矿山机械的发展趋势

　　3.3生态化

　　3.3.1矿山机械绿色设计

　　矿山机械是消耗资源的大户、污染的源头。面对日趋严峻的资源和环境约束，紧密围绕4R的产品全生命周期设计和管理是降低能耗、污染，实现可持续发展战略的重要手段。具体措施为：（1）采用长寿命、低能耗及减轻重量的设计原则。延长产品寿命，可减少机械的生产量和降低其报废量；降低产品能耗，可减少对环境的污染；而轻量化和高效率可减少材料和资源的消耗。（2）尽量采用低环境负荷材料，尽可能不使用氟利昂（空调）、含氯橡胶、树脂及石棉等有害材料。使废弃零、部件处理的污染最小化及综合成本最优化，矿山机械产品在设计初始阶段就要考虑报废件处理简单、费用低和污染小，零、部件要解体方便、破碎容易，能焚烧处理或可作为燃料回收等问题；（3）采用能再生利用的材料和资源，特别是结构件的设计应尽可能采用比较容易装配和分解的大模块化结构和无毒材料，提高机械材料的再生率；（4）降低整机的振动与噪声，减轻对周围环境的污染。

　　3.3.2燃料电池矿山机械

　　燃料电池是一种将蓄藏在燃料和氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置。由含催化剂的阳极、阴极和导电的电解质组成。燃料在阳极氧化，氧化剂在阳极还原。电子从阳极通过外部负载流向阴极，构成电路，产生电能而驱动负载工作。燃料电池与普通电池的不同在于，它工作时需要不断地向电池内输入燃料和氧化剂，通过化学反应而生成水，并释放出能。只要保持燃料供应，燃料电池就会不断工作，不断向负载供电。燃料电池具有高效、清洁、运行安静、能量密度高的优点。美国和加拿大的一些采矿公司近年来开展了将燃料电池用于地下采矿车辆的研究。Wagner公司与加拿大INCO公司把EST-6电动地下装载机改成燃料电池地下装载机的试验。Caterpillar公司将R1300型柴油地下装载机改造成氢燃料电池-电池混合动力装载机，装机功率减少近一半，短时最大输出功率高于传统载机，实现节能和零污染。

　　3.3.3地热资源开采技术及装备

　　据科学家估计，全世界地壳10km以内的高温岩体地热资源量是全世界化石能源的100~1000倍，与太阳能、风能相比，高温岩体地热能更为集中，便于开发和利用。地热资源，尤其是高温岩体地热资源的开发在发达国家得到了迅速的发展。美国洛斯拉莫斯国家实验室最早提出了具有商业价值的高温岩体地热开发计划，并于1984年在墨西哥州的Fenton Hill休眠火山建成了成了世界上第一座高温岩体地热发电站（装机容量10MW）。随后，日本、英国和法国都进行了工业性试验研究，到1996年，日本地热发电装机容量达50万kW,美国超过200kW。美国、日本和英国等国家对高温岩体地热开发系统与循环井运行规律、环境评价、出力一寿命等多方面进行了研究，保障高温岩体地热开发系统的正常高效运行。

　　中国有极丰富的高温岩体地热资源，西南部受印度洋板块的挤压作用，东南部受菲律宾板块的挤压作用，东部受太平洋板块的挤压作用，地质活动强烈，有优越的开发条件。高温岩体地热开发需要高效率的破岩装备、钻井温度、压力和流量的实时测试技术与装备、高温岩体地热开采成套技术与装备等。具有自主知识产权的高温岩体地热开采成套技术与装备将为矿山机械行业提供新的发展空间。

　　3.4固体废弃物处理装备

　　未来30年全球在信息技术、环境、能源、制造业等领域将出现“十大新兴技术”，“ 固体废弃物处理技术”被列在第二位。国家科技部强调，固体废弃物的处理要无害化、减量化、资源化。

