长2.5m，梅花形排列，网度1.21.5m左右。金属网为镀锌钢丝，编织成网状，网孔尺寸为60mm60mm；在金属网外采用钢索（筋）连接各锚杆形成网状。由于巷道地压较大，现场考察发现采用此类支护部分地段，巷道壁岩层已全部开裂脱落，拆除后重新进行支护。在地压较大的地段，采用锚网+长锚索支护，长锚索直径约18mm,长5m,2.深井开采,南非和谐金矿,通风与降温,采场工作面温度在不采取通风降温措施的情况下可达5060。根据南非有关法律规定，工作点温度不得超过30，矿山设计将工作面温度控制在28以下，以此可大大提高工人的作业效率,2.深井开采,南非和谐金矿,该矿通风降温系统主要利用矿井主通风系统，对入井空气进行预冷，通过制冷机热交换器压入式风机将进入井下的空气冷却至4。局部降温主要是工作面的降温，采用水风冷方式，供水系统为一密闭循环系统，自井下返回的热水首先在地表采用散热塔进行预冷，而后通过制冷机将水冷却至4送入井下，再通过局扇输送至采场工作面，以达到降温通风目标,通风与降温,2.深井开采,南非和谐金矿,通风与降温,3.现金流采矿,现金流（Cash Flow Mining )采矿，意思就是采矿必须赚 钱,当前，世界各国地下矿多是采用竖井提升，而其主运输水平则多用电机车运输。这种垂直与水平双向开拓系统的主要优点是自动化程度高，每吨矿石运输成本低，特别是深井采矿更是如此。但其缺点是基建工程量大，建设周期长，投资多，出矿晚。如在瑞典，一座550m,竖井提升系统，估计施工期要5年，加上初期的金刚石钻探和地质研究工作，总计要7年时间。今后在机械化自动化采矿设备大发展的情况下，如改用斜坡道开拓运输系统，则经济上见效快。因此21世纪，可能会出现斜坡道代替竖井的趋势，对此瑞典基律纳电气有限公司的林德斯托姆称之为：现金流采矿“（Cash Flow Mining）,其开拓系统见下图,3.现金流采矿,3.现金流采矿,【实例 】一座新矿山，矿体厚18m,长680m,倾角60，年产矿石100万t,废石20万 和，矿岩体重2.8t/m3。采矿年下降30m第一方案用竖井开拓，地下设破碎站，竖井直径6.5m,整个施工期为82个月，总投资1.093亿克朗。第二方案用斜坡道开拓，地上设破碎站，斜坡道用基律纳电动汽车运输。整个施工期为39个月，总投资3940万克朗。比较结果表明：采用斜坡道开拓系统，施工期短，可提前4年投产 ；投资少，可节约投资60%,4.水力提升,传统的地下矿提升方式，多用箕斗，罐笼或胶带输送机这一机械提升方式，如今国外一些学者专家则提出了用水力提升的新概念。,德国普 鲁萨格（Preussag)金属公司从1984年开始水力运输与提升矿石的研究与开发工作。它将巷道内高浓度浆体水平运输技术与传统的低浓度浆体竖井垂直提升技术结合起来，在井下采掘工作面附近将矿石粉碎并调成高浓度浆体，水平泵送到竖井，在井下用高压泵将高浓度矿浆直接而连续地注入水流中稀释。稀释后的矿浆经竖井垂直管道输送到地表。矿石经脱水后，送往选矿厂。试验结果和经济计算表明，水力提升矿石与机械提升相比，运输费用较低；如在新建矿山应用，还可减少井巷工程的投资。,4.水力提升,瑞典吕勒欧（Lulea)大学教授A,塞尔格伦1987年在第13届世界采矿大会上也提出了水力提升矿石的设想。即矿石在地下进破碎和磨矿，然后用泵场扬送到地面选矿厂，取代传统的机械提升系统和坑内排水系统。其基本设想如下图所示，从图中可知，地下矿的水力提升系统包括采矿作业和选矿加工作业两部分，即采出的矿石必须在井下先进行破碎和磨矿，然后把矿浆泵送提升到地表。