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【天富娱乐待遇】机器人采矿机为难以进入的矿藏开发带来转机!

ROBOMINERS项目正在研究一种创新技术,该技术可用于将来开采小且难以开采的矿床。该项目有两个主要目标:首先,开发具有生物启发性的可重构机器人矿工原型,该原型能够在一定程度的自主权下进行选择性地导航,探索和开采。机器人矿工将能够在不同的条件下工作,使许多矿藏的开采在经济上可行,同时减少与常规采矿方法相关的社会和环境影响。第二个目标是创建一个新的采矿生态系统的愿景,包括从其他领域(尤其是机器人技术)中创建新颖的想法。

相关论文以题为“ROBOMINERS – Developing a bio-inspired modular robot-miner for difficult to access mineral deposits”与北京时间2020年10月20号发表在《ADGEO》 上。

《【天富娱乐待遇】机器人采矿机为难以进入的矿藏开发带来转机!》

ROBOMINERS项目允许重新开放废弃的地下矿井,而无需进行全面重新调试,并最大程度地减少了工人受到危害的风险,同时大大减少了环境足迹。由于其中许多仍然有可利用的有价值的矿产资源,由于采用了创新的方法,有可能恢复过去曾被废弃的确切地点的采矿,并将该矿变成具有更大社会效益的盈利业务。可接受和可持续的前景。此外,对于目前尚不经济的小型但高品位和超深度矿床的开采,它可能是一种现代的革命性解决方案。

目标与影响

ROBOMINERS设定了若干目标和指标,这些目标和指标将证明该项目和方法的成功是正确的:

-基于生物启发设计的功能齐全的模块化机器人矿工原型的构建。该机器人将能够在不同的采矿环境中进行操作,导航和执行选择性采矿;

-根据未来预期的上游/下游原材料工艺,通过模拟,建模和虚拟原型设计新的采矿系统;

-验证和展示机器人矿机的所有关键功能,使其达到TRL(技术准备水平)-4,某些组件可能达到TRL-5,并分别在实验室和相关环境中进行了验证;

-使用Robot-Miner原型来研究和推进有关可伸缩性,弹性,可重新配置性,集群行为,选择性采矿,生产工具和方法等方面的未来研究。

与这些目标相关联,ROBOMINERS预计会对经济产生积极影响,并在原材料,社会和环境领域进行进一步的研究与开发。更具体地说,可以确定以下影响:

-根据矿床的大小和几何形状,根据剩余储量的开采情况,为欧洲的国内矿产资源创建新的勘探方案。诸如画廊和竖井之类的开挖尺寸的减小带来了经济上的可行性,这反过来又允许在一定条件下开采少量矿床;

-在存在开展采矿活动潜力的许多地区产生直接和间接的积极经济影响,从而增强了欧盟矿产工业及其供应地区的竞争力;

-解决与常规采矿有关的许多环境和社会问题(以及其他有关社会经营许可证的问题),以遏制公众的反对;

-为研究,创新,新技术和业务发展创造潜力,不仅在采矿业中,而且在弹性模块化机器人技术可能很重要的其他应用中,例如救灾或太空研究,也都具有创造潜力。

与传统的采矿方法和工具相比,ROBOMINERS的愿景显示出以下具体解决方案:(1)矿井中没有人员;(2)减少采矿浪费;(3)减少采矿基础设施,地下工程和进出路线;(4)更便宜的资金成本和更快的建立;(5)降低解决和重新解决地雷修复问题的费用;(6)开发知名但目前不经济的资源。此外,使用机器人,地下的小型地雷实际上将是“隐形的”。这有可能大大减少采矿对环境的影响,并增强该行业的社会认可度。所有这些影响有助于在地方,区域,国家乃至跨国等多个层面上提高社区的福祉。