　　（1） 矿渣处理装备。矿渣是高炉炼铁、炼钢过程中生产的必然产物，如每炼1吨钢约产生12%~14%的钢渣，目前钢渣利用率约10%。大部分的钢渣堆弃造成金属和钢渣资源的浪费，污染环境，破坏生态景观，占用土地，不符合循环经济和可持续发展的基本国策。国家“十一五”计划下达了冶炼渣综合利用率达到86%的指标，使得钢铁企业目前面临钢渣“零排放”的紧迫任务。钢渣的破碎和粉磨需要带有液压保护的颚式破碎机和辊磨机，钢渣破碎后可以实现钢渣中金属全部回收；使用钢渣代替石灰石焙烧水泥熟料，实现钢渣的资源化利用等。金刚渣的破碎和粉磨装备的发展有着较好的发展前景，将直接推动矿渣资源的回收再利用。

　　（2） 废钢处理装备。废钢铁为钢铁生产中唯一能替代铁矿石的原料，最大限度地开发应用废钢铁资源是钢铁工业实现节能减排、清洁生产、循环经济、缓解铁矿石资源危机的重要途径。我国目前废钢循环利用率为19.9%，远低于世界平均水平的48.3%。国外废钢处理产业发展的趋势是以废钢破碎分选处理为龙头，利用环保、机电一体化等高新技术，研究并开发新型废钢铁综合处理技术，形成新的环保高科技产业及新的经济增长点。通常，废钢处理需要破碎钢片入炉，再改善回收钢品质。废钢破碎机主要有两种，即碎屑机和破碎机。破碎机有锤击式、轧辊式和刀刃式几种。废钢处理是目前国家重点解决和大力支持的节能减排项目，因此，废钢破碎机具有较好的应用发展前景。

　　（3） 3.4宜人化

　　矿山机械在产品设计中贯彻“以人为本”的原则，考虑人、机和环境的协调，采取必要的技术措施进行安全性设计，改善作业环境，降低振动与噪声，提高操纵者舒适性。

　　3.4.1安全性

　　矿山机械的安全性是矿山安全生产与工作人员生命安全的保证。矿山机械的安全特性应从两方面进行描述，一是矿山机械的安全功能，另一是相应安全功能的可靠性。不论是在含煤尘和易燃、易爆气体的煤矿井下或井口，还是在各种金属、非金属矿山，只有矿山机械具有齐全的安全功能与较高的安全可靠性，才能确保矿山生产正常进行，避免安全事故的发生。各种矿山机械的安全功能因工作环境不同而不尽相同，就煤矿井下使用的提升机而言，其安全功能主要有防爆、超速及过卷保护、过载过压保护、防坠保护等。矿山车辆安装防倾翻防落物保持结构，并具工作状态监测和计算机控制的安全功能，避免误操作。

　　3.4.2舒适性

　　运用人机工程学设计原理，改善司机的工作环境，注重驾驶员与操作界面的协调，缓解疲劳，提高作业效率。采用省力便捷的电子化控制技术，只需通过很少量的手臂的动作就可以精确地操纵负载，用手指尖就可以操作所有重要的操作部件，减轻了司机的负担。驾驶室采用隔热、隔音全封闭结构，座椅采用可调节的油气悬架系统，引入电子监控仪表盘，声光信号报警等人性化的设计理念，为操纵人员创造安全舒适的作业环境。

　　3.4.3外观造型

　　注重矿山机械外观美学和机体本身的流线型设计，达到机械与环境的和谐，给人以视觉上的美感。矿山机械的造型不是单纯的能上能外观形式，而是功能、材料、结构、人机关系以及生产工艺等因素的综合表现。在进行造型设计时，一方面需要运用艺术手段和美学法则，使得采用了现代技术的产品具有符合人们审美要求的造型美感；另一方面为了有效的发挥产品的功能，产品的结构和形态又必须更加合理化。

　　21世纪的中国已经成为矿山机械制造大国而让世人瞩目，然而我们并不是矿山机械制造强国，我国制造的有自主知识产权的矿山机械高端产品至今并不多。通过自主创新，发展数字化、智能化、生态化与宜人化矿山机械，实现重大装备，高端成套，为我国的经济建设和社会发展做出更大贡献。