激光在采矿业中的未来
发布时间：2024-10-24 09:22:33 阅读数： 94
采矿业历来在技术进步方面落后，但可再生技术推动对贵金属和矿物的需求不断增长，促使该行业采用新的解决方案。
激光技术通过实现精确的矿物探测、高效的岩石破碎、降低运营成本和提高可持续性，改变了采矿行业。
激光在采矿中的应用现状
用于监测和地质调查的三维制图
激光测绘借助提供实时且高精度的岩面 3D 地图，有助于检测不稳定情况以及监测矿壁移动，进而提升了安全性。该技术能够提供潜在塌陷的早期预警，这对于保障露天采矿作业的安全而言至关重要。激光系统还可实现精确的地质测绘，让操作人员能够迅速且安全地调查地下区域，并创建 3D 模型，以此改进决策。
矿产探测与资源开采
激光技术利用聚焦的能量束，通过反射光谱和光谱成像进行精确的矿物探测和分析，从而强化了采矿作业。它还通过产生高温使材料破裂来优化岩石破碎，进而最大程度地减少对炸药的需求。这些进步能够提高资源开采效率，减轻环境影响，降低运营成本。
测量用激光液位变送器
激光类型与激光介质综述
激光级变送器在采矿中通常用于测量筒仓和溜槽中的矿石水平，以优化恶劣环境下的过程控制。即便在恶劣条件下，它们的窄光束也能给出准确读数。HAWK 的 OptioLaser L100 和 L200 是被广泛应用的发射器，在这些任务中表现优异，具备为固体和液体表面提供远程和短程测量的多功能性。
矿物分选
基于激光的分选系统借助分析材料散射激光的方式来区分有价值的矿物和废弃物。该方法大幅提高了矿物回收率和产品质量。Tomra 的多通道激光分选技术便是一个很好的实例，它能够使石英回收率提高 20%，同时减少用水，并最大程度地减少人工分选的必要。
激光打孔
激光技术提供了一种精确且节能的替代传统钻井方法。激光能够穿透岩石，无需传统的钻井和爆破方法，从而降低了能耗和成本。这种方法可实现更高的精度，并产生更小、更易于管理的岩石碎片。商用掺镱光纤激光系统能够钻出直径为 25 厘米的孔，深度可达 3.5 米，每小时可剥落 2.6 吨材料。这种方法还通过减少挖掘过程中岩石的熔化或蒸发，将对环境的影响降至最低。
新兴技术及其对矿业的影响
LIBS 实时分析技术
激光诱导击穿光谱（LIBS）技术的最新进展通过绘制地质样品中的化学元素分布来改进矿物识别。该技术借助特征提取和聚类算法克服了传统的局限性，增强了对矿物成分的理解。此外，它能够通过准确地从废弃物中区分高价值材料，将矿物识别和矿石分选的操作效率提高高达 30%。LIBS 还通过聚焦激光脉冲产生等离子体来推动采矿中的实时化学分析，从而能够对详细的元素组成进行现场评估。该方法对于检测有价值的矿物（如铂族元素）尤为有效，可将样品测试时间和成本减少约 50%。
无损矿物分析
新墨西哥理工大学近期开发了一种用于无损矿物分析的高分辨率共聚焦拉曼显微镜。这台显微镜利用绿色和紫外线激光来研究碳氢化合物和宝石等物质。该技术生成的光谱能够精确识别矿物，这对于了解地壳流体中稀土元素（REE）的行为至关重要。它对于宝石的表征和铜、金等关键资源的研究尤其有价值，可以在没有样品制备的情况下提供对化学成分和键合结构的详细见解。
三维空间激光扫描在矿物加工中的应用
激光扫描仪在矿物加工中越来越多地被应用，用于评估设备磨损，如研磨机和破碎机。科廷大学的初创公司 scanalyze 率先采用 3D 空间激光扫描技术，提供精确的状态监测。这项创新有助于降低灾难性故障的风险，并优化更换计划。该技术可生成磨机和破碎机内部的高分辨率 3D 模型，从而能够准确预测磨损模式并改进维护预测。这最终提高了采矿作业的安全和财务效率。这反过来又降低了能源消耗 —— 通常约占矿场能源消耗的 60%—— 最大程度地减少了代价高昂的停机时间，并显著降低了重大故障的风险。
采矿作业的未来趋势
对自主工作面钻孔的追求代表了采矿技术的一个重要趋势，提高了作业效率，提升了安全性，降低了劳动力成本，同时提高了矿石开采的精度。行业领导者正在与研究机构合作，开发先进的算法，整合传感器和人工智能，促进钻井作业的实时数据分析和决策。一个突出的项目包括 Epiroc、Boliden、Algoryx 和 Örebro University，旨在通过为钻机配备激光扫描仪和人工智能来开发完全自主的面部钻孔系统。这些系统将能够实时分析矿井工作面并调整钻井计划，从而提高精度和效率，同时最大程度地减少人为干预。激光技术在采矿业中的整合标志着作业实践的重大转变，提高了精密钻井、安全监测和矿物识别。随着矿业公司的创新和合作，激光技术的进步将彻底改变开采方法，为更智能、更精确的采矿作业铺平道路，重新定义资源开采的未来。
