冶金新技术及应用情况范文

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摘要：

本文概述了钢渣的来源、分类及钢渣的性质、矿物组成和物理凝胶性，并对钢渣的常用处理工艺进行了优缺点比较；对世界发达国家和我国的钢渣应用情况分别进行了详细的论述，进一步阐明了冶金渣综合利用是最具代表性的资源循环利用、节能、环保措施之一，也是钢铁工业实现健康、持续发展的一个重要保障。目前国内使用的钢渣处理方法各有优缺点，各钢厂要根据自身条件和具体情况围绕钢渣利用途径，进行处理工艺的选择。

关键词：

钢渣；处理工艺；钢渣应用

钢渣就是指在炼钢的过程中排出的各种熔炉渣，在经过高温熔炼后淬冷而形成的，主要是炼钢时的金属炉料中各种元素被氧化生成的氧化物、金属炉料带进的杂质、被侵蚀炉衬料和为调整钢渣的性质而加入的造渣物质，如白云石、铁矿石等组成。钢渣是在炼钢过程时的副产物，并且为钢铁行业的一种主要固体废弃物，它的数量约为钢产量的15%~20%，按这一数字计算我国每年要产生上千万吨的钢渣。钢渣按炼钢工艺可分为两种：电炉渣和转炉渣；按冶炼过程可以分为：初期渣、精炼渣；按形成的形态可分为：块状渣、水淬粒状渣和粉状渣。同时，随着钢铁工业的发展，钢渣产量的增加，钢渣的应用、环保、处理等问题也日益凸显。

一、概述

1.钢渣的性质钢渣性质随化学成分的变化而不断变化，同时冷却环境及化学成分不同也会造成钢渣的颜色、外观形态差异大。碱度低的钢渣呈灰色，碱度高的呈褐灰色、灰白色。钢渣松散不粘结，质地坚硬、孔隙较少。钢渣中含铁量较高，密度为3.1~3.6g/cm3，较难磨。钢渣的抗压性能很好，压碎值一般在20.4%~30.8%之间，而钢渣中转炉渣占了钢渣的绝大一部分。钢渣的主要化学成分有：Si02、CaO、FeO、A1203、Fe203、MgO、P205、MnO等，有的还有Ti02、V205等，其成分有比较大的波动。钢渣的特点之一是Fe的氧化物以Fe203和FeO两种形式存在，并且以FeO为主，总量一般在25％以下。钢渣、硅酸盐熟料和矿渣的主要化学组成相似，对比见表-1中。2.钢渣的矿物组成与胶凝性能钢渣矿物组成与其化学成分有关，特别取决于它的碱度(CaO与Si02、P205含量的比值)。低碱度钢渣里主要成分为氧化铁，并固溶有氧化钙和氧化锰；在碱度高的钢渣中主要含氧化亚铁、氧化锰、氧化镁组成的固溶体。钢渣的主要矿物组成为：硅酸二钙，硅酸三钙，钙镁橄榄石，铁酸二钙，钙镁蔷薇辉石，RO(R代表镁、铁和锰的氧化物组成固溶体)，游离氧化钙(f-CaO)等。钢渣的矿物组就决定了钢渣会具有一定的胶凝性，主要源于其中的一些活性胶凝矿物水化。如氧化钙含量较高时，水化经常生成硅酸三钙、硅酸二钙及铁铝酸盐，可以有较高的活性，可应用于水泥生产。钢渣中含有游离氧化钙、游离氧化镁，因而稳定性差，这些物质遇水会水化但是速度较慢，导致体积膨胀、产生危害，利用时要加以注意。另外，钢渣中铁和锰的含量也较高，由于铁、锰离子具有极化能力，因此氧离子能脱离正硅酸钙(锰)四面体而破坏正硅酸盐的结构，使四面体互相连接起来，可以生成巨大而复杂的硅氧团，从而降低钢渣易磨性。有研究结果表明：钢渣中的主要硅酸盐矿物C2S和C3S的X衍射数据及岩相特征与硅酸盐水泥熟料的A矿和B矿特征基本相似，钢渣中存在的硅酸盐相决定了钢渣具有一定的胶凝性能。尽管这样，由于钢渣化学组成特点，钢渣里活性相对比较高的硅酸盐矿物及铁铝酸盐矿物仅占40％~70％，远低于硅酸盐水泥熟料；另外钢渣在处理工艺中其C3S易转化为C2S及二次的游离石灰，钢渣中高活性的C3S相对含量非常低；而且高温融熔形成的C3S结构较致密，水化速度也远低于熟料中的C3S。正因如此，虽然钢渣具有胶凝性能，但其胶凝性能尤其是早期胶凝性能远远低于硅酸盐水泥熟料。

二、钢渣的处理工艺方法比较

由于钢渣成分的特殊性，加工处理非常困难，以前很多钢厂都废弃处理，这样造成大量堆存，不仅占用了很多的土地，还造成了一些污染。这些年，随着科技的发展进步和环保要求的日益严峻，钢渣综合利用发展的速度十分快，很多钢铁企业开始对钢渣加工综合利用，将其变废为宝，不少企业达到钢渣的“零”排放。目前，钢渣以选铁利用最为普遍，因此对钢渣的处理主要围绕在破碎、磁选等进行工艺设施的配套。为了减轻破碎压力，采用水淬、风碎、热泼等的方式先对熔融状态热钢渣进行尽可能大的粒化处理并进行粗的磁选(可以选出大块渣钢)，再通过1．2次机械破碎和磁选，选出部分渣钢返回利用。这些工艺有各自的特点及优缺点，具体情况见表-2。

三、世界发达国家钢渣利用情况

工业发达国家很早就开始重视环境保护问题，因而他们的钢渣综合利用率一般较高，以下就是典型的几个工业发达国家的钢渣利用情况。在20世纪70年代初，美国的钢渣就已达到排用平衡，实现了钢渣利用的资源化、专业化、企业化，历史上的钢渣堆现已基本消除。最新数据统计表明，从2005年以来，美国钢渣产量基本在2000万吨左右，利用量也是2000万吨左右，利用率基本达到100％。2007年以来，日本钢总产量基本稳定在为1.2亿吨左右，所产钢渣中21％用于道路工程，40.7％用于土木建筑工程，19.3％用于回炉烧结料，8％用于深加工原材料，5.9％用于水泥原材料，1％用于肥料，4％用于回填料,基本应该是100%回收利用。据统计数据表明，整个欧洲每年产钢渣约1200万吨，其中65％已得到高效率的利用，但仍有35％的钢渣堆积未利用。相比之下，德国的钢渣利用率相对较高。2005年，德国约97％的钢渣已作为基料广泛应用于公路交通、地下工程及民用建筑。以上发达国家钢渣综合利用情况表明，尽管发达国家钢渣总体利用率相对较高，如美国、日本、德国的钢渣利用率己接近100％，但钢渣在混凝土生产中利用的效率还相当低。日本的资源再利用技术世界领先，但其钢渣在水泥生产中的利用率也不到6％；德国的钢渣利用率虽高，但基本上全部用作了基料，很少用于水泥。美国在上世纪90年代以前仅1％的水泥生产利用到钢铁渣，而且主要是矿渣，钢渣基本没有在水泥生产中利用。近几年来，发达国家也逐渐开始重视钢渣在水泥和混凝土中的应用与研究。上世纪90年代后期美国Chaparral钢铁公司与TXI水泥公司联合开发了STAR(SystemandTechnologyforAdvaneedRecycling)计划，主要研究成果就是发现钢渣可以作为原材料烧成水泥，目前该技术正在美国部分地区推广应用。相比较而言，中国对钢渣作水泥烧成原料及混合材的研究与应用虽然走在世界前列，但钢渣粉作混凝土掺合料的研究也只是刚刚开始，还没有在工程上大规模应用。

四、影响钢渣利用因素及我国钢渣的应用情况

1.影响钢渣利用的主要因素钢渣、矿渣与粉煤灰是我国冶金工业、能源工业三大主要工业废弃物，其中矿渣与粉煤灰目前己在水泥与混凝土行业得到了大量有效的利用，矿渣的利用率近乎100％，二级以上粉煤灰在混凝土中的应用也己非常普遍。相比之下，钢渣虽然含有与水泥矿物类似的组成，但其利用率一直较低，主要原因有以下几个方面：（1）受其形成过程的影响，钢渣的化学成分、矿物组成波动大；（2）钢渣中含有大量的铁和含铁元素的化合物，难以磨至理想的细度，如果磨至与水泥同样的细度，能耗以及设备损耗都较大。此外，因钢渣密度大，所以运输费用高；（3）与水泥相比，钢渣的活性低，水化速度慢、早强低；（4）钢渣含有部分游离CaO、MgO，这些物质在后期遇水发生化学反应，进而产生体积膨胀，因而钢渣的长期体积稳定性差。

