Der globale Wettbewerb um strategische Mineralressourcen wird immer intensiver, und die Sicherung der Ressourcenversorgung ist für die nationale Wirtschaft und die Lebensgrundlage der Bevölkerung von entscheidender Bedeutung. Die westlichen Regionen Chinas sind reich an Mineralressourcen in großen Höhen und bei niedrigen Temperaturen und bilden das Kernressourcengebiet zur Sicherung der nationalen Industrie- und Lieferkettensicherheit. Allerdings sind diese Gebiete durch große Höhen, niedrige Temperaturen und eine fragile ökologische Tragfähigkeit gekennzeichnet. Der Bergbaubetrieb steht seit langem vor branchentypischen Herausforderungen wie geringer Effizienz von Mensch und Maschine, großen ökologischen Störungen und Schäden sowie hohen Energie- und Kostenaufwendungen für den Abbau. Wie in dieser Region ein kohlenstoffarmer, effizienter und wirtschaftlicher Mineralressourcenabbau erreicht werden kann, ist eine große technische Herausforderung, die die Branche dringend lösen muss.

Kürzlich hat das Projektteam der Changshaer Forschungsinstitut für Nichteisenmetallurgie und -konstruktion GmbH (im Folgenden „Changshaer Nichteiseninstitut“), einer Tochtergesellschaft der Chinalco International Engineering Corporation, auf diesem Gebiet einen bedeutenden Durchbruch erzielt. Es hat mehrere Kerninnovationen wie das erste abwärts gerichtete, selbsterzeugende Bandfördersystem entwickelt und eine Reihe von Problemen gelöst, darunter die dynamische, präzise Optimierung der Abbaubereichsgrenzen in extrem hochgelegenen Minen, die wirtschaftliche, intelligente Anordnung von Transporttrassen und die effiziente Energierückgewinnung beim Materialtransport über große Entfernungen und in großen Mengen. Die entsprechenden Ergebnisse wurden erfolgreich bei der Tibet Julong Copper Co., Ltd. angewendet und liefern eine beeindruckende Erfolgsbilanz.

Präzise Erfassung und dynamische Steuerung: Jedes Erzstück „in die richtige Tonne“

Die präzise Festlegung der Tagebaugrenzen und die sinnvolle Planung der Transporttrassen sind entscheidende Faktoren für die wirtschaftliche Bewertung der Lagerstättenerschließung und die Transporteffizienz. Herkömmliche statische Methoden zur Grenzfestlegung leiden unter Problemen wie fehlender Dynamik von Preis- und Kostenparametern, Verzerrung des Zeitwertattributs und unzureichender Wirtschaftlichkeit der Transporttrassenanordnung, was leicht zu einer Verschwendung von Mineralressourcen führen kann.

Angesichts dieser Herausforderung richtete das Projektteam des Changshaer Nichteiseninstituts seinen Fokus auf das dynamische Zusammenspiel von Wirtschaftsparametern und Zeitwert. Das Team entwickelte eine neue, mehrdimensionale, kombinierte dynamische Integrationsoptimierungsmethode, die eine dynamische Steuerung der Preis- und Kostenwirtschaftsparameter der Tagebaugrenzen sowie eine präzise Anpassung des Zeitwertattributs ermöglicht. Diese Methode kann die Festlegung der Abbaubereichsgrenzen und die Anordnung der Transporttrassen dynamisch an Schwankungen der Marktpreise und Änderungen der Abbaubedingungen anpassen und so das „alte und schwierige“ Problem des dynamischen Ressourcenmanagements und der effizienten Nutzung lösen. Durch intelligente Algorithmen wird eine wirtschaftliche, intelligente Anordnung der Transporttrassen erreicht, sodass die Mine über ihre jahrzehntelange Betriebsdauer hinweg stets einen optimalen wirtschaftlichen Nutzen erzielt. Ursprünglich als grenzwertig im Gehalt angesehene, träge Erzreserven werden in abbaubare Reserven umgewandelt, sodass wirklich „jedes Korn in die Scheune“ gelangt.

Befähigung zur Anpassung und Aufwertung von Ausrüstung: Überwindung des „Höhenkrankheits“-Problems unter Plateau-Bedingungen

Der Sauerstoffgehalt in Minen auf 5.000 Metern Höhe beträgt nur 60 % des Wertes in der Ebene, was bei Menschen und Maschinen zu schwerer Höhenkrankheit führt. Große Bergbaumaschinen leiden unter Leistungsabfall und steigenden Ausfallraten, was ihre Einsatzbereitschaft und Arbeitseffizienz erheblich beeinträchtigt.

