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以瑞典基律纳铁矿发展经验为参考——我国深地矿山转型需关注无人化降本、绿色溢价提

日期:2025/10/28
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我国铁矿资源经多年开采,浅部易采资源逐步枯竭,大量矿山正转向地下开采、甚至深井开采。近年来新建的思山岭铁矿、西鞍山铁矿、大台沟铁矿、陈台沟铁矿、司家营铁矿等大型铁矿(千万吨级),均为地下开采,且思山岭铁矿和陈台沟铁矿的开采深度都超过1000米,其他几个矿山也都超过600米。

瑞典基律纳铁矿作为全球开采多年的大型地下深井铁矿,累积了大量相关经验和技术。笔者认为,基律纳铁矿的经验和技术,可以供我国地下铁矿企业参考。

基律纳铁矿基本情况

基律纳铁矿位于瑞典北部北极圈内约200公里处(北纬67°50′),隶属北博滕省,是欧洲纬度最高的特大型铁矿基地。该矿铁矿石储量约为18亿吨,占欧盟铁矿总储量的89.2%,为欧洲最大铁矿;以高品位磁铁矿为主,铁含量为58%~70%,部分矿段超70%;矿体呈巨型脉状,南北延伸超5000米,延深超1000米,平均厚度90米。该矿自1898年开始运营,已经生产了超过10亿吨矿石。

基律纳铁矿年开采规模超3500万吨,采用无底柱分段崩落法开采(分段高度50米~55米),竖井+斜坡道联合开拓,3条竖井负责矿石提升与通风,无人驾驶设备经斜坡道运送人员、物资。主运输水平位于地下1045米,计划延伸至地下1365米,实现深部资源开发。基律纳铁矿中央集控系统远程监控生产全流程(产量、设备状态等),AI动态优化开采顺序,井下仅留检修人员,已成为全球地下矿“无人智能采矿”标杆。

基律纳铁矿FOB(离岸价)成本约为60美元/吨,其中开采作业成本占比约为60%,主要原因为采矿作业深度达1450米~1500米,通风、排水、提升能耗成本显著增加;智能化设备(无人凿岩台车、遥控铲运机等)投入推高折旧费用(单台设备投资超百万美元);北欧高薪资水平下,技术人员与设备维护人员成本高。

其生产成本虽高于四大矿,但其通过品质溢价(铁含量超70%)、球团加工增值及绿色转型合作(作为瑞典钢铁集团氢冶金核心原料,销售溢价较高),可保持较强竞争力。

基律纳铁矿主要经验

一是发挥科技引领作用。基律纳铁矿的科技创新引领工作主要围绕智能化开采、深井工程优化和绿色生态发展3个方面。

在智能化开采方面,该矿建立智能化采矿技术体系,建设全流程无人化作业系统。基律纳铁矿已实现凿岩、装载、运输等核心环节的无人化操作;同时,采用AI决策与动态优化,通过三维地质模型实时分析矿体结构,动态调整开采计划,将矿石贫化率从10%降至8%,资源利用率提升15%;中控室集中监控产量、设备状态等数据,自动生成排产方案,减少人工干预。

在深井开采技术创新方面,该矿实现联合开拓与高效运输,采用“竖井+斜坡道”联合开拓布局,主运输深度达1045米,通过硬化路面与折返式设计缩短物流路径20%;在井下1045米水平设置破碎站,矿石初步破碎后直输提升系统,降低转运能耗;同时,启用智能支护与安全保障,遥控混凝土喷射机与锚杆台车联动,实现巷道喷锚网支护自动化,支护效率提升40%;应用微震监测系统预警岩爆风险,近5年重大安全事故率为零。

在绿色生态发展方面,该矿针对极寒环境下降解污染物效率低的问题,正试验耐寒微生物修复技术;针对矿区光污染影响极光观测的问题,正研发低干扰照明系统;针对深部开采岩爆风险,优化微震监测系统。

二是做好技术标准输出。在装备标准化与全球推广方面,该矿自研的智能提升系统、遥控支护设备已输出至中国思山岭铁矿等深地项目,推动国际合作项目降本20%,中国本溪大台沟铁矿、力拓“未来矿山”计划均借鉴其自动化架构;主导制定深井自动化开采国际标准,被欧盟矿业协会采纳为技术范本。

在氢冶金价值链构建方面,该矿为SSAB供应70%以上高品位矿石生产零碳钢,获取15%~20%溢价,2035年氢冶金原料占比目标提升至50%;合作研发固体氧化物电解水制氢(SOEC)技术,降低绿氢制备成本。

三是重视智能改造。基律纳铁矿通过“设备无人化+数据网络化+决策智能化”三角模型,重构了传统采矿流程,实现“无人矿山”运营,建成全流程自动化作业系统(无人化采掘、自动化运输、自动化支护),实现中央集控与数字化管理、智能化决策等。