2.我国钢渣的应用情况钢渣的主要矿物组成为硅酸二钙、硅酸三钙、橄榄石、蔷薇辉石和二价金属。钢渣的主要化学成分为CaO、Si02、FeO、Fe203、AL203、MgO、P2O5等，其密度为3.1～3.6g/cm3。近年来随着国家越来越重视环境保护，对钢渣的利用也逐步得到了重视，已经开发出很多种有关钢渣综合利用的好途径，一般钢渣的主要利用途径有以下几个方面：（1）钢渣在冶金领域中的应用1)钢渣中废钢铁回收钢渣中大多数含有10％上下的金属铁，通过破碎、磁选、筛分等手段可回收其中的大部分金属铁，一般钢渣破碎的细度越细，回收的金属会越多。国外较早开展从钢渣中回收废钢铁，我国也已有不少厂家建立了处理钢渣的生产线。2)钢渣作为冶炼熔剂钢渣作烧结矿的熔剂时，在烧结矿石里适当配加5％~15％的颗粒小于8mm的钢渣以替代部分的熔剂，可以改善烧结矿宏观和微观结构，显著提高烧结矿的质量和产量，有利于烧结造球及提高烧结速度，使烧结矿燃耗降低。将钢渣作为炼铁熔剂，不仅可以回收钢渣中的Fe，而且可以把CaO、MgO等作为助熔剂，从而节省大量石灰石、白云石资源。钢渣中的Ca、Mg等均以氧化物形式存在，不需要经过碳酸盐的分解过程，可以节省大量热能，并能节约大量石灰石、萤石等的用量，改善炉况，增加生铁产量，降低成本。3)钢渣作铁水脱硫用钢渣研制的复合脱硫剂有以下优点：可以合理的利用钢渣资源、且回收金属铁；脱硫渣为液相，脱硫速度较快，烟尘污染程度低，脱硫渣易于排出，经济效益高。（2）钢渣在建筑领域的应用由于钢渣中含有与水泥相类似的硅酸二钙、硅酸三钙及铁铝酸盐等活性矿物，具有水硬胶凝性，可作为生产无熟料水泥或少熟料水泥的原料，也可作水泥掺和料。还可利用钢渣作原料生产钢渣砖。1）在环境工程方面的应用由于钢渣具有一定的碱性和较大的比表面积，因此可考虑用于吸附处理废水。钢渣还可用于处理含磷废水及含其他重金属废水。2）在农业上的应用钢渣富含磷、钙、硅等元素，由于钢渣在冶炼过程中经高温煅烧，其溶解度已大大改变，所含有益成分易溶量大，容易被植物吸收，可以用于生产磷肥。CaO、MgO含量高的钢渣磨细后，可作为酸性土壤改良剂，并且利用了钢渣中的各种微量元素，用于农业生产中可增强农作物的抗病虫害的能力。（3）钢渣制备微晶玻璃等陶瓷由于钢渣基本的化学组成就是硅酸盐成分，其成分一般都在微晶玻璃形成的范围内，能满足制备微晶玻璃的化学组分的要求。微晶玻璃由于其具有机械强度高、耐磨损性、耐腐蚀性、电绝缘性优良、介电常数很稳定、膨胀系数可调、热稳定性好和耐高温的特点，除广泛应用在光学、宇航、电子等高新技术领域作为结构材料和功能材料外，还可大量应用在工业和民用建筑作为装饰材料或防护材料。

五、结束语

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【关键词】 钢铁工业 用水现状 节水策略

近年来，钢铁工业在促进我国经济持续、快速发展的同时，也遇到了发展瓶颈。我国钢铁行业水资源浪费现象较为严重，水资源短缺现已成为严重制约着我国钢铁业发展的重要因素。加强钢铁业节水策略探究，具有重要社会意义。

1 钢铁工业的用水现状

改革开放三十年来，我国钢铁行业一直保持突飞猛进的增长态势，已成为我国经济发展的支柱型产业。截止到2012年，我国的粗钢产量约占全世界钢产量的44.94%。众所周知，钢铁行业是用水量非常大的产业，在全世界水资源紧缺今天，钢铁行业在推行“节水”措施不仅具有巨大的潜力，也是必须承担的社会责任。近年来，随着我国钢铁行业新设备、新技术的投入，在节水方面取得了较大成果，首钢、宝钢等企业的水循环利用率高达百分之九十。然而，与西方欧美国家相比，我国钢铁行业的节水技术有待进一步提高，部分企业还存在水资源不合理利用情况，在废水资源利用与吨钢耗水量方面存在一定差距，这也从另一方面说明了我国节水工艺有待进一步提高，节水潜力还有巨大进步空间。

2 钢铁工业的节水思路

开源与节流，是现阶段我国钢铁工业节水的整体思路。“开源”的重点在于拓宽水资源来源渠道。新形势下，必须通过各种措施如非常规水源开发等建立完善的用水系统，全面提高水资源开发、利用效率，尽可能实现废水的“零排放”。“节流”的重点在于全面提高水资源利用率，钢铁企业应加强高科技的投入力度，通过先进的节水工艺、污水处理措施，最大限度提高水循环利用程度，进一步达到高效用水、科学用水的目的。

3 钢铁工业的节水策略

3.1 开发多级、串级用水及高效循环、水处理系统

“消灭直排水”是钢铁工业水资源利用的最高目标，消灭直排水即实现废水资源的零排量。要想实现这一目标，钢铁企业必须结合自身运行实际，开发多级、串级用水及高效循环、水处理系统。现阶段，宝钢等大型钢铁企业已经通过多级、串级用水及高效循环、水处理系统，有效实现了钢铁废水“零排放”的目标。部分钢铁企业加强了与污水处理厂的合作，集中力量处理工业废水，有效实现废水循环再利用。由于钢铁生产中各项工艺对于水质、水温等要求不同，这使得“串级用水”成为可能。串级用水、多级用水成为了目前解决水资源利用的重要途径，通过串级用水系统，上一环节的工艺排水可直接作为下一环节的新水应用，这在降低污水处理成本的同时，提高了水资源利用效率。在我国多家钢铁企业中，串级用水技术得到了广泛应用，并取得了良好效益。通过该技术的应用，可以促使炼铁工序、炼钢工序、连铸工序、轧钢工序等环节的冷却水与废水多次、高效利用，全面提升水资源利用效率。

3.2 取水多元化

现阶段我国钢铁工业节水的整体思路，取水多元化、加强非常规水资源的开发力度、有效缓解钢铁工业水资源危机，是较为理想的措施。现阶段，海水是发展前景较为满意的水源。日本约百分二十的钢铁用水属于海水资源，美国等国家直接将海水作为钢铁工业冷却循环水。我国应积极吸收与借鉴国外经验，加强海水资源的开发与利用。其次，冷冻技术、电渗析技术、反渗透技术等都是较为实用的淡化海水技术，蒸馏法与膜虑法是主要的商业化海水处理技术，沿海钢铁企业应结合自身发展实际，加强海水淡化技术的处理与应用，达到钢铁工业节水目的。城市中水与雨水也是可选择的非常规水资源。在西方等国家，城市中水在钢铁行业中应用广泛，已经成为第二城市水源。经过处理后的城市污水，完全可达到工业用水标准。我国每年约有300亿立方米的城市污水，通过中水回用技术，不仅具有可观经济效益效益，还能提高水资源利用效率。另外，在雨水富集地区，可通过雨水收集系统的建立，加强雨水利用程度，全面提高钢铁工业节水力度。

3.3 继续推行成熟的节水技术

要想推动钢铁工业节水减排工作的顺利开展，必须加强科学技术投入力度，积极吸收国外先进经验，继续推行成熟的节水技术。

高效空气冷却器技术。这是一种以“热管元件”导热的换热设备，相比于传统的水冷换热技术，该技术冷却节水率高达百分之九十，节电率高达百分之四十。高效空气冷却器技术具有维护成本低、节水、效率高等优势，可在钢铁企业中广泛应用。

其次，加热炉汽化冷却技术。该种冷却技术是通过水汽化途径进行冷却的一种新途径。相比于统一冷却系统来讲，该冷却技术能降低百分之九十的冷却水量。与此同时，汽化冷却过程中出现的蒸汽资源还可充分利用。该技术一般应用软化水进行冷却，大大降低了对设备的损害程度。现阶段，加热炉上已广泛应用加热炉汽化冷却技术，并取得了良好生产效益。

干熄焦技术。干熄焦技术是通过惰性气体的使用，在干熄炉中与炽热红焦换热，进一步将红焦冷却、熄灭，与此同时，加强余热的回收利用。该技术能显著改善焦炭质量，达到节水、节能目的。目前，首钢、宝钢等企业均已广泛应用干熄焦技术，大幅度降低了水资源污染程度。

干法除尘技术。转炉煤气干式除尘与高炉煤气干式除尘是较为常用的两种干法除尘方式。该技术省略了传统清洗系统中的沉降池与洗涤塔，是钢铁企业一项重要的节水新技术，具有节水、省电、零污水排放、除尘效率高等优势。加强干法除尘技术在钢铁企业中的应用，节水、减排优势非常显著。

4 结语

综上所述，本文针对我国现阶段钢铁工业的用水现状以及钢铁工业的节水思路开始入手分析，从开发多级、串级用水、高效循环、水处理系统，取水多元化等方面探讨了钢铁工业的节水技术，详细论述了钢铁工业的节水策略，旨在为一线工作提供理论指导。

参考文献：

[1]金亚飚.城市生活污水作为钢铁工业水源的可行性探讨[J].中国建设信息（水工业市场），2010（03）.

[2]郑爱民.水与经济和谐发展关系探讨――以山东省为例[J].改革与开放，2010（02）.

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关键词：热轧厂；自动化；高效化

中图分类号： TG333 文献标识码： A

调查的范围包括65家钢产量在百万吨以上的重点钢铁企业，这些企业的自动化程度和水平基本上能够代表全国钢铁行业的自动化的现状。最后，分别对65家重点钢铁企业和其中宝钢、鞍钢、首钢、武钢、马钢、攀钢、本钢、唐钢、包钢、太钢、邯钢和济钢12大钢自动化现状进行了汇总对比，分析了烧结系统已配置有基础自动化、过程自动化和生产制造执行系统的烧结机的台车面积占所有企业台车面积总和的比重；炼铁系统已配置有基础自动化、过程自动化和生产制造执行系统的高炉容量分别占所有企业高炉总容量的比重；炼钢、连铸、轧钢系统已配置有基础自动化、过程自动化和生产制造执行系统的装备或生产线的生产能力分别占所有企业生产能力总和的比重。

1、采用的方法

只要配置了一台自动化控制装置或控制系统，就认可该装备或系统初步具备了自动化的生产能力，对其自动化所应用的具体功能内容及其发挥的作用未做进一步调查。通过这样初步的统计，计算出各主要生产装备或工序采用自动化技术设备的比重，从而分析得出自动化的程度。

2、调查结果

2.1轧钢厂轧钢自动化的现状

从调查结果看，钢铁行业自动化技术经过多年的研究和发展，水平得到显著提高，有的已经领先国内，有的已经达到了国际先进水平，特别是有的已经具有了自主知识产权并形成了产品在行业内推广应用，这些技术成果获得了国家级、省部级的大奖。之所以有这样的结果，一是在经济全球化、市场国际化的大环境下，企业认识到自动化技术在企业发展中的重要作用，不采用新技术搞自动化，就难于提高生产效率和产品质量，就难于在激烈的国际国内的市场竞争中占有一席之地；二是企业看到了自动化所产生的实实在在的效果，为企业带来的巨大效益；三是企业在基建和技改项目上重视上自动化项目，肯于投资。

