La competencia global por recursos minerales estratégicos se intensifica cada día, y la seguridad de los recursos es fundamental para la economía nacional y el bienestar del pueblo. Las regiones occidentales de China, con su alta altitud y frío extremo, son ricas en recursos minerales y constituyen el núcleo de recursos para garantizar la seguridad de la cadena industrial y de suministro del país. Sin embargo, estas zonas se enfrentan a desafíos como la baja eficiencia operativa de personas y máquinas, grandes daños ecológicos y altos costos energéticos en la minería, debido a la alta altitud, las bajas temperaturas y la frágil capacidad de carga ecológica. Cómo lograr una extracción de recursos minerales baja en carbono, eficiente y económica en esta región es un importante desafío técnico que la industria debe resolver con urgencia.

Recientemente, el equipo del proyecto del Instituto de Investigación y Diseño Metalúrgico No Ferroso de Changsha Co., Ltd. (en adelante, "Instituto de Changsha"), perteneciente a Chinalco International Engineering Co., Ltd., ha logrado un gran avance en este campo. Han creado por primera vez varias tecnologías centrales, como el transporte por cinta descendente con generación de energía propia, y han superado una serie de desafíos, como la optimización dinámica y precisa del límite de explotación en minas de zonas extremadamente frías, el diseño económico e inteligente de las rutas de transporte y la recuperación eficiente de energía durante el transporte de materiales a larga distancia y gran escala. Los resultados relacionados ya se han aplicado con éxito en Tibet Julong Copper Co., Ltd., presentando un impresionante balance de resultados.

Perfil preciso y regulación dinámica: que cada mineral "vuelva al granero"

La delimitación precisa del límite de explotación a cielo abierto y la planificación racional de las rutas de transporte son eslabones clave para la evaluación económica del desarrollo del yacimiento y la eficiencia del transporte. Los métodos tradicionales de delimitación estática del límite adolecen de una falta de dinamismo en los parámetros de precio y costo, una distorsión del valor temporal y una insuficiente economía en el diseño de las rutas de transporte, lo que puede provocar un desperdicio de recursos minerales.

Ante este desafío, el equipo del proyecto del Instituto de Changsha centró su atención en el juego dinámico entre los parámetros económicos y el valor temporal. El equipo desarrolló un nuevo método de optimización integrada dinámica con múltiples herramientas que permite la regulación dinámica de los parámetros económicos de precio y costo del límite de explotación en minas a cielo abierto, y la adaptación precisa del valor temporal. Este método puede ajustar dinámicamente la delimitación del límite de explotación y el diseño de las rutas de transporte según las fluctuaciones del precio de mercado y los cambios en los costos de extracción, resolviendo el "viejo y difícil" problema de la gestión dinámica y el uso eficiente de los recursos. Mediante algoritmos inteligentes, se logra un diseño económico e inteligente de las rutas de transporte, lo que permite que la mina mantenga un estado óptimo de beneficio económico durante su vida útil de décadas. El mineral estancado, que antes se consideraba de límite de ley difuso, se convierte en reservas explotables, logrando realmente que "cada mineral vuelva al granero".

Adaptación y actualización de equipos: resolviendo el problema del "mal de altura" en condiciones de meseta

El contenido de oxígeno en una mina a 5000 metros de altitud es solo el 60% del de las llanuras, y tanto las personas como los equipos sufren graves reacciones de altitud. La potencia de los grandes equipos mineros disminuye, la tasa de fallos aumenta, y la tasa de asistencia y la eficiencia operativa se ven seriamente afectadas.

Sobre la base de la experiencia tradicional, el equipo del proyecto del Instituto de Changsha construyó un modelo de corrección del rendimiento de múltiples parámetros para la disminución de la eficiencia del clúster de equipos. Este modelo considera plenamente el impacto de múltiples factores como la altitud, la temperatura, las condiciones de la carretera y el ciclo de mantenimiento en la eficiencia de los equipos mineros. Sobre esta base, se desarrolló un software de decisión para la selección inteligente de equipos en minas a cielo abierto de gran escala en zonas extremadamente frías, que puede simular la producción real de diferentes combinaciones de equipos en entornos hostiles específicos, logrando así una correspondencia precisa de los equipos. Tras su puesta en funcionamiento, la eficiencia operativa de los grandes equipos mineros mejoró significativamente, con un aumento de la tasa de asistencia de 2 a 3 puntos porcentuales y un aumento de la tasa de utilización del tiempo de 1 a 3 puntos porcentuales, lo que garantiza el volumen total anual de extracción y descarga, al tiempo que reduce en gran medida el consumo innecesario de combustible y el desgaste de los equipos.

Proceso de transporte ecológico original: la energía potencial se convierte en energía eléctrica, revolucionando el concepto de "el transporte consume energía"

Si la selección de equipos resuelve el problema de eficiencia en el "punto", el transporte de materiales a larga distancia es el problema en la "línea" que limita la eficiencia general de la mina. Las minas de gran altitud suelen tener montañas altas y valles profundos, con largas distancias de transporte de mineral y desechos y grandes desniveles. El transporte tradicional por camión tiene altos costos de flete, gran consumo de energía y una grave contaminación.

