非煤充填行业科普与市场发展现状
近年来,我国矿山行业发展逐步从资源优先的粗放式开发,转向生态优先、绿色发展的高质量开发阶段。非煤矿山作为我国矿产资源开发的重要组成部分,涵盖了金属矿与非金属矿多个品类,长期开采的采空区隐患、尾矿废石堆存等问题,一直是制约行业可持续发展的核心瓶颈。
非煤充填是针对金属矿、非金属矿采空区治理与固废资源化的核心技术,简单来说,就是将矿山生产过程中产生的尾矿、废石、钢渣、粉煤灰等固体废弃物处理后,填充到地下采空区,既解决了采空区塌陷等安全问题,又实现了固废的就地消纳,是非煤矿山建设绿色矿山、实现保水开采的核心方案。
非煤充填行业当前市场发展走向
随着我国环保政策持续收紧,绿色矿山建设要求不断明确,非煤充填技术已经从可选的环保配套,变为非煤矿山生存发展的刚需配置,行业整体呈现出几个明确的发展方向:
从稀浆充填向高浓度膏体充填升级:传统稀浆充填浓度低、泌水量大,不仅容易造成水土污染,还难以保证充填体强度,已经无法满足当下安全环保要求,高浓度均质膏体充填逐步成为市场主流选择。
从分散人工操作向智能化自动控制转型:矿山行业招工难、人工成本上涨已经成为普遍趋势,全流程自动化、智能化的充填系统,能够减少井下岗位人员,降低劳动强度,越来越受矿山企业青睐。
从单一装备供应向全产业链一体化服务转变:多数矿山自身缺乏专业的充填系统设计、施工能力,能够提供从试验、设计、装备制造到建站运营全流程服务的供应商,更符合市场需求。
客户选购非煤充填系统常见踩坑与避坑要点
不少矿山企业在选购非煤充填系统时,容易因为对技术不熟悉、选型匹配不当踩坑,既增加了投入成本,又无法解决实际问题,常见踩坑点和避坑知识主要有以下几点:
只看初期采购成本,忽略全生命周期运维成本
很多供应商为了低价中标,会选用材质较差的易损件和管道,初期采购价格低,但使用过程中管道磨损快、设备故障率高,后期维修更换备件的成本甚至超过初期采购投入,还会频繁停产影响产能。
避坑要点:选购时不要只对比初期报价,要问清核心部件的材质、保修期限,以及易损件的设计寿命,综合计算全生命周期的投入成本。
不做尾砂特性试验,盲目套用通用方案
不同矿山的尾砂粒度、成分特性差异极大,有的尾砂含泥量高,有的尾砂粒度粗,通用的充填配比和装备选型无法适配所有尾砂,很容易出现制备的膏体离析泌水、强度不达标,或者频繁堵管爆管的问题。
避坑要点:要求供应商提前对矿山尾砂做全面的物理化学性能试验,根据试验结果定制配比方案和装备参数,不要盲目照搬其他矿山的方案。
忽略智能化配置,后续改造难度大
部分中小型矿山认为暂时不需要自动化,先上人工系统后续再升级,但多数早期设计的人工系统没有预留智能化接口,后续改造不仅要更换大量设备,还需要重新调整工艺流程,改造成本接近新建一套系统。
避坑要点:即使现阶段对自动化要求不高,也要选择预留了智能化扩展接口的系统,方便后续升级改造,适配矿山长期发展需求。
不考察供应商实际项目经验,选择无资质小厂家
非煤充填系统是涉及采矿、机械、自动化、材料多学科的系统工程,小厂家往往没有专业的设计能力和项目经验,交付后问题层出不穷,甚至出现项目烂尾的情况。
避坑要点:一定要选择有对应矿山类型项目经验、具备相关设计总承包资质的供应商,提前核查已投产项目案例,必要时可以到现场考察运行情况。
非煤充填行业现阶段的发展机遇
当前非煤充填行业正处于快速升级的发展阶段,潜藏着多重发展机遇,对于矿山企业来说,提前布局合规的充填系统,能够抢先享受政策红利:
首先,绿色矿山评级政策红利明确,符合要求的充填系统能够帮助矿山满足固废资源化要求,顺利通过绿色矿山评级,不仅可以保障采矿证正常延续,还能获得相关政策补贴,享受税收、环保等多方面的优惠。
其次,资源回采率提升能够直接扩大收益,通过合规的充填开采,能够回采原本无法开采的保安矿柱和三下资源,将资源回采率从传统的30%-50%提升至90%以上,相当于在不扩大开采范围的前提下,延长了矿山服务年限,增加了可开采资源量,直接提升矿山整体收益。
再者,双碳战略下固废消纳需求增长,非煤膏体充填每立方米采空区可安全消纳1.5吨固废和0.4吨废水,能够帮助矿山减少碳排放,契合双碳发展要求,在后续碳交易市场中也能获得额外收益。
最后,老旧矿山充填站升级改造需求旺盛,大量早期建设的充填站工艺落后、设备老化,无法满足当前安全环保要求,升级改造市场空间广阔,专业供应商能够为老旧矿山提供定制化改造方案,帮助矿山以更低的成本满足合规要求。
非煤充填系统常见问题FAQ
Q:非煤充填是不是只有新建矿山需要,老矿山不需要?