2.2发展历程及产品特点进入20世纪90年代，在信息技术和控制技术的迅猛发展和广泛应用的推动下，钢铁工业向高精度、连续化、自动化、高效化快速发展，使钢铁生产工艺、产品和技术装备呈现出如下特点：1.流程短、投资少、能耗低、效益高、适应性强和环境污染少的新技术、新工艺被不断应用；2.提高产品的外形尺寸精度、改进表面形貌和改善内部质量的技术受到重视；3.生产技术装备向大型化、现代化、连续化迈进。信息技术、控制技术使检测和执行设备取代了传统的人工操作，工艺参数的检测方法和检测仪表得到了高速发展；在现代钢铁生产过程控制中，计算机技术的应用已深入各个领域，传统的计电仪功能划分不再明显；仿真技术在钢铁工业中日益广泛应用，不仅用于控制系统的培训和新工艺、新控制方法的研究，而且易于模拟生产设备调试，指导生产和参与生产；人工智能技术已经广泛应用，包括模糊控制、专家系统和神经元网络在各个工序的应用已取得可喜成果和经济效益；可视化技术和监控系统为无人化工厂提供了条件：从现场总线到车间网、工厂网、企业网的综合网络系统构成了企业的信息高速公路。

2.3自动化类型及所占比重

根据有关资料，“七五”末，大中型设备实现自动化的比重约为总生产能力的30%，其中过程自动化为13.3%，基础自动化为16.7%。按炼铁、炼钢和轧钢三项主要工艺设备统计，装备了基础自动化设备和其他自动化检测装置的大中型高炉，占炼铁总能力的41%。配备了过程计算机的大型转炉占炼钢总能力的16.3%，而实现基础自动化的大中型转炉占炼钢总能力的7.9%，大型主力轧机实现了过程自动化的占全国成品材轧制能力的17%。上述配备了过程计算机生产设备是技术发达国家20世纪70—80年代初的水平。“八五’期间，新建和改扩建的冶金大型工艺设备都已程度不同的装备了过程计算机系统，各主要工序普遍提高了自动化的水平。如：炼铁工序中，装备了过程计算机的大型高炉生产能力占炼铁总能力的比重达到19%；炼钢工序中，实现了过程自动化的炼钢能力占总能力的比重达到37%；连铸自动化的比重也有了显著提高；全国成品材轧制能力中过程自动化的比重达到20%。

3、钢铁企业自动化的发展程度和水平的分析和对比

3.1基础自动化已经普及在钢铁企业的烧结、炼铁、炼钢、连铸、轧钢等主要生产工序和流程中基本上普及了基础自动化。基础自动化(一般称为设备控制级)是生产过程自动化中最底层、最基础的部分，由各种电子、液压、气动控制装置组成，承担各种生产工艺参数的计量检测和设备控制。基础自动化级普遍采用各种可编程控制器(PLC)、集散控制系统(DCS)和成套工业控制机。它们对设备级的控制发挥重要作用。目前的应用基本上可以达到94%以上。生产工艺控制愈复杂，基础自动化的程度就愈高，高炉系统甚至接近100%，连铸、轧钢达到99%。我国重点钢铁企业共应用PLC约7226台套，DCS约1280台套，工业控制机约4791台套。3.2生产过程控制自动化有了提高过程计算控制系统即生产过程自动化是提高产品质量、保证生产过程优化控制的重要的环节，—般由过程控制计算机系统完成，包括生产过程控制系统、工艺控制数学模型和人工智能等技术的应用。

大量数学模型和人工智能技术，如模糊控制、专家系统和神经元网络等在这一级广泛应用。高炉炉况预报模型、软熔带推断模型、炉料下降仿真模型、冷轧设定模型等等，还有高炉冶炼专家系统、基于模糊控制的电弧炉电极提升系统、采用神经元网络的连铸漏钢预报系统、均热炉模糊控制系统、钢板冷却智能化控制系统等在各个工序的应用，已经取得重大成果和经济效益，目前正在向多种技术的混合系统发展。

3.3车间管理级或生产制造执行系统受到关注车间管理级或生产制造执行系统(UES)近年来得到钢铁企业的普遍关注，已经有部分企业在新建或改造生产线的同时，引进国内外先进技术开发生产制造执行系统，这些系统在一两年内将陆续投入运行。

4、主要生产工序自动化现状我们还可以通过以下各图表显示每个生产工序中各级自动化的现状以及对比状况。4.1烧结系统自动化烧结系统自动化包括对烧结的原料储存、配料，混合烧结和冷却等几个部分的计量检测、自动控制和管理。

炼铁系统自动化炼铁系统自动化是指在高炉本体、热风炉等主要工艺部位的自动化控制系统。炼铁系统自动化主要是改善操作、稳定炉况、提高质量、增加产量、降氏能耗、延长炉体寿命。

4.2炼钢系统自动化炼钢系统的自动化可以改善操作、延长炉龄，是提高钢产量、保证钢水质量、缩短冶炼时间、降低能源消耗、提高一次拉碳命中率的重要手段。炼钢自动化包括转炉自动化和电炉自动化。

5、钢铁企业自动化的专业职能管理

随着企业信息化建设的深入和自动化信息化技术的发展，企业要全面健康、协调、可持续的发展，就要加快推广应用国内外先进、适用的冶金自动化技术和信息技术，走新型工业化道路。在今后若干年里，随着企业的工艺流程控制、装备的不断更新改造，以及提高产品质量和生产精细管理的需要，钢铁企业必将投入建设更多的信息化、自动化应用项目。在信息化的大潮中，广大自动化专业职能管理部门和自动化工程技术人员艰苦努力、坚持技术不断创新，肩负着光荣而艰巨的信息化建设的重要任务。

6、结语

普及基础自动化，大力发展生产过程自动化，重视生产控制系统／生产制造执行系统的建设，加快企业管理信息化的建设进程，早日实现我国钢铁行业企业信息化、管控一体化的目标仍是“十五”期间乃至以后若干年内的重要目标和艰巨任务。

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关键词：数字矿山 矿山建设内容 矿山建设发展

1 数字矿山的相关知识

1.1数字矿山的概述

“数字化矿山”（Digital Mine）或简化/简称为“数字矿山”，是对真实矿山整体及其相关现象的统一认识与数字化再现，是一个“硅质矿山”，是数字矿区和数字煤矿的一个重要组成部分。核心是在统一的时间坐标和空间框架下，科学合理地组织各类矿山信息，将海量异质的矿山信息资源进行全面、高效和有序的管理和整合。它们利用电子技术与机械技术的结合把工业机器人用于生产，使机械化转向自动化，从而大大提高了生产率，降低了成本，增加了竞争能力。数字矿山的任务是在矿业信息数据仓库的基础上，充分利用现代高科技技术，建立在数字化、信息化、虚拟化、智能化、集成化基础上的，由计算机网络管理的管控一体化系统，综合考虑各种因素，协调并优化企业结构，提高整体效益、市场竞争力和适应能力，最终实现矿山的综合自动化。

1.2数字矿山的特点及结构

数字矿山是国家战略资源安全保障体系的重要组成部分，是评价矿山资源生态环境的重要数据基础。数字矿山的特点为基础信息数字化、生产过程虚拟化、管理控制一体化、决策处理集成化。从以上对数字矿山的描述中，我们不难看出，数字矿山是以矿产资源、人员、物料等要素组成的整体系统为对象，进行规划、设计、评价和创新，提高矿山企业效率、降低成本、保证人员安全健康、增加经济效益标，对矿山企业整体系统进行优化。

数字矿山自下而上可分为以下七个主层次：基础数据层、模型层、模拟与优化层、设计层、执行与控制层、管理层、决策支持层。

按功能划分，数字矿山包括六大类系统：数据获取与管理系统、数字开采系统、矿区地理信息系统、选矿数字监控系统、管理系统、决策支持系统。其中数字开采系统是核心系统，也是效率和效益的主要创造者。

2 数字矿山建设的内容

数字矿山是以矿山系统为原型，以地理坐标为参考系，以矿山科学技术、信息科学、人工智能和计算科学为理论基础，以高新矿山观测和网络技术为支撑，建立起的一系列不同层次的原型、系统场、物质模型、力学模型、数学模型、信息模型和计算机模型并集成，可用多媒体和模拟仿真虚拟技术进行多维的表达，同时具有高分辨率、海量数据和多种数据的融合以及空间化、数字化、网络化、智能化和可视化的技术系统。数字矿山主要研究内容是以计算机及其网络为手段，把矿山的所有空间和有用属性数据实现数字化存储、传输、表述和深加工，应用于各个生产环节与管理和决策之中，以达到生产方案优化、管理高效和决策科学化的目的。研究与开发内容为：

1.矿山数字地质、矿床模型研究与开发建立空间和矿物属性的矿山实体数字地质、矿床模型、采场模型、地理信息系统模型、虚拟现实模型等，用以表征矿床中矿、岩的空间分布和相应部位的属性数据。

2.虚拟条件下矿山模拟开采技术研究：以地质及矿床模型为基础，结合其它关键信息构造虚拟矿山，进行数字模拟开采，完成矿山长、中、短期开采计划编制、露天矿穿爆设计等工作。

3.矿山生产过程管控一体化应用可视化技术实现生产过程、工艺、设备、仪器的自动监测与控制。

4.矿山生产经营决策支持系统“数字矿山”的目的之一就是要利用现有的各种数据、信息，在综合、全面地分析后，为矿山的规划管理和可持续发展提供决策支持。

3 数字矿山的研究意义

数字矿山建设的意义和必要性主要表现在：

1. 数字矿山是国家战略资源安全保障体系的重要组成部分。数字矿山建设可使我国全面翔实地掌握矿产资源的分布利用情况和对我国工业的保障程度，结合国际市场行情，即能实现合理利用国内外两种资源、两个市场，科学、定量地预测未来供需形势，建立有效的战略资源供给配置战略及保障机制。