Ante este desafío, el equipo del proyecto del Instituto de Changsha creó por primera vez la tecnología de transporte por cinta descendente con generación de energía propia para grandes volúmenes y largas distancias en minas a cielo abierto de gran escala en zonas extremadamente frías. En Tibet Julong Copper Co., Ltd., se construyó el primer sistema de transporte por cinta descendente con generación de energía propia del mundo, con la mayor altitud, la mayor potencia y volumen de transporte, y la mayor velocidad y resistencia de la cinta. Este sistema utiliza la enorme energía potencial gravitatoria de los materiales que descienden desde las alturas para generar electricidad, transformando la resistencia en fuerza motriz. Según las estadísticas, la generación anual de electricidad de este sistema a plena carga puede alcanzar los 54,45 millones de kWh, lo que equivale a una reducción anual de emisiones de carbono de 56,752 toneladas. Esta tecnología revoluciona el concepto tradicional de que "el transporte consume energía", logrando una combinación perfecta de transporte de materiales a larga distancia y gran escala con una recuperación eficiente de energía en zonas extremadamente frías.

Descarga de residuos inteligente y coordinada en tiempo y espacio: planificación integral para un modelo de descarga con baja perturbación ecológica

En el caso de la explotación por zonas y múltiples vertederos, las rutas de transporte de residuos son complejas. La planificación tradicional y extensiva de las rutas de descarga presenta problemas como altos costos de descarga, baja eficiencia de rotación y baja precisión en la programación.

Para ello, el equipo del proyecto del Instituto de Changsha desarrolló una tecnología de descarga de residuos a gran escala con coordinación espacio-temporal en múltiples áreas para minas a cielo abierto de gran tamaño, construyendo un modelo de red del sistema de transporte y un sistema de apoyo a la decisión de programación. Esto permite una planificación anticipada y una coordinación dinámica de múltiples vertederos en el tiempo y el espacio. Los vehículos de transporte ya no se limitan a un simple viaje de "dos puntos y una línea", sino que planifican inteligentemente la ruta óptima según las condiciones de la carretera en tiempo real, la capacidad del vertedero y los requisitos de compactación, logrando un transporte eficiente y coordinado de los equipos y una descarga baja en carbono y económica, reduciendo significativamente el consumo de energía y las emisiones del transporte de residuos.

Liberación integral de beneficios multidimensionales: una triple cosecha de recursos, economía y ecología

Tras la exitosa aplicación de los resultados relacionados en Tibet Julong Copper Co., Ltd., se ha presentado un impresionante balance de resultados:

En cuanto a la garantía de recursos: se han añadido 57,66 millones de toneladas de mineral explotable y 253,700 toneladas de cobre metálico, lo que prolonga significativamente la vida útil de la mina y mejora la capacidad de autoabastecimiento de recursos minerales estratégicos de China.

En términos de beneficios económicos: se han ahorrado directamente grandes cantidades de inversión, reduciendo los costos de producción anuales en más de 100 millones de yuanes.

En cuanto a los beneficios ambientales y sociales: se ha establecido un punto de referencia en la industria para la minería baja en carbono, eficiente y económica en minas a cielo abierto de gran escala en zonas extremadamente frías.

Estos logros técnicos proporcionan un valioso soporte técnico y un modelo de ingeniería para el desarrollo ecológico, bajo en carbono, de reducción de costos y aumento de la eficiencia en minas a cielo abierto de gran escala en zonas de alta altitud y frío, promoviendo el progreso tecnológico en la industria minera de zonas extremadamente frías y mejorando el nivel técnico de extracción y la capacidad de garantía de recursos minerales estratégicos de China.

De la "transfusión de sangre" a la "hematopoyesis": remodelando el paradigma del desarrollo de minas en zonas frías

El avance en las tecnologías clave para la minería eficiente y baja en carbono en minas a cielo abierto de gran escala en zonas extremadamente frías tiene un significado que va mucho más allá de una sola mina. Las regiones occidentales de China, con su alta altitud y frío extremo, son ricas en recursos minerales, pero durante mucho tiempo, debido a cuellos de botella técnicos, el desarrollo ha sido ineficiente, costoso y con grandes perturbaciones ecológicas. La serie de innovaciones del equipo del proyecto del Instituto de Changsha ha formado un sistema técnico integrado completo, proporcionando un paradigma técnico replicable y promocionable para el desarrollo de recursos a gran escala en esta región.

La tecnología de transporte por cinta descendente con generación de energía propia no solo resuelve el problema del consumo de energía en el transporte de larga distancia en zonas mineras frías, sino que también logra un cambio cualitativo de "consumir energía" a "producir energía". El software de decisión para la selección inteligente de equipos proporciona una base científica para la configuración de equipos en minas de gran altitud, resolviendo el problema del "mal de altura" desde su origen. Las tecnologías de optimización dinámica del límite de explotación y de descarga de residuos coordinada en tiempo y espacio llevan los beneficios económicos y ambientales de la mina a un nuevo punto de equilibrio.

De cara al futuro, el Instituto de Changsha se centrará en la dirección de desarrollo ecológico, inteligente y de alta gama de la industria de metales no ferrosos, profundizará la innovación colaborativa entre la industria, la academia, la investigación y la aplicación, y se esforzará por producir más resultados originales y líderes con un impacto significativo. Con la continua promoción y aplicación de este conjunto de tecnologías, la capacidad de autoabastecimiento de recursos minerales estratégicos en las regiones de alta altitud y frío de China mejorará de manera integral.