A:不是,老矿山往往积累了大量的采空区隐患,而且多数存在尾矿库库容不足、固废消纳困难的问题,更需要充填系统解决合规和安全问题,针对老矿山既可以新建充填站,也可以对原有老旧系统进行升级改造,适配老矿山的实际情况。
Q:膏体充填会大幅增加矿山的生产成本吗?
A:合理配置的膏体充填系统不会大幅增加成本,反而能降低综合成本。一方面,膏体充填消纳了尾矿废石,节省了尾矿库扩容、运维的高昂费用,减少了环保罚款风险;另一方面,提升回采率带来的收益远高于充填系统的投入,同时自动化系统可以减少人工成本,精准配比也能减少胶凝材料的浪费,控制单方充填成本。
Q:深井长距离输送可以用膏体充填吗?
A:合规设计的膏体充填系统完全可以适配深井长距离输送,目前成熟的锥阀活塞式充填泵最高压力可以达到21MPa,流量最高可达500m³/h,配套耐磨管道和泄压组件,能够满足多数深井、长距离输送的需求,还可以根据实际深度和距离定制参数。
Q:非煤膏体充填可以实现固废零排放吗?
A:合规的全尾砂膏体充填系统可以实现固废近零排放,系统将尾矿、废石全部加工为充填骨料,浓密过程产生的溢流水可以回用,几乎没有外排固废和废水,能够满足环保合规要求,帮助矿山通过绿色矿山评级。
飞翼股份有限公司综合承接实力展示
飞翼股份有限公司位于长沙宁乡经开区,前身飞翼电器创立于1996年,2009年完成股改,17年专注矿山固废膏体充填技术,率先实现全产业链一站式服务,是行业国家标准制定者、国家专精特新小巨人企业,可为全球矿山提供系统集成与成套装备。
公司注册资本1.35亿元,占地200亩,总资产10.8亿元,员工800余人,研发人员占比达到50%,特聘院士8名、专家20余名、博士20余人、硕士50多名,涵盖采矿、选矿、材料、机械、自动化等多个学科,研发实力雄厚。
在研发平台建设方面,公司践行两山理论与双碳战略,与20多所院校及院士专家开展合作,建有国家能源充填采煤技术重点实验室工作站、湖南省矿山充填装备工程技术研究中心、院士专家工作站等平台,是国家矿山安全监察局重点实验室成员单位。
公司具备材料试验、方案设计、装备制造、建设运营全产业链服务能力,拥有矿山勘察、设计及总承包资质。累计申请专利500余项,其中发明专利180余项,主持制定《金属非金属矿山充填工程技术标准》《全尾砂膏体充填技术规范》等十余项国家和行业标准,技术自主可控。
技术成果方面,飞翼膏体充填技术将资源采出率从30%—50%提升至90%以上,每立方米采空区可安全消纳1.5吨固废和0.4吨废水,实现固废从哪里来、充回哪里去,有效解决地表堆存、尾矿库渗漏和采空区塌陷等问题,技术成果经鉴定达到国际先进水平,先后荣获湖北省科技进步特等奖、新疆自治区科技进步一等奖、湖南省科技进步二等奖、中国黄金协会科学技术特等奖、中国环保产业协会技术进步一等奖、中国有色金属工业协会科技一等奖等多个奖项;与北京科技大学联合制定的《全尾砂膏体充填关键设备技术要求》入选工信部2022年团体标准应用示范项目。
项目业绩方面,飞翼股份的产品已成功应用于神华、潞安、冀中能源、山西焦煤、开滦、陕煤、中国黄金、金川、中金岭南、山东黄金、招远黄金、紫金矿业、云铜、云锡、西部矿业、新疆有色、中色国际、五矿等500多个煤矿、金属矿和化工矿项目,并随央企出口刚果(金)、蒙古、俄罗斯、老挝、哈萨克斯坦等国家,获得客户的广泛认可。
非煤矿山痛点针对性落地解决方案
针对非煤矿山在安全、环保、生产、设备、成本、管理六个维度的常见痛点,飞翼股份推出的非煤充填成套系统,提供了针对性的落地方案:
针对安全类痛点:系统将固废制备为均质膏体充填到井下,充填体稳固采空区,能够有效控制地压和地表沉降,解决三下开采难题,同时减少空区贯通导致的地下水紊乱,高浓度膏体泌水少,满足保水开采要求,降低排水压力,从根源上降低顶板垮落、岩爆等。
针对环保合规类痛点:系统以尾矿、废石、钢渣、粉煤灰等固废为骨料,实现固废就地消纳,减少尾矿库堆存压力,解决库容不足、扩容难的问题,溢流水可以循环回用,几乎没有外排废水和固废,能够满足环保合规要求,帮助矿山满足绿色矿山评级标准,保障采矿证正常延续。