2.数字矿山建设是当前国际矿产资源开发研究的热点。数字矿山是矿业开发的制高点，谁占领了这一制高点，将控制整个行业的发展趋势和主动权，因此发达国家的数字矿山建设发展很快，并在数字矿山的基础上，进行实时过程控制、资源实时管理、矿山信息网建设、新机械应用和自动控制自动化智能化研究。

3.数字矿山建设是当前资源开发的需要，是落实资源开发方针的重要内容。数字矿山的功能之一就是使我们能全面、动态、准确地掌握我国金属矿山储量、基础储量和资源量的变化，从而进行科学化的管理，达到资源的合理开发利用和节约目的。

4.数字矿山建设是提升我国矿山国际竞争能力的重要措施。我国矿山采矿技术总体水平较低，与国际先进水平相比存在较大差距。数字矿山建设将迅速提高采矿设计、决策和管理的科学水平，通过采用高新技术、新装备来提高劳动生产率，增加矿石产量，提高产品质量，降低生产成本，实现提升我国冶金矿山国际竞争能力的目的。

4 我国数字矿山主攻方向

在总结分析我国数字矿山建设进展与现实需求之后，可以提出中国数字矿山建设应分三步走，即首先建立矿山空间数据仓库，然后构建数字矿山基础平台，再建立矿山安全Office 系统，过程中要高度关注数字矿山相关技术标准的制定 。即：

1.数字矿山集成平台：在三维地矿建模与可视化平台方面，拉近矿体边界准确圈定、储量动态管理、采掘优化设计、采矿过程模拟、综合监控调度、安全隐患预警、应急救援决策等生产性需求与国外的距离。

2.采矿模拟仿真系统：采矿仿真是建立在控制论、相似理论、系统运筹学和采矿工程基础之上，利用物理-力学模型、信息处理与可视化技术实现采矿过程中的装备控制与行为模拟。

3.露天矿全自动化系统：国外露天矿开采技术发展的总趋势是开采规模化、设备大型化、运输多样化、生产连续化和采运自动化。

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关键词：工业自动化；控制系统；计算机技术

中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）01-0035-02

在市场经济充分发展的今天，社会的竞争越来越激烈，对于制造业和生产行业来说，如何提高生产效率、保障产品质量已经成为企业生存和发展必须考虑的重大课题。随着各项新技术的发明和应用，工业自动化已经成为生产行业发展的新趋势，这是赢得市场、降低成本的必选之路。在工业生产自动化的领域，PLC以自身独特的优势依然占据着控制系统的重要地位，在新技术发展的刺激下正朝着小型化、开放性和网络化的方向发展；DCS作为过程控制的典型系统积极向上拓展，越来越多地扮演管控一体化的角色；IPC以其灵活、开放的特点，重新赢得了用户的青睐；CNC除了在机床上的应用外，也在向更广泛的领域

延伸。

1 工业自动化技术基本概念分析

工业自动化技术就是综合运用控制理论、电子装备、仪器仪表、计算机和相关工艺技术，对工业生产过程实现检测、控制、优化、调度、管理和决策，达到增加产量、提高质量、节省能耗、降低消耗、减少污染、确保安全等目的的一种综合性技术。这里说的工业生产过程指的是发电冶金、煤油石化、建材造纸、制药采矿、油库粮库等，可以是一个设备、一个工段、一条生产线，也可以是一个工厂、一个联合企业。工业自动化技术的组成主要包括硬件技术、软件技术和系统技术三大部分。硬件技术是控制设备、变送器、执行器、辅助设备等；软件技术是控制软件、优化软件管理软件、软测量软件等；系统技术是各种硬件的集成技术、各种软件的集成技术、硬件与软件的集成技术等。工业自动化技术在工业领域的应用可以有效提高企业整体素质，可以提高国家整体国力，是合理调整产业结构的主要手段之一，也是“高能耗、高消耗、高污染”治理的有效手段之一。

2 控制管理系统

在实现工业自动化和智能化的过程中，控制管理系统的作用是非常巨大的，起着关键性的作用。所谓的控制管理系统就是为了达到既定的控制目标所需要的软件系统和物理部件，这是一个部件相互整合的过程，一般来说控制管理系统由控制设备和被控制的对象所组成。目前，在工业自动化的过程中，有效的控制管理系统分为以下四类：一是顺序控制管理系统：这种控制管理系统有一定的编程设计，以时间或者工序的逻辑关系为程序，一步一步地对生产设备、生产系统和生产对象进行加工和处理，顺序控制方法应用的领域很多，比如常见的电梯就是采用的顺序控制管理系统；二是过程控制系统：这种控制管理系统是在实施工业自动化生产的过程中，对温度、压力等相关的物理量进行闭环控制，实现生产过程按照既定的程序和规律进行，保障生产过程的流畅性；三是运动控制系统：这种控制管理系统是通过管理和指挥运动物体的位置、转速、移动方向等，实现既定安全操作的管理，比如调速系统等；四是监控管理系统：这种控制管理系统主要是采用记录和裁定生产过程中的相关信息，采集生产流程，反馈遇到的问题并及时报警等。针对控制管理系统，实现工作的方法一般包括继电逻辑控制系统、常规仪表控制系统、拖动控制系统、常规显示、记录或报警仪表等。近些年，随着计算机技术的发展，计算机技术开始运用到工业生产自动化上，出现了很多的计算机控制程序和计算机控制系统，如PLC、DCS、FCS及工业以太网等。

图1 计算机技术在工业控制技术中的运用

3 分布式控制系统体系结构

自动化中的分布控制系统的出现是与计算机技术的发展密不可分的，其实就是一个中型的计算机控制系统，这种控制系统是通过专业的计算机来进行工业生产过程中的数据收集、分析、处理和对生产流程的监管。多级计算机控制系统，这种控制系统是在近些年计算机处理速度极大提高的基础上和微型计算机的广泛使用上发展起来的，使得计算机的应用技术更加准确可靠，可以说这种控制技术的出现和发展与计算机技术的发展是分不开的。对于集散型计算机控制系统来说，就是通过对生产过程和车间生产现状的数据分析，将信息传送到前端计算机上，在这个过程中，中央计算机只充当后继到系统管理方面的工作，实现集中管理、分散控制，提高整个系统的可靠性。自动化的分布式控制系统最为基本的就是场控制器：通常带有I/O部件，与生产过程相联接，实现数据采集和控制执行，通过既定的人机接口，指令，然后经过通信系统，实现数据的传输和传递。

现场控制器包括回路控制器，回路控制器内部的算法预先用程序作成功能块的形式，存在ROM中。可以按照所要求的控制策略，进行组态。可编程控制器（PLC）：PLC是由模仿继电器控制原理发展起来的，以存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和运算等操作的指令。运动控制器：用于控制运动部件的速度或位置，通常包括变频器和伺服系统。现场总线：智能化取代传统仪器，控制站由分散取代集中，这一定程度上改变了传统的信号和通信

标准。

参考文献

[1] 赵文彬.计算机控制技术在工业自动化生产线上的应

用[J].计算机光盘软件与应用，2011，（23）.

[2] 杨雷忠，胡石当.现代工业自动化控制中微机控制技

术的应用[J].城市建设理论研究，2012，（1）.

[3] 赵春.浅析工业自动化计算机控制系统的应用[J].科

技咨询，2013，（13）.

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一、我国硼资源的分布及开发利用情况

（一）硼具有广泛的应用前景

硼是地壳中最重要的元素之一，在化学领域有“工业味精”的美称。硼产品具有的质轻、阻燃、耐热、高强、高硬、耐磨及催化特性，在国民经济的各个产业中被广泛应用。

玻璃陶瓷工业中，硼砂可以用于提高玻璃耐温、耐压性及透光率，也是搪瓷、陶瓷釉料的重要成分，能够增强陶瓷制品的牢固度和光泽度，提高瓷釉的耐热性。冶金工业中，硼化物是冶金工业的添加剂、助溶剂，制备得到的硼钢具有高强度、耐高温、耐腐蚀特性，是制造喷气发动机的重要钢材。电子工业中，硼化物的良好半导体特性可以用于制造各种电子元器件。核工业和国防工业中，单质硼用于核反应堆防护控制；碳化硼作为一种新型超硬材料是航空和装甲的理想防护材料。农业领域，硼肥可使作物增产10%-15%，有效地防治棉花的“蕾而不花”症。轻工日化中，硼及其化合物被广泛的用于洗涤剂、阻燃剂和漂洗剂的生产。医药领域，硼砂、硼酸是外用药，用于止痛和消毒，硼酸铵等是生产医药的重要材料。

（二）我国可用硼资源及硼工业现况

硼矿的主要用途是生产硼砂、硼酸、元素硼及其他硼化合物，是一种非常重要的国家战略性矿产资源。我国硼矿资源总储量较为丰富，资源储量名列世界第四，但存在可利用存量少、品位低、伴生矿物多和产地分布不平衡等明显劣势。特别是多年来，分布在东北辽宁、吉林地区的易于加工的硼镁石矿被长期掠夺式粗放开采，已濒临枯竭；而储量占全国硼资源近60%的硼铁矿尚无成熟加工工艺，无法进行大规模工业开发。国家经济建设和国防工业的迅速发展而产生的对硼系列产品需求增多，与国内现实可用硼矿资源贫化之间的矛盾日益凸显，硼资源短缺已经成为一个严重的现实问题。

产业顶端资源不足，再加上长期以“两硼”（指硼酸和硼砂，以下同）为主的初加工产品结构单一，经济附加值低，我国硼工业抵御海外市场冲击能力不强，下游硼精细化工品的研发、生产、应用迟缓，严重影响了我国硼化工产业链条的完整性，直接导致资源依赖性很强的硼化工业发展缓慢。综合高效使用现有矿藏，积极开发后备资源，突破硼工业“无米可炊”的困境，已经成为我国硼工业发展的首要任务。

