鄂爾多斯煤炭重工產(chǎn)業(yè)如何“輕裝上陣”?

記者近日走進(jìn)內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂爾多斯市，深入礦區(qū)、實(shí)驗(yàn)室、生產(chǎn)車(chē)間，與企業(yè)家、科學(xué)家、技術(shù)工人面對(duì)面交流，探尋當(dāng)?shù)厝绾瓮ㄟ^(guò)技術(shù)突破、裝備賦能、產(chǎn)品創(chuàng)新等途徑，實(shí)現(xiàn)煤炭重工“輕裝上陣”，推動(dòng)現(xiàn)代煤化工邁上高質(zhì)量發(fā)展之路。

技術(shù)革命破解開(kāi)采難題

有“暖城”之稱(chēng)的鄂爾多斯，是我國(guó)大型現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)基地，擁有320座煤礦，其中173座井工煤礦和147座露天煤礦，煤炭已探明儲(chǔ)量約占全國(guó)的1/6，年產(chǎn)銷(xiāo)煤炭8.5億噸。

鄂爾多斯的許多煤層埋深超1000米，在現(xiàn)有技術(shù)條件下直接開(kāi)采，面臨高地應(yīng)力、高瓦斯災(zāi)害等諸多難題，制約了開(kāi)采進(jìn)程。

在中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)內(nèi)蒙古研究院，一項(xiàng)深部煤制氣與碳封存技術(shù)的創(chuàng)新突破，有望有效緩解“富煤”和“氣不足”之間的矛盾。該項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人、高級(jí)工程師劉剛介紹說(shuō)，“該技術(shù)是對(duì)傳統(tǒng)物理采煤技術(shù)的重要補(bǔ)充，已進(jìn)入技術(shù)示范階段，未來(lái)有望在深層煤炭較多的鄂爾多斯市烏審旗率先推廣應(yīng)用，這對(duì)于煤炭資源低碳清潔高效利用具有重要意義。”

對(duì)于露天煤礦而言，爆破技術(shù)十分關(guān)鍵。位于鄂爾多斯市準(zhǔn)格爾旗的國(guó)能準(zhǔn)能集團(tuán)黑岱溝露天煤礦，煤炭資源儲(chǔ)量豐富，產(chǎn)煤含硫量極低、燃燒值很高，煤層厚度近30米，是一座“寶藏”級(jí)煤田。如何剝離掉煤層上部覆蓋的約150米厚的黃土和巖石層，是首要難題。記者在調(diào)研中了解到，該煤礦采取的高臺(tái)階拋擲爆破技術(shù)，可將下部40米厚的巖石層與煤層分開(kāi)，相關(guān)技術(shù)填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)拋擲爆破技術(shù)空白，榮獲國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。

智慧裝備賦能提質(zhì)增效

在黑岱溝露天煤礦，一輛輛“無(wú)人駕駛礦卡”運(yùn)煤車(chē)在層層疊疊的“黑煤山”中穿梭作業(yè)。該礦智能化建設(shè)管理中心現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)主管曲博介紹說(shuō)，截至今年5月底，礦區(qū)累計(jì)完成47臺(tái)卡車(chē)的無(wú)人駕駛改造，無(wú)人駕駛累計(jì)拉運(yùn)2711.8小時(shí)、運(yùn)輸2.57萬(wàn)車(chē)次、完成剝離量261.5萬(wàn)立方米，運(yùn)輸里程達(dá)12.4萬(wàn)公里，綜合效率達(dá)到人工作業(yè)的85%。

位于鄂爾多斯市烏審旗的伊化礦業(yè)資源有限責(zé)任公司成立多個(gè)創(chuàng)新工作室進(jìn)行智能化建設(shè)。“工作室自2018年成立以來(lái)，累計(jì)完成創(chuàng)新成果50余項(xiàng)，獲得國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利6項(xiàng)，創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益4000余萬(wàn)元，采礦作業(yè)的安全性和效率顯著提升。”掘錨專(zhuān)業(yè)創(chuàng)新工作室組長(zhǎng)楊廣利說(shuō)。

鄂爾多斯市政府、企業(yè)積極與高校開(kāi)展合作，推動(dòng)了一批創(chuàng)新成果落地應(yīng)用。

據(jù)北京大學(xué)鄂爾多斯能源研究院副院長(zhǎng)解小剛介紹說(shuō)，根據(jù)鄂爾多斯市2026年智慧礦山100%聯(lián)網(wǎng)的要求，研究院充分利用北京大學(xué)人才、科技力量和鄂爾多斯豐富的能源場(chǎng)景，推動(dòng)科技成果落地。例如，全套高級(jí)智能化礦山系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)煤礦生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化、信息化和智能化管理，目前該系統(tǒng)已在鄂爾多斯國(guó)家能源集團(tuán)包頭能源集團(tuán)下的李家壕煤礦得到應(yīng)用。