新的采矿概念和现实

常规采矿仍基于在矿山环境和运营中心中操作的人员,在勘探,开发和加工过程中仅采用有限的机器人技术。采矿发生在地面或地下,在某些情况下,在非常困难的条件下(例如,高温,较深,偏远的地方,含水层以下的开采以及物理不稳定或有毒的地质环境)进行开采。此外,在欧洲,采矿被认为会造成难以忍受的地面干扰,因此存在许多阻碍采矿的障碍。Koivurova等。(2015年)提出了采矿项目的六个主要公共关注和需求领域(必须获得社会经营许可证),包括:土地使用,环境和社会经济方面,采矿活动带来的更大收益,在有关工作条件和环境影响的安全和负责任的运营方面,更多地参与决策和可信保证。ROBOMINERS的新概念,至少在其发展的初期和初期,可以解决上述六个关注和挑战中的三个:

1.土地使用:减少了整个采矿基础设施,因此占用的物理空间更少,这反过来又意味着土地使用有限以及与其他活动的竞争。在这方面,最大的好处是,ROBOMINERS采矿方法依赖于较小的自主机器,该机器能够进行精确(选择性)采矿,因此产生的废物少得多。在传统的采矿技术中,作为采矿场所本身,矿渣,覆盖层和尾矿可能占很大的面积,但我们预计将大大减少对此类废物沉积区域的需求。轻松解决矿山关闭的可能性也有助于减轻土地使用的压力。

2.环境方面:ROBOMINERS中的采矿活动产生的废物更少(目标矿层+矿区的废物回填),对环境的影响较小(由于基础设施较少,视觉,声音和灰尘污染减少),碳足迹较小,地下水污染风险低(使用的化学品更少),诱发地震的风险低(将对场地进行预先评估),无脱水需求和相关的环境影响。

3.社会经济方面:解决劳动力老龄化(工程师和科学家不足以接替老龄专业人士的工作),直接和间接收入和就业(新工作,例如卡车司机以及新的上下游经济活动)的影响在价值链中),针对人口的培训和技能开发(在机器人技术,机器操作领域)和社区发展(从之前的观点得出)。

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ROBOMINERS方法在采矿中的应用包括针对其应用场景创建新的采矿环境的需求。在这种情况下,常规采矿通常对工人而言不经济,技术上不可行或过于危险,这是导致矿井关闭的主要因素。此外,传统的采矿作业不仅需要大量的资本支出,而且还伴随着大型的土方工程,从而带来负面的环境影响。由于这些瓶颈,很难获得被认为是矿山运营所必需的社会经营许可证。像ROBOMINERS这样的创新解决方案可以解决这些问题,从而释放许多领域的采矿潜力。

ROBOMINERS采矿概念和概述

在其概念上,ROBOMINERS建议采矿可以在不同条件下进行。要进入矿井,需要从地表钻出一个钻孔,孔要足够大以使组件能够通过。然后将不同的模块自组装在地下,以使机器人足够大以能够进行挖掘;机器人将具有高功率密度。新颖的人体传感器提供了意识和感测,这些传感器将数据与生产传感器实时合并,从而优化了生产速度以及不同生产方法之间的选择。根据生产率,将生成的高级矿浆进行预处理,然后泵送到地面或地下的预选矿机器人。然后,可以将废料返回矿山,在矿山中回填采空区。

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图1.ROBOMINERS概念的代表图,显示了主要元素。

ROBOMINERS采矿系统

ROBOMINERS的开采概念要求采用新的开采策略和矿山设计方法:需要重新考虑当前的开采系统。众所周知的“地雷”(被理解为具有扩展的地上和/或地下基础设施的工厂)的定义正在改变。这个概念的特殊性设想了一个新的环境,矿山被设计为人工的“生态系统”,没有人类的生命支持,也没有发展广泛的地下基础设施。这增加了健康,安全和环境方面的好处:隧道和竖井的数量,长度和面积/体积最小。由于有选择的开采和回填,废石的产生也被最小化。通过对浆料中矿物的预处理,还可以减少很多运输和处理基础设施。