二、构筑柴达木硼产业链的战略设想与实施建议

青藏高原盐卤型和盐湖固体硼矿资源丰富，青海的大型硼矿床均集中分布在柴达木盆地区域内，已探明储量占到全国总储量25%，居全国第二位，周边硼资源也很丰富，且硼化工产业开发起步早，具备一定工业基础，能源水电资源保障能力强，公路、铁路、空运等交通运输便利，当地政策措施优惠等优势明显，近年来在硼矿开发和初加工方面异军突起，目前已经逐步成为国内主要的硼酸生产基地之一，成为破解目前我国硼资源短缺、硼工业发展迟缓困境的关键。

引入循环经济的理念，按照“3R”（Reduce，Reuse，Recycle）既“减量化、再利用、再循环”的原则，以科技研发为支撑，根据柴达木盆地现有硼矿资源和其他辅助资源的情况，拉长资源利用链条，以提高资源利用效率，减少排放，实现经济、社会和环境效益最大化为目的，构建一条由“资源开采――产品初级加工――产品精细加工――建设硼系列产品交易和物流平台”四个关键环节组成的硼产业链条。

具体而言，就是从提高硼资源开采效率入手，首先建立硼产业链前端产品硼酸生产基地，然后延长产业链条，建立硼酸的下游中间产品生产基地，进而生产市场前景好的高附加值硼精细化学品，将污染物消化在产业延伸过程中，提升资源产品价值；最后，通过硼系列产品交易和物流平台建设，汇集国内硼产业优势资源进场交易，突出品牌优势，实现柴达木盆地硼资源经济、社会和环境效益的最大化。

构建柴达木循环经济中的硼产业链，要特别注重四个关键环节。

（一）资源开采是产业链延续和硼资源综合利用的资源基础和最基本保障。在这个环节中具体要做好以下三个方面的工作：第一，弄清家底，加强硼资源勘查工作。深度勘察旧有固体矿藏，延长现有矿藏寿命和生产周期；开展湖区、和地下卤水勘察工作，摸清柴达木盆地液态硼矿资源及周边地区硼资源状况。第二，聚集现有资源，转变开采方式。合理规划存量资源，将矿产资源向规模大、产业链相对完整、技术工艺水平先进的国有大型企业聚集，牢牢掌控国家战略硼资源矿权，充分发挥矿产资源集约优势，避免多、散、小、杂的掠夺式开采破坏。同时，通过富集加工工艺，转变粗犷式、采富弃贫的开采方式，以采选相结合的方式，实现固体低品位矿的开采与使用，提升现有资源开采使用效率。第三，加强盐湖卤水提硼工艺研究，提升液态硼资源获取能力。在固体硼资源日益枯竭的情况下，美国、俄罗斯、智利等国对卤水提硼进行了广泛的研究并已应用于生产。我国的研究起步较晚，近两年在回收利用青海盐湖水提取锂盐、钾盐副产粗硼酸的工业化上取得很好的实践结果，开发的前景广阔。在青海盐湖地区的地质深部的卤水中可能存在大量硼，储量很大，实现液体硼矿的规模开采将是解决我国目前硼资源短缺以及未来后备硼资源获取的一个非常重要的途径。

（二）产品的初级加工是指硼酸、硼砂的生产（以下简称“两硼”），这是硼资源产品化的第一步，也是硼化工业的基础产业。在这个环节中要做好两点工作：一是依托资源产地，培养龙头初加工企业，提升两硼产品产能，突出规模效应，建立成本优势。二是优化初级加工工艺，突出循环经济优势，有效地实现盐湖多种资源产业链的链接，使得不同产业间的副产物和废弃物向资源化利用方向延伸，实现多种行业的横向联合，形成互补互动、共生互利的有机产业链网，巩固柴达木盆地整体资源优势。

（三）产品的深加工阶段是指硼系列产品精细化、功能化的过程，是真正实现循环经济“资源利用最大化、污染排放最小化”的关键所在。“两硼”长期主导着我国的硼化工工业，维持了较长期的粗加工体系，硼产品精细化率不高，目前国内生产的硼化物仅有40余种。反观国外硼化工业的发展趋势则朝向专业化、高纯化和细微化发展。美国含硼产品与精细化工品种类达到150余种，日本仅硼化物就有上百种，主要是硼精细化产品和含硼新材料。

在硼系列产品的精深加工环节要做好硼精细化工产业园区建设和硼化合物开发两项工作。在建立硼精细化工产业园区方面，要加强高技术人才引入，与国际技术领先或国内技术先进企业合资建立高新技术企业，依托强大的资源优势，组建种类细分、科技先进的中小型高新技术企业集群。在硼精细产品的选择上，可以选择碳化硼、硼铁合金两个市场前景良好的细分产品作为主要开发方向。碳化硼是近年来刚刚发展并得以应用的高性能、高功能新材料，主要应用于制造耐磨结构零件、防弹装甲、核反应堆中子吸收棒等领域。我国目前是世界上最大的碳化硼生产基地。随着我国核电工业和国防建设的发展，未来几年碳化硼的市场需求量将连年递增，是一种极具发展潜力的不可替代的高性能材料，经济和社会效益十分显著。硼铁主要应用于近些年开发研制的非晶带材和钕铁硼永磁材料等新兴产业。非晶带材产品可替代硅钢片生产变压器铁芯，具有很好的节能效果，近年来备受国家重视，市场前景看好。铷铁硼被称为“永磁王”，是发展最为快速的稀土功能材料，更是节能环保领域的朝阳产品，在汽车、硬盘、医疗、磁悬浮列车、航天航空器等领域有着异常广阔的发展空间。我国拥有稀土资源优势、科研技术能力和产业规模优势，大力发展铷铁硼产业无疑会有更为广阔的市场前景。

（四）建设硼系列产品交易和物流平台是形成产业链聚集，提升区域柴达木盆地硼资源开发利用品牌优势，最终实现硼资源的经济效益和社会效益最大化的有效途径。建设硼系列产品交易和物流平台就是要全方位建设和整合区域内硼资源及其产品采购、物流、配送、销售、资金、信息等服务功能，提升园区内企业协同运营能力，吸引区域周边硼化工企业进场交易，帮助企业有效地整合市场资源，放大企业的经营效能，推动完成产业链资源优势到产品优势，再到商品优势，最终到经济优势的升迁过程，树立柴达木盆地硼产业的行业地位。

篇7

[关键词]电解铝厂； 电气设备； 节能技术

中图分类号：TF821；TF808 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）22-0355-01

在我国“十二五”规划纲要中，节能指标已成为约束性指标，我国已对化工、建材、铁合金、纺织、造纸、冶金等高能耗企业下达了节能限耗指标，今后随着节能工作的逐步深入，相关限额指标还会增多。对超过限额指标的企业，国家将通过电价上涨、限产停产等惩罚性措施，来调节和限制发展。电解铝生产是典型的高耗能行业，亦被下达了节能限耗指标。按照铝行业规范条件要求新建和改造的电解铝项目铝锭综合交流电耗必须低于13200千瓦时/吨铝，因此，对其电气设备进行节能降耗方面的研究，符合国家能源政策，有利于企业进一步降低生产成本，增强市场竞争力。

一、电气设施现状

目前，现有电解铝厂的单系列产能在10～50万吨，供电系统电压等级通常为220kV，少数企业采用110kV或330kV电压等级。对于一个电解铝生产系统，直流负荷约占全厂总用电负荷的95%左右，其余5%为动力用电负荷。

直流负荷的供电由整流机组负责提供，整流机组一次电压通常为供电系统电压，调压整流变压器的调压方案采用递降或自藕式连续调压方式，冷却方式为强油风冷，整流元件采用二极管或晶闸管，整流机组调压方式采用有载调压开关粗调配自饱和电抗器或晶闸管细调。

动力负荷的供电由全厂动力变压器负责提供，动力负荷供电通常采用10kV电压等级，全厂设置一座10kV中心配电所、2～3座10kV分配电所。按照负荷分布情况在负荷集中处设置10kV配电所或10/0.38kV车间变电所，10/0.38kV车间变压器采用S9或S10型油浸式变压器； 低压电动机采用低效电机，对应能效等级为eff3及以下。

二、 电气设备能耗问题

现有电解铝厂内的电气设备虽然采用的是成熟可靠的技术，但随着电气设备制造水平和技术的不断发展，在能耗方面存在以下几方面的问题：

目前采用的递降式连续调压整流变压器，其结构容量约是电气容量的2倍，使用时必须设置角形稳定绕组并兼做补偿绕组； 全部自藕连续调压整流变压器，其结构容量约是电气容量的1.5倍，但考虑到主变绝缘等级提高的结构因素以及粗调绕组实际结构容量大的因素后，该容量系数可达到1.75以上，使用时同样需要设置角形稳定绕组并兼做补偿绕组。以上两种调压整流变压器均存在容量系数较大、使用时必须设置角形稳定绕组，导致自身损耗增加的问题。

低压电动机采用低效电机，对应原标准GB18613-2006 能效等级为eff3及以下，能效限定值与新颁布标准GB18613-2012《中小型三相异步电动机能效限定值及能效等级》相比存在一定差距，导致运行损耗增加。

三、节能降耗研究

调压整流变压器节能降耗方面，可通过优化其调压接线形式来实现。如采用新型双卷降压二次角型接线取消独立角型补偿绕组结构的调压整流变压器，其二次侧五段粗调线圈接成延边三角型线路，三角型内的两段粗调线圈兼做补偿线圈，即取消了大型整流变中的独立补偿绕组，将补偿绕组和粗调绕组合二为一，从而降低了变压器的损耗； 又或采用第三绕组调压整流变压器，因其结构容量仅是电气容量的1.5倍，有载调压采用第三绕组进行调压，取消了大型整流变中的独立补偿绕组，将补偿绕组和粗调绕组合二为一，同样可以达到降低变压器损耗的目的。以上两种方案均可使变压器损耗降低6%以上。在进行节能效果分析时，其节能功率根据已实施的项目情况，按照固定数值进行取值分析计算。

调压整流变压器辅机节能降耗方面，可将调压整流变压器的冷却方式由强油风冷改为自冷方式，以此取消油风冷却器中循环油泵和冷却风扇等用电设备，从而实现调压整流变压器冷却器用电零消耗，以此达到节能降耗的目的。在进行节能效果分析时，其节能功率根据已实施的同等规模项目情况，按照固定数值进行取值分析计算。

