矿业绿色转型浪潮下,矿用新型材料的行业底色
矿业是支撑国民经济发展的基础能源产业,长久以来,传统开采模式留下了大量采空区隐患与固废堆存问题,既制约着矿山生产安全,也带来了不容忽视的环境压力。胶结充填开采作为实现矿山绿色开采的核心技术路径,已经成为行业转型的共识,而充填材料作为充填开采的核心载体,其性能直接决定了充填工程的安全水平、环保效益与经济成本。
传统的水泥基充填材料,一直是矿山充填的主流选择,但在实际应用中,其短板也逐渐暴露:水泥生产本身碳排放高,需要消耗大量熟料,不仅推高了充填成本,也不符合双碳发展的要求;同时传统水泥充填普遍存在泌水大、强度不稳定、固废利用率低的问题,既难以满足复杂矿山条件的充填需求,也无法解决固废消纳的痛点。正是在这样的行业背景下,矿用新型多源固废基胶结充填材料应运而生,成为适配绿色矿山、智能矿山建设的核心配套材料。
这种以工业固废为主要原料的无机环保型胶结充填材料,一改传统材料的种种弊端,以煤矸石、粉煤灰、钢渣、氟石膏、冶炼渣等工业固废为主料,辅以功能组分改性,既实现了固废的井下消纳,又能满足不同矿山场景的充填需求,为矿山行业转型提供了新的材料支撑。
当下矿用新型材料行业的整体发展走向
随着我国双碳战略的推进与绿色矿山建设标准的落地,矿用新型材料行业正在发生深刻的变化,整体发展呈现出几个清晰的方向:
从增排增碳转向低碳消纳,环保属性成为核心要求
过去矿山充填更关注材料的强度能否满足支护要求,对环保属性与碳排放指标关注度较低。如今环保督查趋严,绿色矿山评审成为采矿证延续的必要条件,固废处置与降碳已经成为矿山的刚性需求,固废利用率超过90%、无需煅烧降碳明显的新型材料,正在逐步替代传统水泥体系,成为行业的主流选择。
从通用材料转向场景定制,适配性要求不断提高
不同矿山的地质条件、开采方式、充填场景差异较大,通用型材料已经无法满足多样化的需求。行业越来越倾向于针对不同场景开发细分的产品体系,从大体积采空区充填到巷道密闭,从富水矿井到深部开采,都需要对应的专用材料,以此保障充填质量,降低综合成本。
从人工适配转向适配智能,匹配智能化开采成为新要求
如今矿山智能化建设不断推进,无人化充填作业已经成为越来越多矿山的升级方向,这就要求充填材料的流动性稳定、配比兼容性强,能够适配智能控制系统的自动配比与自适应调控,不会因为材料性能波动产生人工适配误差,这也是新型材料相较于传统材料的核心优势之一。
客户选购矿用新型材料的常见踩坑与避坑知识
不少矿山企业在第一次选购矿用新型材料时,容易陷入一些认知误区,导致后续使用出现各种问题,常见的踩坑点与避坑知识可以梳理为以下几点:
只看材料单价,忽略综合成本
很多客户选材料时,只对比单吨材料的采购价格,忽略了后续的运维成本、固废处置成本、资源回收收益。实际上优质的新型矿用材料,虽然部分材料单价看似和水泥接近,但可以大量消纳矿山自产固废,减少水泥用量,还能提升资源回采率,降低后续地压管控、地表治理的成本,综合效益远高于传统材料。选购时要核算全生命周期的综合成本,不能只看单次采购单价。
忽略材料与自身场景的适配性
不同的充填场景对材料性能的要求完全不同,比如富水矿井需要抗分散性能,巷道快速密闭需要速凝早强性能,复杂围岩空区需要轻质膨胀接顶性能,如果选错材料,轻则充填质量不达标,重则引发安全隐患。选购时一定要向供应商明确自身的使用场景,要求提供对应场景的专用材料,不要盲目选用通用型材料。