,水力提升的主要优点是，不需要开凿新的竖井就可增加提升能力，而用传统的机械方法增加提升能力，则不仅投资大，而且时间长。至于提升矿石的费用，水力提升也比机械提升低廉。,4.水力提升,4.水力提升,吕勒欧大学曾以两种不同类型 的矿山为例，对水力提升和机械提升的费用进行过对比研究。【第一例】假定是一座年产40万t的浅生小型硫化矿，目前主运输水平在地表以下300m,矿井用斜坡道延深150m,即矿井总深度为450m,如图所示。水力提升系统的泵送费用（包括投资、能耗和维修费），使用隔膜泵时为1.18克朗/t,如使用离心泵时则为1.1克朗/t; 若考虑人员工资，矿浆贮存，搅拌装置和管道等费用（估计为2克朗/t)，则水力提升总费用为3.13.2克朗/t。如采用传统的机械提升方式时，由汽车（或胶带机）运到300m主水平的费用估计为56克朗/t,机械提升到地表的电费约0.5克朗/t,即机械提升的总费用为5.56.5克朗/t.因此，水力提升费用比机械提升费用几乎降低一半。,4.水力提升,【第二例】假定是一座年产1900万t的大型铁矿，矿井深度为800m。如采用水力提升时，矿浆的泵送费用（包括投资）、能耗和维修费）为1.52克朗/t; 人员工资、搅拌槽、岩硐和控制装置等费用估计为0.9克朗/t; 井下磨矿的费用估计为1.2克朗/t；即水力提升的总费用为3.6克朗/t。根据有关资料，大型地下矿用传统机械提升矿石和排水的费用为3.53.7克朗/t。因此，在大型深矿井中，水力提升的总费用也仅仅相当于传统的机械提升费用。,5.深海采矿,大约120年前，在深海发现了锰结核，但未引起人们的注意。第二次世界大战后，人们忧虑矿物资源消耗增大，怕导致资源短缺，甚至某些资源完全枯竭。有鉴于此，采矿工业部门开始勘探海底潜在的资源。先是在红海发现了金属矿泥，后在太平洋、印度洋发现了锰结核，它除含锰外，还含有铜、镍和钴。近年来，美国，加拿大、日本、法国、意大利、英国、比利时、荷兰、原苏联和印度等国先后开展了海底采矿的试验研究。,目前最引人瞩目的锰结核贮存在太平洋夏威夷和墨西哥之间的克拉里昂一克里帕顿区（Clarion-Clipperton Zone)。此区水深42005500m,锰结核覆盖量525kg/m2; 金属含量：锰25%30%；铜1%1.5%；镍1.3%1.7%；钴0.2%0.3%。锰结核总储量为300亿t。,5.深海采矿,我们知道：地球表面，海水覆盖面占一半以上，因此有人提出地球这个名称应改为海球。在深海海底是地圈与水圈之间的界面，这个界面是半液化沉积层（Semiliquid layer),其厚度变化在510cm之间，平均占沉积物的15%，它的剪切强度为200400Pa,下部沉积层剪切强度为210kPa。锰结核在半液化层中生成，在半液化层中间和由半液化层固结生成的处于下部，由深海海水水解生成的处于上部，结核稀疏地共生在该沉积层中。半液化层含有80%100%的海底生物。了解锰结核形成的状态，对研究海底采矿是非常重要的。,5.深海采矿,1978年大洋采矿公司在夏威夷5000 m深的太平洋海底进行了开采试验，成功地将锰结核连续地从海底提升到改装的塞德克445号石油勘探船上，锰结核经管道被泵提升到船载容器中，小时泵送量20t,共采1000t。采集的锰结核送到加拿大一家加工厂冶炼，并证明金属可以回收，开发锰结核是可行的。1979年大洋采矿公司又在红海进行了开采海底金属泥的试验。,5.