10/0.38kV车间变压器节能降耗方面，可通过采用能效 1 级产品替代来实现，能效1级产品中S15型配电变压器与现有配电变压器相比，在空载损耗方面可以降低70%左右、负载损耗方面可降低10% 左右。在进行节能效果分析计算时，车间变压器有功功率损耗计算时，按简化公式（1） 进行计算。

式中： Pb―――压器有功功率损耗，kW；

Pk―――变压器空载损耗，kW；

Pd―――变压器负载损耗，kW；

Sjs―――变压器二次侧（ 输出侧） 的计算负荷，kVA；

Se―――变压器额定容量，kVA。

车间变压器年电能损耗计算时，按简化公式（2） 进行计算。

式中： Wb―――变压器的年电能损耗，kWh；

t―――变压器全年投入运行的小时，h；

τ―――变压器最大负荷小时，h；

其余符号的含义见式（1） 。

低压电动机节能降耗方面，可通过采用能效 1级产品替代来实现，能效 1 级的低压电动机与能效3 级的低压电动机相比，可使电动机效率提高 3% 左右。在进行节能效果分析时，低压电动机有功功率损耗计算时，按公式（ 3） 进行计算。

式中： Wb―――电动机的年电能损耗，kWh；

PN―――电动机的额定功率，kW；

η1―――高效电动机的效率；

η2―――普通电动机的效率；

t―――电动机一年连续运行的时间，h；

K―――负载率，K =P2/PN

P2―――电动机实际输出功率，kW。

四、结语

通过对电解铝厂调压整流变压器、10/0. 38kV车间变压器、低压电动机和全厂照明系统等电气设备自身能耗方面的研究，结合电气设备节能技术的开发应用情况，提出一套最优化的电解铝厂电气设备节能降耗解决方案，有助于电解铝企业进一步降低吨铝综合电耗，更符合节能降耗的能源政策，在新建项目和节能改造项目中具有十分明显的应用优势。

参考文献

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[关键词] 高新技术企业 技术标准 DEA

一、技术标准与效益评价

技术标准是一种从事生产、建设及商品流通的一种共同遵守的技术依据,在标准化领域中需要协调统一的技术事项所制订的标准。高新技术企业在谋求自身不断发展过程中,通过积极参与创制行业内的技术标准,提高企业在行业中的竞争力和影响力,这就是高新技术企业的技术标准化。

技术标准本身是一种技术上的规范。单从规范本身的角度来看,其制定并不能为高新技术企业带来足够大的经济效益。但是,标准是一个技术市场化过程中的强制性规则,而技术本身只是知识的运用,没有强制性。从产业技术运用的角度考察,标准比技术高一个层次(复杂度、交易规则);技术影响产品或者产品后一方面,而标准可以影响整个产业。它不仅仅是技术的组合,更是技术创新的框架和体系。

技术的思路,是通过获取先进的技术完善自己的产品,降低自己的成本或者说是创造出一种新的产品,从而打败对手。而建立了标准之后,通过建立自己的标准并将自身的标准用于产业内部或产业经济体系,实现对外“赢者通吃”,对内实现对产业和联盟的掌控。因此,技术标准化的经济效益,常常不仅是企业自身寻求自身发展所关注的要点,同时也是许多地区、甚至国家为提高企业整体发展所要工作的目标。于是,这种评价往往已超越了企业自身,上升为区域经济投入产出的一个更为宏观方面的评价。

二、DEA方法的应用

1.相关研究的理论方法及评价

近年来,关于企业技术标准化经济效果的计算方法方面的研究成果不少,采用的计算指标体系也各有千秋。但总的来说,仍是以技术标准化实施之后产生的经济效果减去因技术标准化活动所产生的劳动消耗来进行计算。然而,针对企业层面的技术标准化经济效益的评价方法,介绍与讨论的文献并不多见,主要是针对技术标准实施后的经济效果进行计算,难以达到区域管理,衡量标准化带来的经济外部性的目的。

1998年,张长元采用了综合评价理论中的功能系数法,在给定指标体系的基础上对企业技术标准化的效益进行了评价研究,最先将技术标准化的经济效果进行了企业间的横向比较,为区域内企业层面的技术标准化管理和评价提供了一套较为完整的方法。

2003年,宋敏等人将数据包络(DEA)的方法首次运用到企业标准化经济效益评价之中,并给出了某一个虚拟企业在对技术标准投入产出方面的评价研究模型。然而,在实践过程中,高新技术企业的技术标准创制过程一般是在几年内完成,对某一企业测量其当年关于技术标准化的投入产出难以达到很好的对应关系。与此同时,单纯针对某一企业创制前后的DEA分析也难以支持DEA方法需要较多决策单元的前提假设。尽管如此,其所采取的评价方法具有一定的理论意义。

2.采用DEA方法评价的优越性

对于评价方法的使用,国内最常用的仍然是线性权重法,即建立在指标体系的基础上,对每一个指标(准则)赋予一定的权重,通过将指标得分与相应的权重乘积的和作为总得分,最后进行评价。这种方法在评价技术标准化经济效益的过程中存在一些不足:

首先,它不是从投入产出的角度考虑问题的,得分高低并不一定能真实地反映企业在进行标准化过程中的有效利用情况,企业过高的投入也可能得到较高的评价分数。

其次,应用线性权重方法进行评价,得分较低的企业很难从评价结果中找到投入产出低效的原因,进而难以为下一步中指导工作提供一些改进的方案。

相对于线性权重法及其他的评价方法,数据包络分析(DEA)方法是用于评价部门间相对有效性的一种评价方法。该评价方法是从投入与产出的角度去评价同类型的企业或部门在生产效率方面的相对有效性,把每一个评价对象看成一个具有“多个输入,多个输出”的生产系统,通过观察系统的输入和输出来评价生产系统的相对效率。

DEA评价模型是多个部门或多个企业之间进行相对有效性评价的一种方法,其特点是适合于处理具有多个输入和多个输出的情况,并且完全基于指标数据的客观信息进行评价,剔除了人为因素带来的误差。其结果不仅能判断被评价决策单元的生产效率相对有效性,而且对于非有效的决策单元,还给出了调整改进的方向。因此,如果仅是考虑投入规模和技术因素,从宏观上来评价部门或企业,则可采用DEA评价方法。魏权龄等人就曾用DEA方法对全国棉纺工业、铝冶炼工业进行评价研究,并将结果反馈到有关部门受到高度重视。此外,DEA还有以下一些优点:

首先,标准化效益评价需要从不同侧面、用不同指标加以描述,而这些指标往往不能用同一量纲加以表述。DEA模型以决策单元的各个投入指标和产出指标的权系数作为变量,从最有利用决策单元的角度上进行评价,无需考虑量纲统一化, 并避免了确定各指标在统计平均意义的权系数,排斥了主观因素,具有内在的客观性,确保了评价的准确性和有效性。

其次,DEA方法直接采用数据进行计算,而不像一般的统计分析模型那样预先给定生产函数的形式,并对指标进行相关性分析,避免了生产函数形式的确定以及确定某一投入指标对若干产出指标的贡献的繁琐的工作,使得评价方法具有简明性和易操作性。

最后,应用某些DEA模型对DMU进行相对有效性评价时,可以得到许多在经济学中具有深刻经济含义和背景的管理信息。

基于以上几点,本文将沿用DEA的理论和方法,致力于区域管理层对于辖区内企业层面的技术标准化前后经济效益进行评价研究,通过选取合适的投入产出指标,来满足实际考察的需求。

三、基于DEA方法的评价模型

1.模型的建立

假设园区内存在n家正在进行技术标准化的高新技术企业,即有n个DMU(DMU1,DMU2,...,DMUn),每个DMU都有m种输入和s种输出,那么第j个企业DMUj的输入和输出向量分别为 ,j=1,2,…,n。现在,设DMUj0的输入输出为(xj0,yj0),也可以简记为(X0,Y0)。于是,评价第j个企业同时为技术和规模有效的DEA模型为:

(1)

评价纯技术有效性的DEA模型为:

(2)

其中,U,V为闭凸锥,(X0,Y0)为DMUj0的投入和产出,u=(u1,u2,…,um), v=(v1,v2,…,vs)分别为投入和产出指标 和 的权重。

在模型中,V1为该决策单元DMU的有效值(指投入相对产出的有效利用程度)。V1的值越大说明效率越高,即说明该企业的技术标准化经济效益越好。V1最大值为1。当V1=1时,则DMUj0为弱有效的;若(1)的最优值V1=1,且,则DMUj0为相对有效的。类似地,可以定义DMUj0关于模型(2)的有效的和弱有效性。

设 为DMUj0的规模效率,V1,V2分别为技术效率和纯技术效率。若S=1(V1=1,V2=1),则称DMUj0为规模有效(技术有效,纯技术有效),否则称为无效的。

若V1=V2,则称DMUj0为规模收益不变;若V1V2,则称DMUj0为规模收益递减。

因此,通过本模型的计算还可以得到如下信息:知晓决策单元的技术效率状况,即各个企业在投入产出方面的效率是最佳还是非最佳;知晓决策单元的规模收益状况。即决策单元或是规模经济,或是规模不经济;寻找出造成决策单元的非最佳技术效率和规模不经济的原因――这是实际应用DEA进行深层次分析的关键的第一步,找出粗线条的原因,在通过进一步的深入探讨分析,可以深入详尽地研究分析问题,为今后高新技术企业的技术标准创制提供宝贵经验。

2.输入输出指标

对于高新技术企业技术标准化来说,其最终成果大多体现为新标准建立起来后的产品销售和认可的增加。可以说,高新技术企业技术标准化成功应该有两层含义:一是技术上的成功;二是商业上的成功。因此,在选择与评价一个技术标准化项目时,必须对技术因素以外的许多非技术因素予以应有的重视。通过结合企业标准化特点及测评者预定的评价目标,本文尝试建立如下指标体系。(如表1)

表1 投入、产出指标及相应衡量方法

投入方面 产出方面

资金物质投入(X1)