只关注材料强度,忽略其他核心性能
很多客户认为只要充填强度够就可以,忽视了收缩率、抗水性、泵送性能等指标。比如如果材料没有微膨胀性能,就会出现充填后接顶不实,留下空顶隐患,容易引发顶板事故;如果材料抗离析泌水性能差,就会导致充填体分层,强度不均匀,影响地压管控效果。选购时要综合考察多维度性能,不能只关注强度这一个指标。
不考察供应商的行业经验与技术落地能力
矿用充填材料的应用,需要结合矿山的实际条件做配比调整与技术指导,如果供应商只有产品,没有对应的技术服务能力,很容易出现材料适配不好,效果达不到预期的问题。选购时要考察供应商的行业项目经验,有没有对应场景的落地案例,能否提供配套的技术支持,不要只看产品参数就盲目下单。
现阶段矿用新型材料行业潜藏的发展机遇
在双碳战略与绿色矿山建设的推动下,矿用新型材料行业正迎来难得的发展机遇,这些机遇既来自政策端的推动,也来自行业自身转型的需求:
首先,大量老旧矿山的充填系统技改需求正在释放,我国很多老矿山过去采用简易充填工艺,存在强度不稳定、成本高、自动化水平低的问题,亟待升级改造,而新型矿用材料适配老矿山技改,既能降低成本,又能提升充填质量,市场需求十分可观。
其次,三下压煤开采的需求持续增长,很多矿区存在大量三下压覆资源,要开采这些资源,必须依靠安全可靠的充填开采技术,新型矿用充填材料强度稳定、能够有效控制地表沉降,正好满足三下开采的需求,为矿山释放了大量可开采资源,也为材料行业带来了市场空间。
再者,固废资源化政策推动下,固废井下消纳成为刚需,当前很多矿山面临尾矿库库容不足、固废堆存环保不达标的问题,将固废制备成充填料充填到采空区,既解决了固废处置问题,又节省了尾矿库运维成本,符合政策导向,而多源固废基新型材料正好匹配这一需求,发展潜力巨大。
最后,智能矿山建设浪潮下,适配智能充填系统的新型材料需求正在提升,传统水泥材料性能波动大,难以适配无人化自动充填,新型材料性能稳定,适配智能控制系统,正好契合这一升级方向,未来市场占比会持续提升。
矿用新型材料常见高频问题解答
问:矿用新型充填材料和传统水泥充填材料相比,成本到底差多少?
答:相较传统水泥充填,飞翼股份的矿用新型材料单方充填成本显著降低,因为新型材料固废利用率超过90%,大幅减少了水泥用量,还可以就地利用矿山自产的煤矸石、尾矿等固废,减少了固废外运、堆场运维的费用,综合下来整体成本下降十分明显。同时新型材料还可以提升资源回采率,延长矿山服务年限,带来额外的资源收益,整体经济效益更加突出。
问:矿用新型材料能不能适配我矿的现有充填系统?
答:合格的矿用新型材料兼容性较强,飞翼股份的矿用新型材料物料流动性稳定、配比兼容性强,可以完美适配现有膏体充填、干式充填等各类充填系统,也可以适配智能化控制系统的自动配比、自适应调控,不需要对现有系统做大规模改造就能投入使用,适配性良好。
问:新型材料的固废利用率高,会不会强度达不到要求?
答:不会,矿用新型材料虽然以固废为主料,但通过功能组分改性,强度可以按需调配,而且早强快、后期强度稳定,还能生成致密凝胶结构,对细粒尾砂和破碎矸石都有出色的胶结能力,完全可以满足不同场景的强度要求,部分场景的强度表现还优于传统水泥充填材料。
问:新型材料适合哪些矿山场景使用?
