矿山机械低碳环保发展模式及关键技术分析

矿山机械低碳环保发展模式及关键技术分析

原英君

山东黄金矿业（莱州）有限公司三山岛金矿 , 山东烟台 261400

摘要：在采矿过程中，机械的作用是分不开的。机械化作业不仅可以提高采矿效率，节约时间成本和资金成本，而且可以提高矿山生产能力，为矿山企业创造更多的经济效益。然而，在机械的使用过程中，它会消耗大量的能源，并释放出一些污染环境的物质。本文研究了矿山机械低碳环保的发展模式，探讨了其关键技术，使矿山开采符合可持续发展理论。

关键词：矿山机械；低碳环保；发展模式；关键技术

导言：矿山机械是一种直接用于矿山开采和丰富选矿作业的机械，包括广义的探矿机械、采矿机械和选矿机械。矿山机械服务于矿炭、化工、建材、冶金等国家基础工业部门，在国民经济发展中发挥着重要作用。进入21世纪，我国矿山机械在快速发展的同时，也面临着一些严重的环境问题。例如，在采矿机械的使用中，经常使用柴油机为其提供动力。众所周知，柴油发动机不仅产生大量噪音，而且产生有害的排放物。二氧化碳是废气的主要成分。在矿山机械的维护保养中，很容易产生废弃物和电磁辐射。由此可见，传统的矿山机械发展模式碳排放量大，环境污染严重。坚持可持续发展战略，实现矿山机械低碳环保发展模式迫在眉睫。矿山机械低碳环保发展模式的意义在于：（1）响应国家节能减排的号召，发展低碳经济，实现经济、社会和自然环境的和谐发展；（2）降低企业成本，提高企业的市场竞争力，有利于提高企业的经济效益，参与行业竞争；（3）利用先进技术和尖端制造技术，实现矿山机械的低碳环保发展，进而推动技术和工艺向前发展。

1矿山机械存在的问题

1.1矿山机械存在的安全问题和整改措施

随着社会的进步和科学技术的飞速发展，矿山设施设备得到了很大的改善，但与其他发达国家相比，还存在很大的差距。虽然许多矿山引进了先进设备，但由于文化素质相对较低，许多矿山职工对先进设备的操作和使用还没有完全了解。他们不能很好地利用设备的某些功能，不能及时进行设备维护保养，如果许多矿山机械设备在重载、高速等环境下工作存在固有的安全隐患，不能及时发现，就可能引发安全事故，并对其作业和周围人员造成伤害，造成严重伤亡。因此，必须高度重视矿山机械的安全问题，认真分析操作人员操作过程中可能存在的问题，及时纠正不良工作习惯，加强对操作人员的培训，定期进行设备维护保养，降低设备事故率，建设安全生产设计矿山机械系统等，始终牢记“安全第一”的理念，并付诸实践。

1.2矿山设备维修管理存在的问题和解决措施

设备是矿山生产的主要工具。矿山机械设备的可持续经营和管理目标的实现将直接影响到矿山机械设备的可持续发展。设备维修管理中存在的主要问题是：设备监控落后、设备检验质量不高、备件管理不到位、设备维修安全注意不够等，要深刻反思和分析设备维护管理中存在的各种问题，提出解决办法，长期做好设备的维护管理工作，保证设备的正常运行，延长设备的使用寿命。

2矿山机械低碳环保关键技术

2.1节能技术

矿山机械是采矿中必须使用的设备。它消耗了大量的能源，同时也释放了大量的二氧化碳，这是导致温室效应的主要气体。矿山机械的主要设备有三种：制砂设备、研磨设备和破碎设备。因此，为了提高矿山机械的节能水平，有必要对这三类设备实施节能技术。例如，可以选用冲击式破碎机，在产量相同的情况下，其能耗最小，破碎效率相对较高。磨矿机可选用欧洲MTW系列梯形磨矿机，可节约大量电能，实现自动磨矿。破碎站可选用履带式移动破碎站，可实现接收、破碎、输送一体化作业，不仅大大提高了工作效率，还可节省25%的燃油。