四是实现矿地和谐发展。基律纳铁矿通过“修复—防控—转型”三位一体策略,在资源开发与生态保护间建立动态平衡,为维持生态平衡,采取了涵盖土地修复、生物多样性保护、环境监测及社会协同等方面的综合措施。

五是开展系统降本增效。基律纳铁矿通过智能化升级、物流优化、能源管理及资源循与协同降本环四大核心措施实现降本增效,具体策略如下。

在智能化技术应用方面,该矿实现全流程无人化作业,采用无人凿岩台车(如SimbaW469型)、遥控铲运机(Toro2500E型)等设备,减少井下作业人员,降低人工成本及安全事故风险;单台遥控铲运机效率达500吨/小时,较传统设备提升30%以上;有轨自动运输系统(8列无人矿车)与胶带输送机协同,实现矿石连续装卸与运输自动化,减少运输环节人力投入。同时,该矿应用智能决策系统,应用三维定位仪、激光导航系统精准控制凿岩孔位,降低爆破损耗与矿石贫化率;通过数据模型动态优化开采计划,减少无效掘进工程量。

在物流与运输优化方面,该矿实现井下破碎与短距输送,在井下1045米水平设置破碎站,矿石初步破碎后直接通过胶带输送机运至提升系统,减少中间转运环节能耗;采用“竖井+斜坡道”联合开拓布局,设备与材料通过无轨车辆直达作业面,缩短物流路径;推动“绿色物流”转型,引入电池动力铲运机,降低柴油消耗与碳排放;与北欧港口共建“绿色物流走廊”,推行铁海联运,降低出口成本10%。

在能源结构升级与能效管理方面,该矿以绿电替代高碳能源,利用瑞典绿电占比98%的优势,逐步替换柴油设备为电动设备,减少能源成本波动影响;参与电网调峰,在电价低谷时段集中进行高耗能作业(如破碎、提升);进行工艺节能改造,简化高品位矿石(Fe>70%)磁选流程,降低选矿能耗。

在资源循环与协同降本方面,该矿实现固废综合利用,生产建材就地利用,降低外部采购成本(如传统混凝土支护材料);开展技术输出与标准化,将智能支护设备(遥控混凝土喷射机、锚杆台车)输出至全球矿山,摊薄研发成本;开发高溢价产品,增产球团矿(溢价8美元/吨~10美元/吨);为SSAB供应高纯矿石生产“零碳钢”,获取15%~20%溢价对冲能源成本;布局磷酸铁锂产业链,利用伴生磷资源,预计2028年建成30万吨电池材料产能,开辟新能源增长极。

对中国深地铁矿未来发展建议

基律纳铁矿以技术创新为引领,以智能化深井开采和绿氢冶金为双引擎,实现高质量发展,其经验表明:科学技术永远是第一生产力,深地矿山需以无人化降本对冲开采刚性成本,以绿色溢价突破资源经济性瓶颈,为同类矿山提供“安全—高效—低碳”三重转型路径。

强化技术创新引领作用。我国铁矿企业应加强技术创新工作投入,借鉴基律纳铁矿智能化开采与管理系统,并结合我国铁矿自身特点,推动符合我国铁矿实际的深地开采技术革新。重点在采矿全工序流程无人化自动化(降低成本、提升本质安全)、AI分析决策优化、深井地热、岩爆问题解决方案和采矿工艺相关技术参数优化等方面加大研发力量。若在某一共性领域取得关键技术突破后,还可对全行业进行技术输出,形成新的利润增长点。

加强与下游钢铁企业的合作。基律纳铁矿重视下游钢铁用户需求,为SSAB供应高纯铁矿石(Fe>70%)生产零碳钢,既可保证产品销路,又可获取15%~20%溢价。我国铁矿企业未来也应加强与下游钢铁客户的全方位合作,实现共赢发展。

重视系统降本增效工作。未来几年,铁矿市场将呈供应过剩加剧态势,铁矿石价格将波动下行,铁矿企业要想度过利润下降的时期,需结合自身实际条件,借助自动化、智能化、AI大数据等手段,从主要生产环节工艺技术装备优化、物流运输优化、用能结构优化,到高溢价产品研发与定位,开展系统降本增效工作,提升成本竞争力。

坚持绿色低碳发展道路。我国铁矿企业应坚持走绿色低碳发展道路,按照新矿产资源法相关要求,制订矿区生态修复方案,并按照经批准的方案进行矿区生态修复,能够边开采、边修复的,应当边开采、边修复;能够分区、分期修复的,应当分区、分期修复;不能边开采、边修复或者分区、分期修复的,应当在矿山闭坑前或者闭坑后的合理期限内及时修复。同时,企业应制订低碳发展规划,通过采用先进装备技术,以及使用风电、光电、地热等清洁能源,减少碳排放。

实现矿地和谐共生发展。我国铁矿企业应提前做好矿山开采项目与区域内城市适应性的前期研究工作及相关规划;加强地下开采与生态平衡的相关研究,提前优化设计方案并采取相关技术措施,尽量减少资源开采对周边环境的扰动。(中国冶金报)