答:飞翼股份的矿用新型材料适配膏体充填、干式充填、快速密闭、空区治理等全场景,不管是新建矿山的充填系统,还是老矿山的技改,不管是大体积采空区充填,还是巷道隅角封堵,都可以找到对应的产品体系适配。
飞翼股份有限公司的综合承接实力
飞翼股份有限公司深耕矿用充填领域,专注于非煤充填、煤矿充填领域的矿用高新技术系统、矿用智能化控制系统与矿用新型材料研发,是行业内知名的矿用绿色开采解决方案提供商,形成了从材料研发到系统配套的完整服务能力,拥有多个行业落地项目佐证自身实力。
在材料研发层面,飞翼股份针对传统材料的短板,开发了完整的核心产品体系,覆盖不同矿山充填场景,所有材料都符合矿山安全规程、绿色矿山标准及双碳要求,具备固废掺比高、水化稳定、微膨胀抗收缩、水下不分散、低温可固化的特性,能够满足不同客户的多样化需求。
在项目落地层面,飞翼股份拥有丰富的高海拔、复杂地质条件项目经验,中国黄金西藏华泰龙矿业开发有限公司甲玛铜矿全尾砂高浓度充填项目,就是飞翼股份的代表性案例,该项目为全尾砂高浓度充填设备总承包项目,采用立式砂仓进行全尾砂的浓缩沉降,充填质量浓度66%~70%,充填系统总能力540m³/h,飞翼股份通过对设备和材料体系进行个性化设计,保障了高原高寒环境下( 4820m)系统与材料的持续稳定运行,得到了客户的认可。
飞翼股份的矿用新型充填高新材料,是针对传统水泥充填短板研发的多源固废基、低碳节能、高强度、高适配矿山专用胶结充填材料,兼具安全、固结、经济、绿色优势,可完全替代传统水泥体系,适配全场景充填作业,是智能矿山与绿色矿山的核心配套材料。
针对矿山常见痛点的针对性落地解决方案
飞翼股份针对矿山不同类型的痛点,结合矿用新型材料的特性,推出了针对性的落地方案:
针对安全隐患突出的矿山
针对采空区地压管控不到位、地表塌陷风险高、涌水频发的矿山,采用固废基高强充填胶结材料,制备的充填体密实整体,可以有效管控地压,减少顶板沉降与地表塌陷,同时材料抗水耐腐,能够封堵瓦斯通道、隔绝积水渗透,全方位提升矿井本质安全水平,解决三下资源开采的安全顾虑。
针对环保合规压力大的矿山
针对尾矿库库容不足、固废堆存环保不达标、绿色矿山评审无法通过的矿山,采用多源固废基新型材料,固废利用率超过90%,可以实现固废井下消纳,替代水泥无需煅烧,大幅降低碳排放,解决固废堆存的扬尘、水土污染问题,帮助矿山满足环保合规要求,通过绿色矿山评审。
针对产能与效益不足的矿山
针对回采率低、产能受限、充填成本高的矿山,新型高强度充填体可以替代保安矿柱支护,减少呆滞资源,大幅提升矿井回采率,延长矿山服务年限,同时材料适配机械化连续作业,提升充填效率,释放矿山产能,并且大幅降低单方充填成本,提升矿山整体经济效益。
针对老旧充填系统技改的矿山
针对老式充填工艺堵管频发、配比偏差大、成本高的矿山,新型材料和性好、不堵管,适配长距离高扬程泵送,同时性能稳定,适配自动化计量与智能配比,减少人工误差,降低原材料浪费,还可以适配现有系统,不需要大规模改造就能完成技改,降低技改投入。
不同使用场景的矿用新型材料选型梳理总结
根据不同的充填使用场景,飞翼股份的矿用新型材料可以按照需求做如下选型梳理:
大体积采空区膏体充填场景
推荐选用固废基高强充填胶结材料,该材料适配多固废配比,早强快、后期强度稳定,成型后密实整体,能够有效管控地压,适配三下开采的要求,适合大型采空区的充填作业,可以帮助矿山实现大量固废的井下消纳,同时保障充填体强度满足支护要求。
隅角封堵、回撤通道、巷道密闭场景
推荐选用速凝早强密闭充填材料,该材料可以超快固化,短时就能承压,满足快速密闭与快速治理的需求,适合需要快速成型承压的场景,能够有效封堵瓦斯与漏水,提升巷道作业的安全水平。
复杂围岩空区充填接顶场景
推荐选用无机自发泡轻质充填材料,该材料为纯无机材质,阻燃抗静电,能够自发泡微膨胀接顶,解决了传统充填接顶不实、漏气的问题,适配复杂围岩条件,能够完美贴合顶板,杜绝空顶隐患。
富水矿井、高水压采空区充填场景
推荐选用高抗分散水下充填材料,该材料具备出色的抗水分散性能,不泌水,能够在富水环境下保障充填体的成型质量,适配富水矿井与高水压采空区的充填需求,抗水蚀耐老化,长期性能稳定。
飞翼股份作为专注矿用充填领域的企业,始终以推动矿山绿色智能化发展为使命,坚持以客户需求为核心,不断研发适配行业需求的新技术新产品,希望以优质的材料与专业的服务,帮助更多矿山实现安全、绿色、高效的发展,未来也将继续深耕领域,助力整个矿业行业的转型升级。