计算:设备费+原材料费+资料和印刷费用+其他物耗费 产品销售盈利能力的变化(Y1)

衡量指标:产品销售净利润的增长率

人员投入(X2)

计算:相关人员工资(按标准研发工时计) 产品市场地位的变化(Y2)

衡量指标:相同标准级别下主要技术内容或考核标准的个数

调研协商投入(X3)

计算:调研、会议协商费+实验外协费 企业社会认可度的变化(Y3)

衡量指标:项目获得证书、荣誉、奖励等的个数

在投入方面,调研协商投入是技术标准化过程较为特有的投入。因为技术标准的制定要满足先进性和可行性行统一的原则,因此在创制标准过程中,需要进行多次的调研、会议协商以及实验外协,这些方面投入的费用应该归为调研协商投入。

在产出方面,企业社会认可度的变化,既是企业自身竞争实力提高的体现,同时一定程度上反应了企业技术标准化后带来的社会附加效益。

四、实证研究

本文针对2009年北京市某科技园区内高新技术的技术标准化工作进行手机和调查,对园区内2009年验收的技术标准申报项目进行效益评价。依照上述评价模型所需各指标,整理得:

表2 2009年某园区验收的技术标准申报项目指标值

X1 X2 X3 Y1 Y2 Y3

技术标准1 12.00 6.00 24.00 0.81 7.00 8.00

技术标准2 11.00 13.00 7.00 3.37 6.00 10.00

技术标准3 23.00 20.00 8.00 0.00 11.00 17.00

技术标准4 9.00 15.00 26.00 3.01 9.00 15.00

技术标准5 8.00 5.00 18.00 0.81 8.00 8.00

技术标准6 6.30 96.00 30.00 0.19 7.00 0.00

技术标准7 34.00 10.00 33.00 0.77 2.00 0.00

技术标准8 22.90 62.00 4.60 0.06 9.00 8.00

技术标准9 11.50 4.20 10.10 0.18 6.00 0.00

技术标准10 113.50 71.00 51.50 0.18 8.00 0.00

技术标准11 58.00 24.00 33.00 0.18 9.00 0.00

技术标准12 75.00 10.00 45.00 0.18 4.00 28.00

技术标准13 27.00 86.00 23.00 0.98 3.00 0.00

技术标准14 0.00 54.90 22.00 0.10 3.00 61.00

技术标准15 23.00 47.00 5.00 2.13 5.00 8.00

技术标准16 10.00 2.00 8.00 2.85 1.00 10.00

技术标准17 13.00 90.00 27.00 0.51 4.00 0.00

技术标准18 11.64 6.00 12.88 1.34 4.00 3.00

技术标准19 18.00 11.00 11.00 0.00 3.00 0.00

技术标准20 38.30 24.00 7.90 0.86 6.00 0.00

技术标准21 26.00 52.00 3.00 0.12 3.00 5.00

技术标准22 9.00 12.00 9.00 0.12 2.00 0.00

其中需要特别指出的是,关于企业社会认可度的变化(Y3),由于企业获得的奖励或荣誉级别不同,所得数据经过简要的权重处理。

对于上述面板数据,分别采用(1)和(2)所代表的DEA模型,应用DEAP2.1软件,对22个技术标准的经济效益、社会效益进行综合的评价,进行得到如下结果:

表3 计算结果

DMU V1 V2 S

技术标准1 1 0.755 0.762 0.99

技术标准2 2 1 1 1

技术标准3 3 1 1 1

技术标准4 4 1 1 1

技术标准5 5 1 1 1

技术标准6 6 0.828 0.952 0.869

技术标准7 7 0.162 0.285 0.569

技术标准8 8 1 1 1

技术标准9 9 1 1 1

技术标准10 10 0.164 0.169 0.967

技术标准11 11 0.384 0.43 0.893

技术标准12 12 0.617 1 0.617

技术标准13 13 0.182 0.36 0.506

技术标准14 14 1 1 1

技术标准15 15 1 1 1

技术标准16 16 1 1 1

技术标准17 17 0.323 0.488 0.662

技术标准18 18 0.686 0.828 0.828

技术标准19 19 0.335 0.681 0.493

技术标准20 20 0.618 0.82 0.754

技术标准21 21 0.793 1 0.793

技术标准22 22 0.338 1 0.338

由表3可知,该年度园区内企业进行技术标准化的效率参差不齐,个别单位所创制的技术标准没有达到很好的投入产出的配比效果。而技术效率和规模效率较高的技术标准是2,3,4,5,8,9,14,15,16,也就是说,创制这些标准的企业,在标准创制过程中的投入产出相对合理。在技术标准创制的调研中,园区应着重对这些企业进行适度调研,深入了解其内部运作模式,并适当给与一定奖励,以期达到一个较好的推广和示范效果。

参考文献:

[1]张长元:功能系数法在标准化经济效益评价的应用[J],冶金标准化与质量,1998(9): 27-29

[2]宋敏等:基于DEA方法的企业标准化效益评价[J],中国标准化,2003.10:56-58

篇9

关键词：传感轨；静态轨道衡；动态轨道衡；过渡器

中图分类号：TH715 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）02-0025-02

1 轨道衡称重技术的发展及现状

1.1 机械杠杆式静态轨道衡

在20世纪60年代，我国工业仅处在起步阶段。由于技术落后、产量少，轨道衡称重技术设备采用的是机械杠杆称重方式。这种称重装置占地面积较大，工程施工需很深的基坑。由于每组杠杆都有尖锐的刀口和刀架，若使用频繁或使用时间长，会有杂质、灰尘落入刀口刀架内，影响称重精度。由于整台秤的所有部件都是可动的，维修量极大。

1.2 单台面电子式动态轨道衡

大中型工业企业每天进厂出厂物资吞吐量大，一列火车一个一个车箱停稳后的静态称量已不能满足快节奏的现代化生产模式，必须实现火车动态称重计量来适应快节奏的生产方式。单台面电子式动态轨道衡设计有一个称重台面，当每节车箱的前后转向架分别驶过台面时，称重计算机分别将采样结果进行累加运算，算出每节车箱的总重量值。

这种称量方式结构较简单，车速限制在3～7km/h，和单台面静态轨道衡相比，占地面积较少，基坑也较小，但因可动部件多，稳定性较差，维护量亦较大，特别是很难保证有一个长期的稳定的称量精度。因一节车厢分两次称重再相加算出其总量，很难达到预期的称重精度。

1.3 不断轨式电子动态轨道衡

不断轨式电子动态轨道衡是指称重传感器安放在一个浅基坑的箱式槽内，将称重轨道直接放在称重传感器上，测量其垂直重力。为了克服火车行驶过程中产生的纵向水平分力对测量精度的影响，在重力传感器组的两端的轨道腰部打孔塞入小型柱式传感器测量水平分力，以补偿单靠垂直重力产生的测量偏差。

这种称量方式要确保其称量精度和稳定性、重复性，要解决好塞入式水平分力传感器和原钢轨两个界面配合不好产生的传力误差和测量垂直力两排传感器和钢轨之间的因基础不平而产生的吊板误差对测量精度和重复性的影响，要解决结构设计存在的这两个难题就不那么容易了。

2 传感轨轨道衡的研发与应用

2.1 称重原理

传感轨轨道衡指的是轨道自身就是传感器，即传感轨集传感器和轨道为一体，利用剪切力代替正压力的测量原理。经过精心设计，多年的反复试验，现场实际使用、总结、提高，至今，这一技术克服了上述各种轨道衡存在的缺陷和不足，是目前国内轨道衡行业领域，充分利用力学受力原理设计制造的技术先进、结构新颖、使用寿命长、免维护型具有创新型的轨道衡称重系统装置。

其主要部件包括：称重轨4根，每根轨上制作3个一体化传感器，每台衡共12个传感器；供桥电源：选用三端可调集成稳压电源，有过热短路保护，经过现场使用，长期稳定，可靠性好；模数转换：选用进口高速多通道模数转换采集卡，先将12个通道的模拟信号单个采样，变成数字，然后由计算机进行“数字求和”，代替单、双机械台面的“模拟求和”；计算机系统。

2.2 秤体结构

传感轨式轨道衡有4根7m左右（由车型决定）、经生产制作校准的传感轨，每根传感轨上有称重通道和称重器，再加上计算机就组成一套完美的称重系统。

2.3 称重过程

没有火车时，整个衡器处于等待计量状态。当一列货车开过来时，由计算机判断是从左边来还是从右边来，并在彩色屏幕上显示“从左往右”或“从右往左”，同时由“等待计量”状态转到“正在计量”状态。这时传感器输出与节重成正比例的输出信号，经过前置放大滤波后，由屏蔽电缆送到机房进行再放大和再滤波，由计算机控制动态数据采集、循环、存储，实施整车或转向架跟踪采样自动转换，进行车速快慢变换，及时调配动态变量和车重系数，使计量检测忙而不乱、稳妥有效。当一列货车已经通过衡区，计量完成后，就由“正在计量”状态转入“数据处理”状态，自动显示“序号、节重、节速、总重”等计量结果。

3 传感轨动态轨道衡的几大优势

3.1 一体化结构

轨道和传感器融为一体，即轨道衡本身就是传感器。传感轨用鱼尾板和引轨直接相连。

3.2 秤体无可动部件

传感轨轨道衡决定了该称重系统无台面、无基坑、无限位器、无过渡器，秤体坚固可靠、稳定。

3.3 长寿命免维护

传感轨轨道衡整个秤体结构无可动部件，也无调整和维护的必要性。现场使用已证明属免维护、长寿命产品。

3.4 适应国内所有车型过衡计量

传感轨动态轨道衡的最大优势还在于适应国内全部车型过衡计量。对一些企业里运行的极特殊的车箱结构，如冶金行业用的鱼雷罐车，在设计传感轨时都能有针对性地进行设计加工制作、安装，完全能满足各种特殊要求。

3.5 强大的称重参数显示

传感轨动态轨道衡由于具有称重受力的独特优势，当一列车过衡计量时，除了能精确显示出其每节车箱的总重外，还能检测显示出车速、车箱的轮重、轴重、偏载重、偏载率等参数值。

