浅议低品位矿产资源的开发与利用

时间：2024-11-02

钱刚

（贵州毅达环保股份有限公司，贵州贵阳 550014）

实际生产过程中工业工厂对能源的使用也会产生一部分剩余低品位资源，处理这些低品位资源时，可以根究企业自生的条件和需要，选择何种资源再利用项目，以便使得低品位能源能够在在企业生产中得到充分利用，降低企业能源消耗和浪费，降低企业成本，以便获得更多经济效益和社会效益。处理低品位矿产资源应用途径如下。

1 直接利用是低品位资源各种利用方案的首选

直接利用可以减少在使用低品位能源时的成本，降低企业能源利用成本。例如企业可以直接将低品位能源进行转换利用，例如为企业供暖，减少企业能源损耗。一般情况下，120℃的废热，可以直接被企业所利用，利用程度可以高达百分之百。因此，低品位能源能够直接应用就直接利用。

2 通风余热的热管回收技术

该技术是由美国洛斯阿拉莫斯国家实验室，一位实验人员的乔治格罗佛设计出来的一个导热管，该技术主要是运用热传导原理，管道内的相变介质，能够进行快速传热，之后热管就会将矿井通风产生的余热，传递到热热管内进行回收，工作原理如下图所示，其导热能力是一般导热材料难以达到的水平。

图1 矿井通风余热的热管工作原理图

运用热管技术，加强对低品位矿产资源的利用，将矿井生产产生的余热进行利用，促使废热使用途径多样化。该技术在通风管道气余热利用上，取得了显著成果。使用该技术时根据余热温度，选择适宜的热管[1]。之后运用热管技术。将热量进行回收，回收后的热量可以用于生产过程中动力投入，也可以利用到工厂中其他方面，减少工程对于能源投入降低企业生产成本，帮助企业获得更多经济效益。同时，矿井通风余热的热管回收技术也可以运用到散热当中，运用热管技术对电子元器件进行散热，减少在电子元件散热上的成本。

3 井下开采水源热泵技术

目前，水源热泵的开发市场正逐渐完善，在井下矿山中的应用较多，由于矿山井下涌出水资源丰富，热源温度受室外环境影响较小，能源储量受季节影响不大，资源储量可以归类为低品位，使用矿井地下水作为热源，可以实现矿山节能降耗，符合我国大力发展绿色矿山基本要求。运用物理原理，使用该技术可以将井下水的低温热源变为中高温热源[2]。只要注入较平常低很多的高品位能源，就可以将低品位能源进行有效转化，一般在使用过程中主要是以下几种形式。

（1）使用水源式热泵给低温水增温，有些企业在生产过程中水温有着一定要求，运用井下开采水源的余热对水温进行加温，但是一般水热还是难以达到生产要求。因此，在针对这一问题，工在生产过程中，可以使用企业采暖或者工艺用水水源式热泵，将用余热加温后的低品位热水作为输入能源输入到能源泵当中，之后只要输入少量高品位电能，就能给原先低品位水进行加温，达到企业生产时对水温要求[3]。低温型水源热泵出水温度最高可达六十摄氏度，高温型水源热泵出水温度甚至可高达一百摄氏度。

（2）第一类吸收式热泵。该技术又称为增热型热泵，该技术使用时需要输入少量的高温井下水，牵引热泵工作，运用热泵技术，对水源进行加热，就可获得大量的有用能源。热泵驱动之后，就可以有效地将低温热源转化到中温热源，加大了对井下能源的利用效率。第一类吸收式热泵技术，运用效率很高，可以广泛应用到热电联产项目中。运用此技术，可以有效的利用火力发电余热，为矿区周边居民提供供暖能源。

（3）第二类吸收式热泵。该技术又称之为升温型热泵。与第一类吸收式热泵技术相比，该技术是将大量的中温热源转化为少量的高温热源。在使用时，加入少量中低温去进行热源驱动，之后运用热泵技术，利用大量中温热源与井下开采水源中的低温热源之间形成的热势差，就可以制取少量高温能源，虽然制取出来后的热量少于中温热源，但是其温度较中温热源要高太多。运用该技术，增加了低品位能源运用范围，同时增加了能源利用效率[4]。第二类热泵技术中，输入时中温热源温度一般位于75℃～ 120℃，但是输出的高温位热源温度高达150℃。但是由于第二类吸收式热泵技术转化系数不高，因此并未得到广泛使用，一般是运用到化工生产当中。

（4）蒸汽压缩热泵。在常压环境当中，该装置在使用时需要注入一定程度冷却水，但是在使用该技术之后会将原先注入冷却水进行升温，有时还会出现高于100℃情况，这是的工艺冷却水，可以不需要加热直接供蒸汽压缩热泵装置使用，工艺冷却水所达到的温度越高，蒸汽就能获得更高的压力，转化效率就会越高，输送时也更方便。

该技术使用之后产生的蒸汽还可以用于发电，可以有效的将低位热源转化为高位电能，该技术使用原理与地热发电原理大致相同，冷却水温度越高，蒸汽密集程度也就越高，发电量也就越多。

由于吸收式井下开采水源热泵技术属于新型技术，在使用时对技术水平要求较高，故该技术的使用也不是特别成熟。热泵技术发展早，技术要求也低，操作技术也比价成熟，所需要运行成本也不高，在进行维护时也比较简单，因此井下开采水源热泵技术得到了广泛推广。

4 低品位矿产资源开采方法

（1）水平干式填充采矿法。低品位矿物一部分蕴藏在急倾斜矿体中，矿体厚度通常为2m左右，矿层较薄，分支复合严重，形态各异，对于品位较低的矿体，采用水平干式填充开采方法是最佳选择，此方法具有开采灵活、回采工艺精细等优点，为了实现低品位矿物高开采率，利用两采一统的开采工艺，矿物产出率能达到百分之三十左右，开采成本降低了百分之二十左右。水平干式填充开采法也存在一些问题，采场分层循环时间较长，作业环节复杂，在实际应用中还需要进一步改进。

（2）原地爆破浸出开采。原地爆破浸出开采是通过爆破手段将低品位矿物进行分割，部分矿物遗留在开采场地进行浸出处理，减少了出矿、提升、运输、开采后的填充等工作，低品位矿床原地爆破出采工艺主要采用浅孔留矿与分层扇形深孔挤压爆破方法。

5 MVR应用

MVR工艺是近几年来才开发出来的工艺，该技术是通过运用自身压缩时产生的二次蒸汽及其能量，运用蒸汽缸，将低品位能源做功转化为高品位的能源，将能源进行有效循环利用，同时该技术对冷却水要求不高，驱动时所需要运用到的能源也不多，可以有效减少对能源使用，更加符合绿色化生产需求，因此该技术值得广发推广。MVR技术主要是运用其中的压缩机系统，推动气缸运作。相较于其他技术，MVR技术对能源使用较少，有效的减少了对能源浪费程度，有效降低了企业生产成本，帮助企业获得更多经济效益。