深海采矿,一般的海底采矿流程如下图所示，这是法国海洋开发研究所设计的。,试验条件：容积固体液体比例为12%，提升能力为500t/h。,5.深海采矿,这种海底采矿系统包括：,有一个集矿机，长18m,宽51m,高5m,重330t,水下重量为78t,依靠履带沿海底移动，其速度为0.65m/s。集矿机通过6个吸入装置采集结核，这些吸入装置每次可采集12m宽，通过挠性管分选和泵送结核。设计能力为600t/h,有一条内径382 mm、长600m的挠性管将集矿机与刚性提升管连接起来，呈可伸缩拱状，可使集矿机偏离浮动平台，避开障碍物,有一条钢管，长4800m,由内径382 mm、长27m管段组成，由位于水面下9001200 m之间的4台轴流泵进行泵送，每台泵的输送压力为240kPa,每台泵重27t、高15 m、直径1.1m容积固体液体比例为12%，提升能力为500t/h,5.深海采矿,有一个半潜式“双体船”平台，这个平台长110 m、宽70m、高40m、吃水深22 m。它将控制集矿提升作业，以及集矿机的移动和动态定位和牵引，结核的分选和运输。它在运输中的排水量为28600t,在仓后作业时的排水量为41600t.半潜式“双体船”平台中的锰结核，通过300m长的挠性管转运到运矿船上，运矿船计划载重为6万t,这种海底采矿系统包括：,5.深海采矿,据法国初步计算（按1988年价格），上述海底采矿工艺系统总投资为9.5亿美元，每年回收150万t(千重）锰结核。每年生产费用总计2.41亿美元，其中：采矿5490万美元，运输3320万美元，冶炼15290万美元。,锰结核区域是国际海底管理局筹备委会划给法国的先驱开采区。距檀香山3000km, 面积75000km2,平均水深4800m,结核矿埋藏于表面沉积物中，沉积物中松散的软泥，抗剪强度5kPa,采集的锰结核由运矿船经巴拿马运河运到法国。,5.深海采矿,据预测，20052010年的金属价格；硅锰铁合金中的锰为0.65美元/Kg; 镍为8美元/kg; 铜为2.1美元/kg; 钴为15美元/kg。据此计算，开采海底锰结核的税前内部投资收益率将为15.5%，这是工业部门可以接受的。,海底采矿是21世纪采矿的新课题，我国已经列入研究项目。由国家海洋局牵头，各有关部门研究人员参加，预计不久的将来会取得实际的成果。,6.月球采矿（mining in space),2003年10月15日9时，宇航员杨利伟乘坐中国“神舟5号”航天飞船升空，在飞行21小时之后，于6月16日6时38分在内蒙古平稳安全着陆，从而使我国继前苏联和美国之后成为第三个能独立开展载入飞行的国家，举国欢呼，引世人关注。,“神舟5号”发射成功之后，我国相继于2005年10月12日9时“神舟6号”飞船成功发射。2008年9月25日21时“神舟7号”飞船成功发射，翟志刚、刘伯明和景海鹏三名宇航员实现了出舱活动。2011年11月1日5时“神舟8号”飞船成功发射，与之前发射的“天宫一号”空间交会对接，虽是无人飞行，但有形体假人随之上天。,6.月球采矿（mining in space),2012年6月16日18时37分“神舟9号”飞船升空，6月18日刘旺、景海鹏与刘洋三名宇航员完成“神舟9号”飞船与“天宫一号”自动对接，6月24日又完成手控交会对接和空间试验任务，6月29日胜利返回地面，这标志着中国航天技术进一步成熟，我国计划2020年将建成自己的太空家园。,我们在欢庆我国航天事来取得巨大成功之际，矿业界的同仁应该设想和研究到月球上去采矿的课题了。