Aufbauend auf traditionellen Erfahrungen entwickelte das Projektteam des Changshaer Nichteiseninstituts ein mehrparametriges Leistungskorrekturmodell für den Effizienzabfall von Ausrüstungspools. Dieses Modell berücksichtigt umfassend die Auswirkungen von Faktoren wie Höhe, Temperatur, Straßenzustand und Wartungsintervallen auf die Effizienz der Bergbaumaschinen. Darauf aufbauend wurde eine intelligente Software zur Entscheidungsunterstützung für die Auswahl von Ausrüstung in extrem hochgelegenen, großen Tagebauen entwickelt, die die tatsächliche Leistung verschiedener Ausrüstungskombinationen unter spezifischen rauen Umgebungsbedingungen simulieren kann, um so eine präzise Abstimmung der Ausrüstung zu ermöglichen. Nach der Inbetriebnahme stieg die Betriebseffizienz der großen Bergbaumaschinen deutlich an, die Einsatzbereitschaft verbesserte sich um 2–3 Prozentpunkte und die Zeitnutzungsrate um 1–3 Prozentpunkte. Dies sichert nicht nur das jährliche Abraum- und Förderaufkommen, sondern reduziert auch erheblich den unnötigen Kraftstoffverbrauch und den Geräteverschleiß.

Innovatives grünes Förderverfahren: Potenzielle Energie in elektrische Energie umwandeln – eine Revolution des „Transport muss Energie verbrauchen“-Paradigmas

Während die Geräteauswahl das Effizienzproblem auf „Punktebene“ löst, stellt der Materialtransport über große Entfernungen das Problem auf „Linienebene“ dar, das die Gesamteffizienz der Mine begrenzt. Hochgelegene Minen sind oft durch hohe Berge und tiefe Täler gekennzeichnet, was zu langen Transportwegen und großen Höhenunterschieden für Erz und Abraum führt. Der konventionelle LKW-Transport ist teuer, energieintensiv und umweltschädlich.

Angesichts dieser Herausforderung entwickelte das Projektteam des Changshaer Nichteiseninstituts als weltweit erste Lösung die Technologie des abwärts gerichteten, selbsterzeugenden Bandtransports mit großer Förderkapazität und langer Strecke für extrem hochgelegene, große Tagebaue. Bei der Tibet Julong Copper Co., Ltd. wurde das weltweit erste abwärts gerichtete, selbsterzeugende Bandfördersystem mit der höchsten Höhenlage, der größten Leistung und Förderkapazität sowie der höchsten Bandgeschwindigkeit und -festigkeit errichtet. Dieses System nutzt die enorme potenzielle Gravitationsenergie des von oben nach unten bewegten Materials zur Stromerzeugung und verwandelt Widerstand in Antriebskraft. Statistiken zufolge kann die jährliche Stromerzeugung dieses Systems bei Volllast 54,45 Millionen kWh erreichen, was einer jährlichen Reduzierung der Kohlenstoffemissionen um 56.752 Tonnen entspricht. Diese Technologie revolutioniert das traditionelle Konzept, dass „Transport Energie verbrauchen muss“, und realisiert eine perfekte Kombination aus Materialtransport über große Entfernungen und in großen Mengen sowie effizienter Energierückgewinnung in extrem hochgelegenen Minen.

Räumlich-zeitlich koordinierte, intelligente Verkippung: Integrierte Planung und Steuerung für ein ökologisch schonendes Verkippungsmodell

Bei einem etappenweisen Abbau und mehreren Kippen sind die Abraumtransportwege komplex. Herkömmliche, grobe Planungen der Verkippungswege führen zu Problemen wie hohen Verkippungskosten, geringer Umschlagseffizienz und schlechter Steuerungsgenauigkeit.