3.6 动态精度高

传感轨动态轨道衡的称重计量方式属整车计量，和双台面动态衡相比，传感轨轨道衡在实现整车计量过程中，采样的频次比双台面结构轨道衡多，加上其软件的特殊统计计算，能确保精度≤±0.5%以内（时速5～15km/h）。

4 传感轨轨道衡的发展和未来

4.1 展望传感轨轨道衡的未来

2006年11月11日，中国衡器协会轨道衡专业委员会在安徽正式成立，铁道部多位领导在会上谈到了以下问题：

（1）由于近年国民经济的快速增长，轨道衡产品需求也在快速增长，轨道衡生产技术水平和产品质量亟待提高。

（2）现在轨道衡生产技术水平提高了，新技术采用多了，功能强了，但是结构、基础件水平有所下降，影响了稳定性。

（3）在会上有关领导介绍说：“中国入世后，承诺国外校准机构可以进入中国，目前我们还未完全放开，但国外许多校准机构已对中国的校准市场虎视眈眈。外国校准机构一旦进入中国校准市场，它们的服务、它们的行业自律，对我国的检定机构将构成极大的竞争。”

4.2 传感轨轨道衡具有强大的竞争力

传感轨轨道衡所具有的独特性和长期运行使用的现实，证明这一称重技术设备有极强的竞争力，是当今轨道衡称重技术的一个新的突破。

参考文献

[1] 徐卫华，马玉玲．谈电子静态轨道衡的安装、故障与维护[J]．科技论坛，2008，（4）．

[2] 张玉东，李鸣．静态轨道衡的应用现状与维护改造中的技术问题[J]．铁道技术监督，2007，（1）．

[3] 赵得永．动态轨道衡系统的故障诊断[J]．铁道技术监督，2008，（7）．

[4] 尚丛林．不断轨动态轨道衡系统的开发与应用[J]．铁道建筑，2008，（11）．

篇10

【关键词】采矿；技术；方法

中图分类号： TD43文献标识码： A

一、前言

井下作业本身就充满着许多的不安全因素，所以，为了提高采矿作业的安全性，保证采矿工作能够取得预计的效果，必须结合矿井的实际情况，选择正确的采矿技术和方法。

二、我国金属矿产资源现状

我国矿产资源总的特点是总量大，但人均拥有量低，人均矿产储量仅为世界平均值的58％；种类齐全但结构不合理，目前我国已探明矿产资源总量较大，约占世界的12％，居世界第3位，但主要矿产储量占世界的比例并不高。目前我国具有年产9亿t铁矿石原矿的生产能力，到2015年可形成新增铁矿石原矿年生产能力达3～3.5亿t。此外，我国还加大了海外铁矿投资力度，到2015年，我国海外权益矿规模将增加1亿t左右，海外权益矿的总量达到我国进口总量的20％以上。、

三、地下开采的新工艺和新技术

1、空场采矿的技术

(一)VCR技术

在上世纪的中后期，VCR技术，也就是所谓的大直径深孔球状崩落采矿方法在我国的凡口铅锌矿最先试验成功。随后，在诸多金属矿采矿中都采用了这种高效率的采矿技术和方法。

(二)地下金属采矿的连续化

连续开采地下金属矿山主要是指：连续回采矿房、连续开采矿体（床）、连续运送矿石以及连续的全工艺过程。也就是说在开采的过程中实现一步到位；在回采的过程中实现出矿、落矿、搬运矿石工艺的连续性作业；实现井下矿石的运输、转载、提升等环节的连续化；落矿、掘进、运搬、出矿、运输等工艺过程连续化。我国已经在连续四个5年规划中，将连续开采技术纳入国家的科技重点攻关项目中，进行了大量物力、人力、财力的投入，已进行科学实验和理论研究，并在凤凰山铜矿、狮子山铜矿以及安庆铜矿的地下金属矿山中采用连续开采技术研究，取得了一系列突出成果。

金属矿连续开采工艺根据矿岩情况或开采方式不同，分为三种工艺流程：

（1）在对大块矿岩开采时，为提高开采的效率，连续进行落矿、出矿、运输等工艺的回采施工。回采时采用前进式推进顺序，施工过程中不留矿柱。采用这种连续开采的工艺可提高开采效率，经济适用，方便矿块的控制管理和采矿设备调配，将来发展潜力很大。

（2）在对地下矿石进行后处理时，采用专门的运输机连续进行矿石的出矿、转运、提升等工艺的施工。使地下矿石开采、运送达到一体化。采用这种工艺可以加快开采速度，近几年来，该工艺应用较广。

（3）如果开采的矿岩硬度较大，开采具有一定的难度，可采用连续采矿机实现掘进、挖掘、落矿、出矿、转运等工艺过程的连续化施工。目前，有关专家对这种采矿工艺的研究取得了很大的进展，使其应用前景更加广阔。

2、崩落采矿的技术

(一)无底柱的分段崩落方法

我国当前的无底柱分段崩落采矿技术面临着怎样对结构参数进行加大和优化的问题。优化结构参数的主要方向为使得进路间距不断增大。通过进路间距的增大能够实现采掘工程量的大幅减少，此外还能使得一次崩矿量增大，从而使得采矿强度得以增加，降低矿石的成本，大大提高矿山经济和社会效益。因为进路间距增大具有一定的可操作性，容易得到推广和应用，当前在桃冲、程潮、北铭河、板石沟等矿山中都使用了这种技术，其具有一定的实践意义。

(二)自然崩落的技术和方法

自然崩落的技术和方法主要是指通过岩石自然应力的应用实现落矿的技术，其具有采矿成本低、生产能力大等方面的优点，尤其适用于那些矿化均匀、矿体厚大、易于自然崩落的矿床开采过程。其主要原理为在矿块进行大面积拉底以后，对矿块内矿体应力平衡进行破坏，从而使得应力进行重新分布，形成新平衡拱，这时拱内的矿石会因为受到重力作用而出现周期性的脱落。

3、充填采矿的技术和方法

我国采用过分级、干式尾砂胶结、碎石水泥浆胶结、全尾砂胶结等采矿新技术和新工艺。当前，我国已经成功研制出了充填采矿新工艺，其达到世界领先水平。具体代表为：用高水全尾砂速凝固化胶结来进行充填的技术、采用粗粒级水砂进行充填的工艺、高浓度全尾砂进行自流输送以及泵压输送来进行充填的工艺和技术、膏体通过泵送进行充填技术和工艺等。

四、难采矿床安全开采1.深井采矿技术金属矿床深部开采存在着高地应力、高井温等特殊的开采技术条件，使采矿作业遇到了一系列技术难题，属典型的难采矿床。近年来针对深部难采条件研究开发了系统安全高效的采矿技术。如：

(一)高地应力卸荷；

(二)岩爆倾向性多因素综合评判方法；

(三)高应力条件下柔性支护技术；

(四)岩体失稳声发射预警方法；

(五)高温矿井排热通风技术。2.难采矿体特型充填采矿技术有色金属矿床赋存条件多变，不少矿床岩体破碎不稳固，或存在地应力高和地下水等不利因素，其开采技术条件复杂，采矿难度大，往往导致采矿效率低下、安全保障程度低、资源浪费严重，或开采成本高。针对我国矿床开采技术条件复杂的矿体比例大的特点，近十年来在复杂矿床开采技术方面取得了很大进展，研究开发了机械化盘区脉内采准分层充填采矿法、破碎矿体台阶顶板水平分层充填采矿法、上向梯层充填法回采井下残矿工艺。3.矿柱高效回采与群空区协同处理技术针对井下大规模矿柱回采存在群空区安全隐患大、工程条件复杂和技术难度大等难采条件，研究发展了矿柱大规模回采与群空区协同处理技术，在柿竹圆多金属矿和架川铂矿成功地实现了井下复杂条件下特大型控制爆破。成功地采用多向组合微差控制爆破技术，实现井下钻孔爆破技术的突破，并下钻孔控制爆破规模达到世界之最。为了实现矿柱回采与空区隐患协同处理，成功地开发了立体分区综合控制爆破技术，将并下大爆破按数十个相对独立的爆C进行创新设计，确保了井下超大规模钻孔爆破的爆破效果和周边矿柱的稳定；充分利用采空区作为自由面实行多排水平孔微差控制爆破。

五、金属矿采矿技术的发展趋势1、深井开采。随着浅部资源的逐渐消耗和枯竭，我国已开始向地下深部获取资源，预计在今后10～20a内，我国矿山将进入1000～2000m深度开采。20世纪60～70年代建设的部分矿山相继进入深部开采，一些新建矿山采矿深度也很大。

2、复杂富水矿床开采技术。今后应在复杂水体矿床安全高效采矿方法、全尾砂浓缩充填材料、工艺设备及自控技术研究以及水患和地压突变规律及监测预报控制技术方面开展研究工作。特别是复杂水体矿床突水机理及防治技术，井下充填的新型廉价尾砂胶结材料，微细粒尾砂高效浓缩泵送充填及自控技术，岩层变形—应力—渗流三场耦合分析技术，低能耗沉密脱水卧式仓造浆工艺与技术方面重点开展研究工作。3、复杂难采地下残留矿体开采技术。我国地下金属矿山长时间的开采，由于当时技术水平的制约以及乱采乱挖的影响，采区内仍残留有大量的矿石资源。这些残留矿石资源回采技术复杂，安全条件差，遗留的大量空区和矿柱长期不能得到有效处理。回收这些残留资源的主要难点是复杂空区残留资源探测技术、大参数大步距整体崩落技术、残留资源开采条件再造技术、复杂充填体下矿柱回收技术以及复杂残留矿体安全回采监测预警等技术。这些技术难题的解决，必将对提高矿产资源利用水平、推进我国采矿技术进步具有重要意义。

六、结束语

综上所述，井下采矿技术和方法的选用必须要结合矿井的特点，同时，针对所采取的方法和技术进行安全性和可靠性的分析，保证井下采矿技术和方法能够卓有成效。

【参考文献】

[1]池洪斌.露天采矿技术及发展方向探讨[J].中国新技术新产品，2011．