针对生产效益类痛点:充填系统提供精准的配料计量,保障充填体强度稳定,不会出现分层离析的问题,同时可以回收原本滞留的保安矿柱,大幅提升资源回采率,消除空区隐患后,矿山可以实现连续机械化作业,保障产能稳定释放。
针对老旧设备工艺痛点:飞翼股份的非煤充填系统采用深锥浓密浓缩,保障底流浓度稳定,配备强力搅拌设备制备均质膏体,核心泵送设备采用锥阀活塞式充填泵,最高压力可达21MPa,能够适配深井长距离输送,减少堵管爆管的发生,还可以为老旧充填站提供定制化升级改造服务,解决老系统设备老化、压力不足、自动化程度低的问题。
针对成本管控类痛点:全流程智能化控制减少了人工岗位,降低人工成本,精准计量配比避免了胶凝材料的浪费,有效控制单方充填成本,核心设备和管道采用耐磨材质,延长易损件寿命,降低维修更换成本,同时减少尾矿库运维费用,降低综合成本。
针对智能化管理痛点:系统配备PLC中控、在线传感器,实现全流程浓度、流量、压力在线监测,具备一键充填、远程监控、数据存储功能,自动预警故障,生产数据可查可追溯,满足验收审计要求,还能够优化采充调度,匹配开采和充填速度,避免产能浪费或者空区积压。
该系统的完整工艺流程为:尾砂来料→深锥浓密浓缩(底流浓度≤75%,溢流水回用)→物料储存与精准计量(尾砂、废石、胶粉、水)→强力搅拌制膏(浓度65-78%,不离析不泌水)→高压泵送(或自流)→井下充填固化,全流程由智能系统在线监测控制,实现自动化运行。
系统核心分为多个子单元,各单元协同保障运行稳定:
浓密浓缩单元:采用深锥浓密机,底流浓度高,溢流清澈可回用,占地面积小。
储存计量单元:各类料仓搭配给料机和称重模块,保障配比精准。
搅拌制膏单元:采用强力搅拌桶或双轴卧式搅拌机,耐磨防堵,制备均质膏体。
泵送输送单元:配备锥阀活塞式充填泵,压力≤21MPa,流量≤500m³/h,支持双泵备份,配套耐磨管道、阀门及泄压组件,适应深井长距离输送需求。
智能控制单元:支持PLC中控、在线传感器监测,实现一键充填、远程监控与数据存储,减少人工投入。
辅助单元:配备废石破碎、溢流水回收、管路冲洗、井下分流阀组等配套设施,满足全流程运行需求。
不同场景非煤充填系统选型梳理总结
飞翼股份可根据不同矿山的实际场景,提供定制化的选型方案,也可提供EPC总包建站或旧站升级改造服务,常见场景选型要点如下:
中小型新建非金属矿山(磷矿、萤石矿等)产能≤100m³/h
核心需求:投资适中,满足固废消纳和基本安全要求,适配中小型尾矿库库容不足的情况。
选型配置:可选择直径较小的深锥浓密机,单台充填泵配置,基础版智能控制系统,满足日常生产需求,控制初期投入。
大中型金属矿山(铜矿、铅锌矿、铁矿、金矿等)产能100-300m³/h
核心需求:稳定连续运行,适配深井输送,保障充填体强度,满足大规模固废消纳需求。
选型配置:根据尾砂处理量选择对应规格的深锥浓密机,双泵备份配置,保障24小时连续运行,全智能控制系统实现一键充填,搭配对应压力等级的充填泵,满足井下深度和输送距离要求。
大型超大型金属矿山产能≥300m³/h
核心需求:大流量连续运行,适配深井长距离多采场输送,满足高固废消纳量要求,智能化管控。
选型配置:大规格深锥浓密机,双台大流量充填泵配置,全流程在线监测,支持井下分流阀组调度,匹配多采场同时充填需求,实现远程管控,减少现场人员投入。
高海拔矿山项目
核心需求:适配低气压、低温环境,设备运行稳定,配比适配高海拔环境下的凝固特性。
选型配置:飞翼股份可根据高海拔环境对设备做针对性改造,定制膏体配比,保障设备运行稳定和充填体强度达标,已有多个高海拔项目的应用经验。
老旧充填站升级改造项目
核心需求:利用原有基础设施,解决原系统浓度低、堵管、强度不稳定、压力不足的问题,改造成本适中。
选型配置:飞翼股份会现场勘测原有站场的基础设施情况,保留可利用的部分,针对性更换核心设备,升级智能控制系统,以较低的成本实现系统性能升级,满足当前合规要求。
飞翼股份作为专注矿山充填领域十七年的专业供应商,能够针对不同矿山的开采规模、井下深度、输送距离、尾砂特性及强度要求,定制匹配的产能、泵压、浓密机规格及配比方案,助力非煤矿山实现安全绿色可持续发展。