中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)開(kāi)設(shè)多個(gè)與智能采礦相關(guān)的新工科專(zhuān)業(yè)，并建立數(shù)個(gè)研究基地和實(shí)驗(yàn)室，致力于推動(dòng)煤礦智能化技術(shù)的發(fā)展。其中，煤礦井下智能化采運(yùn)技術(shù)實(shí)現(xiàn)自主化割煤、智能化運(yùn)輸?shù)汝P(guān)鍵技術(shù)，推動(dòng)我國(guó)煤礦智能采運(yùn)裝備技術(shù)的顯著提升;露天礦機(jī)器人化裝運(yùn)卸技術(shù)則實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位?？?、多機(jī)智能協(xié)同裝載控制等功能，提高了露天礦的開(kāi)采效率……一系列成果為煤礦智能化發(fā)展注入新動(dòng)力。

煤化工創(chuàng)新延伸產(chǎn)業(yè)鏈

在“雙碳”背景下，煤炭企業(yè)高質(zhì)量轉(zhuǎn)型發(fā)展迫在眉睫。由燃料向“燃料+原料”轉(zhuǎn)變，成為煤炭的有效消費(fèi)路徑。

國(guó)能準(zhǔn)能集團(tuán)循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)孵化基地經(jīng)理黃涌波介紹說(shuō)，準(zhǔn)格爾煤田屬于“高鋁、富鎵、富鋰”煤。“如果只將煤作為燃料，這些貴金屬的價(jià)值便無(wú)從體現(xiàn)。因此，挖掘煤炭伴生資源的價(jià)值，才能跳出‘挖煤—賣(mài)煤’的傳統(tǒng)路子，是當(dāng)前及今后煤化工創(chuàng)新發(fā)展的關(guān)鍵所在。”

記者在該基地看到，科研團(tuán)隊(duì)以煤為基，提出以“脫碳、除硅、提鋁”為核心的粉煤灰酸法提取氧化鋁工藝技術(shù)路線，在電煤清潔利用基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)煤系關(guān)鍵金屬資源化利用;開(kāi)發(fā)煤基納米碳?xì)淙剂涎h(huán)流化床燃燒制取高活性鋁硅粉技術(shù)，將傳統(tǒng)火電鍋爐改造為循環(huán)經(jīng)濟(jì)的“三源裝置”，提供高活性鋁硅粉原料……

黃涌波表示，這些技術(shù)已相繼進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化階段，有望實(shí)現(xiàn)煤炭能量的‘吃干榨凈’，為煤炭清潔高效利用提供新技術(shù)、新模式、新動(dòng)能，促進(jìn)煤炭領(lǐng)域新質(zhì)生產(chǎn)力的發(fā)展。

在煤化工領(lǐng)域，烯烴和芳烴是重要產(chǎn)品。清華大學(xué)騫偉中教授團(tuán)隊(duì)的“合成氣一步法制芳烴”技術(shù)，直接由合成氣反應(yīng)生成芳烴，可有效縮短工藝流程，減少關(guān)鍵設(shè)備臺(tái)數(shù)，降低裝置投資，提升過(guò)程經(jīng)濟(jì)性，節(jié)能節(jié)水降碳。如今，這一重大成果即將在鄂爾多斯市準(zhǔn)格爾旗的清華大學(xué)準(zhǔn)格爾科技試驗(yàn)基地進(jìn)行萬(wàn)噸級(jí)中試。

該項(xiàng)目主要投資方負(fù)責(zé)人、內(nèi)蒙古久泰馨遠(yuǎn)新材料有限公司副總經(jīng)理唐忠保說(shuō)，基地一期項(xiàng)目建設(shè)5000平方米中試廠房，主要用于芳烴項(xiàng)目;二期建設(shè)15000平方米中試廠房，主要用于清華大學(xué)及鄂爾多斯實(shí)驗(yàn)在新型煤化工、綠色能源、新型儲(chǔ)能技術(shù)、新材料宏量制備等領(lǐng)城的成果進(jìn)行中試放大。該項(xiàng)目是鄂爾多斯政府打造的“打通技術(shù)產(chǎn)業(yè)化最后一公里”的重要舉措，服務(wù)區(qū)域產(chǎn)業(yè)與經(jīng)濟(jì)的高質(zhì)量發(fā)展。(參與調(diào)研：李志紅 蔡博騰 楊靜)