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L'innovation stimule le développement continu des machines minières

# Innovation de la machinerie minière : Résoudre les difficultés de développement et reconstruire les performances clés

I. Difficultés de développement de la machinerie minière : Un besoin urgent d’innovation

En tant qu’industrie de base de l’économie nationale, l’industrie minière est confrontée depuis longtemps aux difficultés de développement telles que « haute consommation d’énergie, haute pollution, faible efficacité et haut risque ». Les limites de la machinerie minière traditionnelle en matière de technologie et de performance ne peuvent plus répondre aux besoins de transformation des mines modernes vers « la greenisation, l’intelligence et le développement à grande échelle ». D’une part, l’équipement de concassage et de traitement minier traditionnel présente une haute consommation d’énergie : elle atteint 15-20 kWh par tonne de minerai traité, dépassant largement les normes d’économie d’énergie de l’industrie. De plus, le processus opérationnel s’accompagne d’une pollution grave par la poussière et le bruit, ne répondant pas aux exigences de protection de l’environnement. D’autre part, le faible degré d’automatisation de l’équipement repose sur l’inspection et l’opération manuelles, ce qui n’est pas seulement inefficace (par exemple, l’ajustement manuel du jeu de concassage prend 2-3 heures), mais présente également des risques de sécurité tels que les opérations en hauteur et les pannes de l’équipement. En outre, face à des scénarios miniers complexes comme les grandes mines à ciel ouvert et les mines en haute mer, l’adaptabilité et la capacité de traitement de l’équipement traditionnel sont également insuffisantes. Dans ce contexte, l’innovation est devenue la force motrice centrale pour dépasser le goulot d’étranglement de développement de la machinerie minière, promouvant la transformation de l’industrie d’« extensive » à « raffinée, efficace et verte ».

II. Innovation technologique : Reconstruire les performances clés de la machinerie minière

L’innovation technologique est le « moteur » du développement de la machinerie minière. Grâce à des percées dans les domaines du système d’alimentation, de la technologie de contrôle, de l’application des matériaux, etc., les performances clés de la machinerie minière ont été globalement améliorées, ce qui se manifeste spécifiquement en trois aspects :

1. Innovation de la technologie d’alimentation et d’économie d’énergie : Réduire la consommation d’énergie et la pollution

Pour résoudre le problème de la haute consommation d’énergie de la machinerie minière traditionnelle, l’industrie a réalisé des percées en matière d’économie d’énergie grâce à l’innovation du système d’alimentation. Premièrement, la promotion de la « technologie de moteur synchrone à aimants permanents + régulation de vitesse par fréquence variable » réduit la consommation d’énergie de 15-20 % par rapport aux moteurs asynchrones traditionnels. Par exemple, un concasseur à mâchoires entraîné par un moteur synchrone à aimants permanents, développé par une entreprise, a réduit la consommation d’énergie par tonne de minerai traité de 18 kWh à 14 kWh, économisant 120 000 kWh d’électricité par an. Deuxièmement, l’exploration du « système d’alimentation hybride » applique le mode à double alimentation « diesel + électrique » aux gros camions miniers et aux concasseurs mobiles. L’alimentation diesel est utilisée pour garantir la capacité de production pendant les périodes de fonctionnement de pointe, et le mode électrique est activé pendant les phases de charge légère ou de déplacement, réduisant la consommation de carburant et les émissions d’échappements. Après l’application de cette technologie dans une mine à ciel ouvert, la consommation de carburant des camions miniers par 100 kilomètres a diminué de 50 L à 35 L, et les émissions de carbone ont été réduites de 30 %. Troisièmement, la R-D de la « technologie de récupération de chaleur perdue » utilise la chaleur perdue générée pendant le fonctionnement de l’équipement (telle que la dissipation thermique du moteur et le chauffage du système hydraulique) pour chauffer l’huile lubrifiante minière ou les sites opérationnels, réalisant le recyclage de l’énergie et réduisant davantage la consommation d’énergie.