Zu diesem Zweck entwickelte das Projektteam des Changshaer Nichteiseninstituts eine Technologie für die großflächige, räumlich-zeitlich koordinierte Verkippung in großen Tagebauen mit mehreren Bereichen. Es wurde ein Transportnetzwerkmodell und ein Entscheidungsunterstützungssystem für die Steuerung aufgebaut, das eine vorausschauende Planung und dynamische Koordination mehrerer Kippen in Zeit und Raum ermöglicht. Die Transportfahrzeuge bewegen sich nicht mehr einfach „von Punkt A nach Punkt B“, sondern planen basierend auf Echtzeit-Verkehrsbedingungen, Kippenkapazität und Verdichtungsanforderungen intelligent die optimale Route. Dies ermöglicht eine effiziente Transportkoordination der Ausrüstung sowie eine kohlenstoffarme, wirtschaftliche Verkippung und reduziert den Energieverbrauch und die Emissionen des Abraumtransports erheblich.

Umfassende Freisetzung multidimensionaler Vorteile: Dreifacher Gewinn für Ressourcen, Wirtschaft und Ökologie

Nach der erfolgreichen Anwendung der entsprechenden Ergebnisse bei der Tibet Julong Copper Co., Ltd. liegt eine beeindruckende Erfolgsbilanz vor:

Ressourcensicherung: Die abbaubaren Erzreserven der Mine wurden um 57,66 Millionen Tonnen und der Kupfermetallgehalt um 253.700 Tonnen erhöht, was die Lebensdauer der Mine deutlich verlängert und die Selbstversorgungsfähigkeit Chinas mit strategischen Mineralressourcen verbessert.

Wirtschaftliche Vorteile: Direkte Einsparung erheblicher Investitionen, jährliche Senkung der Produktionskosten um über 100 Millionen Yuan.

Ökologische und soziale Vorteile: Setzung eines Branchenstandards für kohlenstoffarmen, effizienten und wirtschaftlichen Abbau in extrem hochgelegenen, großen Minen.

Diese technologischen Ergebnisse bieten wertvolle technische Unterstützung und technische Vorbilder für die grüne, kohlenstoffarme, kostensenkende und effizienzsteigernde Erschließung großer Tagebaue in hochgelegenen Kälteregionen. Sie fördern den technologischen Fortschritt der Bergbauindustrie in extrem hochgelegenen Minen und verbessern das technische Niveau und die Ressourcensicherungsfähigkeit für den Abbau strategischer Mineralressourcen Chinas.

Von der „Bluttransfusion“ zur „Blutbildung“: Neugestaltung des Erschließungsparadigmas für Hochgebirgsminen

Der Durchbruch bei den Schlüsseltechnologien für den kohlenstoffarmen, effizienten Abbau in extrem hochgelegenen, großen Tagebauen geht in seiner Bedeutung weit über eine einzelne Mine hinaus. Die westlichen Regionen Chinas sind reich an Mineralressourcen in großen Höhen und bei niedrigen Temperaturen, aber technologische Engpässe führten lange Zeit zu geringer Erschließungseffizienz, hohen Kosten und großen ökologischen Störungen. Die Reihe innovativer Ergebnisse des Projektteams des Changshaer Nichteiseninstituts bildet ein vollständiges, integriertes Technologiesystem und bietet ein reproduzierbares und übertragbares technologisches Paradigma für die großflächige Ressourcenerschließung in dieser Region.

Die Technologie des abwärts gerichteten, selbsterzeugenden Bandtransports löst nicht nur das Energieproblem des Ferntransports in hochgelegenen Minen, sondern ermöglicht auch einen qualitativen Wandel vom „Energieverbrauch“ zur „Energieerzeugung“. Die intelligente Software zur Entscheidungsunterstützung für die Geräteauswahl bietet eine wissenschaftliche Grundlage für die Gerätekonfiguration in hochgelegenen Minen und löst das „Höhenkrankheits“-Dilemma an der Wurzel. Die dynamische Optimierung der Abbaubereichsgrenzen und die räumlich-zeitlich koordinierte Verkippungstechnologie bringen die wirtschaftlichen und ökologischen Vorteile der Mine in ein neues Gleichgewicht.

Für die Zukunft wird sich das Changshaer Nichteiseninstitut auf die Entwicklung der Nichteisenmetallindustrie in Richtung Ökologisierung, Intelligenz und Hochwertigkeit konzentrieren, die synergetische Innovation von Industrie, Wissenschaft, Forschung und Anwendung vertiefen und sich bemühen, weitere originelle und richtungsweisende Ergebnisse mit großer Tragweite zu erzielen. Mit der kontinuierlichen Verbreitung und Anwendung dieser Technologie wird die Fähigkeit Chinas zur eigenständigen Sicherung strategischer Mineralressourcen in den hochgelegenen Kälteregionen umfassend gestärkt.