2.2环保维修技术

在矿山机械的使用中，不可避免地要进行维护保养。目前，环保维修可以通过以下技术实现：一是虚拟维修技术，通过计算机技术和软件技术的应用，实现矿山机械的远程操作。当需要维修保养时，也可以远程进行，这种技术不仅可以提高矿山机械的维修效率，而且可以避免人工维修中的电磁辐射。二是热喷涂新技术，针对矿山机械在使用过程中的磨损零件，实施喷涂修复作业，对报废零件进行再利用，达到节能的目的。第三，绿色切削技术主要是对滚磨齿轮的虚拟零件进行处理，以提高具有回收价值的废弃物的利用效率，并在处理过程中提高其环保性，最终减少矿山机械维修对环境的污染。

3矿山机械低碳环保发展模式

在传统矿山机械的发展模式中，机械的生命周期包括设计制造、使用、维护和最终报废。低碳环保发展模式下的矿山机械生命周期与传统模式最大的区别在于，当矿山机械使用年限到期，面临报废时，将进行回收再制造。

3.1设计制造环节

3.1.1可拆卸性

面向拆卸的设计是一种使产品易于拆卸，并能从材料回收和零件再利用中获得最大利润的设计方法。只有在设计阶段考虑可拆卸性，才能保证矿山机械使用期满后，拆除工作量小，机械部件不受损坏。如果去除的材料有价值，也可用于二次加工，实现高效回收。

3.1.2材料选择

材料是矿山机械制造的基础。矿山机械能否实现低碳环保运行，材料是关键。矿山机械一般又大又复杂，所以在制造过程中应使用各种不同的材料。这些材料的选择不仅要满足矿山机械的技术功能，还应具有以下共同特点：（1）无毒无害，对环境的负面影响小；（2）易于回收利用或可降解可再生；（3）材料之间的相容性好。

3.1.3制造工艺

矿山机械的制造过程也可能对环境造成污染和破坏。因此，我们应该采用绿色制造技术，有效利用材料和能源，在制造过程中尽量控制废物的产生，减少二氧化碳的排放。在选用环保型制造工具和加工设备的基础上，改进制造工艺，简化加工工序，如粉末冶金、压铸、锻造、干切削、低温切削、高速磨削、钻孔、无氰电镀等。

3.2矿山机械的使用环节

3.2.1低噪音

噪声是矿山机械最严重的环境污染之一，它不仅造成了噪声的生产环境，而且严重影响了矿山工人的身心健康。根据矿山机械噪声产生的原因，噪声可分为以下两类：（1）机械零件振动、相互碰撞或摩擦引起的机械噪声；（2）压力变化和流体流动引起的流体噪声。振动筛和破碎机是矿山机械噪声的来源。针对噪声产生的原因，矿山机械生产企业应积极采取相应措施：选用双模双压角齿轮，或采用双排齿轮；减小应力幅值和振幅；控制沿矿山机械结构的能量流动和传递。除了从噪声源采取措施消除噪声外，我们还可以在隔声、消声器设计和制造等方面进行研发。

3.2.2防泄漏

矿山机械泄漏一般是指由于管道接触点不严密、密封面过于粗糙或光滑、连接部位间隙大、密封圈老化或质量不合格、油温过高等问题造成的液压系统泄漏。漏油不仅影响了矿山机械的正常运行，浪费了石油资源，而且对矿山机械使用区域的环境产生了负面影响，而不可生物降解的液压油可能引发火灾。因此，防漏是矿山机械低碳环保发展模式的重要组成部分。为防止漏油，必须从密封方面入手，利用先进的科学技术和优良的制造工艺，提高设备的密封性能，努力将漏油量降到最低。但是，泄漏的原因并不是唯一的，目前的密封技术水平也有一定的局限性。因此，当矿山机械密封性能提高到一定程度时，可能会因突发性问题而发生泄漏。要使矿山机械完全环保、清洁，就要大力推广水液压传动和植物油等生物可降解液压油的应用。水压传动主要采用淡水、海水等天然水作为液压工作介质。它能有效地节约能源，即使有一些泄漏，也不会对环境造成太大的污染。可生物降解液压油由植物油、聚乙二醇和合成酯组成。它不仅能维持矿山机械液压系统的正常运行，而且其消耗的产品清洁无污染。