ROBOMINERS采矿生态系统还需要进行综合的可持续性评估。评估的目的是创建一个可持续性模型,该模型考虑拟议解决方案的环境,经济,社会,政策和道德方面。新颖的采矿概念还需要重新定义此类未来投资的经济可行性评估标准。这将使用任何形式的现金流量折现方法(例如,净现值,成本和收益分析)进行。这些模型将考虑的基本参数包括财务参数,整个系统的输出(生产率),预期收入,投资成本以及运营和维护成本。该分析的结果将是为机器人制造商量身定制的经济可行性和投资模型。

ROBOMINERS技术具有新颖性,因此需要在环境影响评估和社会参与(通常称为“经营社会许可”)领域采用新方法。因此,必须对关键的欧盟和国家级法规和政策进行审查,并针对基于ROBOMINERS的预期初期小规模采矿运营的监管变更,针对新的政策措施提出建议/建议。将进行综合分析,以便与传统采矿技术相比,能够评估ROBOMINERS技术在欧洲的宏观经济潜力。欧洲的原材料供应将纳入评估中,以便确定潜在提取材料的当前总价值以及ROBOMINERS运营对供求关系和关键材料价格的未来可能影响。这些步骤将建立一个强有力的商业案例。

机器人矿工

机器人矿工概念是根据应用程序环境的特殊性而开发的。机器人使用的结构,工具和方法设计为在地下工作,以允许在所有三个方向上进行机动,并使用不同的切割和辅助工具以及传感器和人工智能以在一定程度上实现自治。目前,该矿工的体重约为1吨,功率容量为20至30千瓦,以液压动力运行,并将工作在脐带上(直到经过验证)。机器人的尺寸经过优化,可以进行精确的采矿,因此它将占据与传统采矿机完全不同的位置。从采矿的角度来看,该矿工可以被认为是小型轻巧的,但从机器人技术的角度来看,它可以看作是一个更大,更重的机器人(图2)。这在将两个截然不同的思想混合在一起时带来了适应方面的挑战。然而,随着对不同可能性的研究以及对不同概念的整合,机器人矿工的视野可能会发生变化。设计和构建基于七个原则/指南,这些原则/指南放在一起可以为拟议的新采矿愿景提供运行中的采矿机:

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图2.不同机器人系统和采矿设备的重量比较。机器人采矿机的重量为1吨,比大多数普通机器人重,但比当前使用的常规采矿设备轻。

性能

该机器人矿机目前正在设计和开发中,而最好的工具和方法已经在测试中,并且还将选择在将来的原型中使用。实验室测试之后,将在三个目标区域的每个目标区域中进行实际测试,这些区域代表了可以应用该技术的三个应用程序挖掘场景。

采矿场景

ROBOMINERS技术可用于开采与所有主要矿床类型相关的矿床,包括岩浆,热液和沉积矿床。最佳目标包括伟晶岩,热液脉,碳酸盐岩,造山金或火山成因的块状硫化物。要提取的感兴趣的矿物包括贵金属(例如金,银和铂),贱金属(例如铜,铁和镍)以及其他,包括稀土元素,锂,石墨等。共同因素是矿物具有内在的高价值。未将散装建筑,工业矿产以及化学和能源矿产的生产视为适当的目标。

结论

ROBOMINERS正在开发概念证明技术,以在传统采矿无法经济运营的利基市场中开采难以开采的小型矿藏。ROBOMINERS的愿景要求以最新的机器人技术和与采矿相关的技术,一旦关联起来,将使特定矿床的开采具有经济价值,同时支持更好的环境实践和采矿业的社会认可。系统的定义和设计工作正在进行中,并由ROBOMINERS项目设定的2030年和2050年目标推动。ROBOMINERS技术不会仅是机器人提取机;取而代之的是,整个生产周期都应进行认真的修改,不仅创造出各种旧技术的升级版,而且创造出革命性的新方法。对于明天甚至更遥远的未来矿产原料中的一小部分,它可能是一种强大的工具。

论文链接:https://adgeo.copernicus.org/articles/54/99/2020/adgeo-54-99-2020.html

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