月球上有着丰富的资源，这些资源按照联合国宪章原则，归属世界人民所共有。当然，谁先登上月球，谁就占有了资源，就有权优先开发。,6.月球采矿（mining in space),月球上赋存有宇宙燃料3H，估计有100万吨。日本人曾经测算过，1t3H与重氢核取变反应产生的能量为61017J，如果有6t3H就可以满足日本一年的电耗。,我国的能源特别是石油资源短缺。现在我国每年进口石油20000万吨，今后我国将成为世界第一大石油进口国。我国人口占世界总量的21%，但石油资源却只占世界总量的2.3%；消费量占6%，目前每年还在以4%的速度增长，能源将成为我国国民经济发展的瓶颈。将来如果我们登上月球，去月球回采3H为我所用，一切便迎刃而解。现在世界能源总需求量达3.31020J，其中90%来自碳素燃料，每年生成CO2高达180亿吨，从而招致地球变暖及酸雨等环境问题。将来石油资源也会枯竭，如果人类能够实现去月球回采3H，人间何愁能源馨。,6.月球采矿（mining in space),到月球去采矿难度很大，需要高科技。月球在夜间或阴影地区的温度为-170，白天为110，温差极大，且灰尘阻挡视线，此外低重力引起的稳定性和附着摩擦力也需注意。在月球上采矿，设备不能太重，用人不能太多，以减轻航天飞船运载的负担。因此，自动化、遥控等高科技技术是绝对需要采用的。,国外航天专家曾设想在月球采用露天开采和坑内开采，回采3H带回地球做能源。回采月球上钛铁矿能获取氧，回采月球风化的表土层能获取氢，从而得到在月球上维持生命的元素空气、水和燃料，如果在月球采矿作业获得成功，在月球上的人会越来越多，需要考虑人如何在月球上停留较长的时间.将来还要进一步实现由月球再登上火星。,6.月球采矿（mining in space),到月球采矿，使用露天开采方法有3种可行方案,（1）用铲运机配松土器，松动土壤或用炸药爆破；（2）用反铲配汽车；（3）用移动式挖掘装载机和独立的运输汽车。,6.月球采矿（mining in space),但无论运用哪种设备，都需要解决以下问题：,（1）注意做好微陨石碰撞的防护；（2）充分考虑低重力下的稳定性；（3）在月球上就地取材制造炸药；（4）有关设备必须能够 实现自动化遥控并能用机器人操作；（5）设备要用高强度和高耐久性的材料制造，可以在真空或低温条件下工作；（6）能源可考虑采用蓄电池、燃料电池或辐射能源。,6.月球采矿（mining in space),到月球去采矿，使用地下开采方法，也有2种设想方案,（1）机械式岩石挖掘 （2）岩石热力破碎。其中，凿岩破碎可用冲击锤、连续采矿机、巷道掘进机、螺旋钻、微波破碎和超声振动等。,6.月球采矿（mining in space),对于地下开采设备，其要求与露天开采设备相同。现在地球上使用的采矿设备不适用于月球采矿，如同研制航天器设备一样，月球采矿设备也需要重新开发研制。,在月球上实行地下开采法比露天开采法优点多：人在坑内作业，可以防止陨石袭击、防止辐射，减少真空和温度的影响，采矿作业结束后，可用微波熔化和化学涂层的方式，将坑道密封，并把坑道改成居住场所、工作站或维修站。,6.月球采矿（mining in space),以前一提到月球上采矿，人们总认为是太遥远的事情，是畅想。但如今，随着我国“神舟9号”载入飞船的成功发射升空和顺利返回地球，我们应该对去月球采矿有新的认识，应将月球采矿提上议事日程，列入“十二五”及下一个五年科技攻关计划，并组织专家进行攻关。,让我们大家共同期待着到月球上去采矿的设想早日实现！,谢谢！,