3.2.3少粉尘

矿山机械在运行中不可避免地会排放大量粉尘。粉尘不仅污染了矿山机械作业场所的环境，而且在工人吸入粉尘时对人体造成危害。因此，要发展低碳环保的矿山机械，必须对粉尘排放进行有效的局部控制，创造清洁、绿色的作业环境。一般的粉尘防治设备为脉冲袋式除尘器和旋风除尘器，可显著降低粉尘浓度。同时，还可采用细水雾除尘和静电除尘技术，除尘效率高，一次可净化更多气体，结构简单，能耗低。另外，由于粉尘飞扬，如果粉尘被细水雾润湿，污染可以大大减少。根据这一思想，我们可以在矿山机械的排矸结构上设置一个专门用来加湿粉尘的水道。由此可见，粉尘虽然是现阶段矿山机械作业中不可避免的伴生物，但不能从源头上彻底消除，但可以通过多种方法将污染和对环境的破坏降到最低。

3.3矿山机械的维修环节

在矿山机械的运行中，由于操作不当或设备本身的原因，或多或少会发生故障。传统的设备维修一般会产生固体废弃物和电磁辐射污染，不仅破坏环境，还会对维修人员的健康造成不利影响。低碳环保的维护过程应以提高资源综合利用效率、最大限度地降低环境污染程度为基础。在节能减排、降耗的条件下，矿山机械可以恢复正常运行。

3.3.1废弃物处置

矿山机械维修过程中产生的废弃物是指报废的零件、切割、研磨过程中产生的碎屑和一些废弃的垃圾。传统的垃圾处理方式是直接焚烧，这样会产生大量的碳排放。从低碳环保的角度出发，垃圾处理措施包括：（1）对养护过程中产生的固体废物按不同类型进行分类存放，有利于垃圾分类处理。如危险废物无害化处理，一般无害化垃圾处理；（2）加快垃圾处置产业化，大力推进垃圾科学化处理，减少不必要的焚烧。

3.3.2防电磁辐射

现代矿山机械表面修复技术主要有：高频感应加热、等离子喷涂、超声波焊接等，这些维修技术的优点是可以快速有效地修复设备，但缺点是存在电磁辐射污染。电磁辐射是一种电磁波。垂直磁场和电场根据不同的时间释放能量。人类作为一个有机体，含有许多生物电活动，这些活动对吸收的电磁波很容易做出反应。由此可见，电磁辐射会对维修人员的健康造成极大危害。因此，在维修过程中必须采取以下防辐射措施：（1）利用金属屏蔽辐射在一定空间范围内控制电磁辐射的影响，并将屏蔽金属体接地，以避免二次辐射，提高屏蔽效率；（2）在辐射区放置能吸收电磁辐射的材料，减少辐射污染；（3）研究远程遥控维修技术，使维修人员远离辐射场所，完成维修工作。

3.4回收再制造环节

矿山机械回收再制造实际上是矿山机械环保维修的一个更深层次的发展。采用先进的科学技术，以废旧机械具有回收价值的零部件为原料，进行二次加工改造升级。回收再制造的工艺流程是：首先对报废的矿山机械进行拆解清洗，然后对零部件进行检测，筛选出具有剩余利用价值的设备零部件。对于一些可以直接重复使用的零件，如螺钉，清洗后进行分类摆放，便于日后直接使用；对于其他需要加工、修理后才能再次使用的零件，如箱体、轴身等，应进行处理、修改或修理，质量合格后重复使用。传统的处理废弃矿山机械的方法是将机械零件返回炉内炼钢。这种回收再制造方法不仅节约了炉膛燃烧所需的能量，而且充分利用了报废机械的剩余价值。最重要的是减少碳排放，避免循环冶炼对大气的污染。另外，据统计，以废旧矿山机械零部件为基础的再制造能耗为完全制造新产品“白手起家”能耗的50%，原材料消耗仅为新产品制造能耗的三分之一，劳动消耗量为60%。因此，矿山机械的回收再制造符合低碳经济和可持续发展的趋势。

结束语

综上所述，在采矿、运输和生产过程中，会使用一些机械设备，在这些机械设备的使用和维护过程中，会产生对环境造成污染的物质。因此，为了响应节能环保和可持续发展的号召，尽可能降低环境污染程度，矿山机械必须实行低碳环保的发展模式，在矿山机械的设计、使用和维护中采用相应的节能环保技术，促进矿业可持续发展。

参考文献

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[2]杨娟娟。坚持绿色环保设计理念加快矿山机械设计改进[J]。建筑工程技术与设计，2014，（20）：918-918.

作者简介：原英君（1972.12）性别：男，籍贯：山东省莱州市，学历：专科，职称：机械工程师，研究方向：矿山机电。