2. Innovation de la technologie de contrôle intelligent : Réaliser l’automatisation et l’opération sans personne

L’application de la technologie de contrôle intelligent a transformé la machinerie minière d’« opération manuelle » à « opération autonome ». D’une part, la technologie « PLC + Internet des objets » permet la surveillance à distance et la régulation intelligente de l’équipement. Par exemple, les concasseurs miniers, les moulins à boulets et autres équipements sont équipés de capteurs et de modules de transmission de données, capables de collecter en temps réel des paramètres tels que la température du moteur, la fréquence de vibration et le débit des matériaux. Les données sont analysées via une plateforme cloud, et les paramètres d’opération de l’équipement (tels que le jeu de concassage et la vitesse de broyage) sont ajustés automatiquement sans intervention manuelle. Après l’application de cette technologie dans une centrale de traitement minier, le taux de panne de l’équipement a diminué de 40 % et l’efficacité de production a augmenté de 25 %. D’autre part, la « technologie d’opération sans personne » a été progressivement mise en œuvre. Les camions miniers sans conducteur et les tunneliers sans conducteur réalisent la navigation autonome, l’évitement d’obstacles et l’opération grâce au radar laser, aux caméras haute définition et aux algorithmes AI. Après le déploiement de 50 camions miniers sans conducteur dans une grande mine à ciel ouvert, non seulement la demande en conducteurs a été réduite de 80 %, mais également l’efficacité de transport a augmenté de 15 % et le taux d’accidents a été réduit à 0,1 événement par million de kilomètres, grâce à l’évitement des erreurs d’opération humaine.

3. Innovation de la technologie des matériaux : Améliorer la résistance à l’usure et la durée de vie de l’équipement

La machinerie minière fonctionne longtemps dans des conditions de haute impact et haute usure, donc l’innovation des matériaux est devenue la clé pour prolonger la durée de vie de l’équipement. Premièrement, la R-D des « matériaux d’alliage ultra-résistants à l’usure » applique les matériaux composites « alliage à haute teneur en chrome + renforcement par particules céramiques » aux plaques de mâchoires et aux marteaux de l’équipement de concassage, ainsi qu’aux garnitures de l’équipement de traitement minier. La dureté peut atteindre plus de HRC65, et la résistance à l’usure est 3-4 fois plus élevée que celle de l’acier au manganèse traditionnel. Les marteaux en alliage à haute teneur en chrome d’un certain concasseur à impact ont vu leur durée de vie prolongée de 3 mois à 12 mois, réduisant les pertes dues à l’arrêt causées par le remplacement fréquent. Deuxièmement, la promotion des « matériaux légers et à haute résistance » utilise les matériaux composites en fibre de carbone et les alliages d’aluminium à haute résistance dans les convoyeurs miniers et les bâtiements d’équipement. Par rapport à l’acier traditionnel, le poids est réduit de 30-40 % et la résistance est augmentée de 20 %. Par exemple, le convoyeur minier en fibre de carbone développé par une entreprise réduit non seulement la charge d’entraînement de l’équipement, mais également la consommation d’énergie pendant le transport, et présente une excellente résistance à la corrosion, ce qui le rend adapté à des environnements miniers humides et poussiéreux.

III. Innovation de produits : S’adapter à des scénarios opérationnels miniers diversifiés

Avec la diversification des scénarios miniers (telles que les mines en haute mer, les mines polaires et les mines de déchets de construction), l’innovation de produits se concentre sur « l’adaptabilité aux scénarios ». Grâce à l’optimisation structurelle et l’intégration fonctionnelle, des machines minières répondant à des besoins spécifiques ont été développées, dépassant les limites d’application de l’équipement traditionnel :

1. Produits adaptés à des environnements extrêmes : Dépasser les limites géographiques et climatiques

Pour des environnements extrêmes comme les régions polaires, les plateaux et la haute mer, la machinerie minière réalise un fonctionnement stable grâce à des modifications structurelles et fonctionnelles. Dans les mines polaires, des « machines minières adaptées à basse température » ont été développées : elles utilisent de l’huile hydraulique résistante à basse température (capable de fonctionner normalement à -40℃), des batteries chauffées et des carrosseries isolantes thermiquement, garantissant le démarrage et le fonctionnement de l’équipement dans des environnements extrêmement froids. Un concasseur mobile à basse température utilisé dans une mine de fer polaire peut fonctionner en continu pendant 8 heures à -35℃ sans panne. Dans les mines en haute mer, des « équipements de minage sous-marin » ont été développés : les concasseurs sous-marins et les pompes de transfert sous-marins peuvent compléter le concassage et le transport du minerai dans la haute mer de 1000 mètres grâce à une conception d’étanchéité waterproof et des structures adaptées à haute pression. Après l’application de cet équipement par une entreprise minière en haute mer, le minage commercial des nodules polymétalliques en haute mer a été réalisé. Dans les mines de plateau, des « équipements de ventilation et d’alimentation de type plateau » ont été lancés : en optimisant le système d’admission d’air du moteur et les dispositifs de ventilation, le problème de la puissance insuffisante de l’équipement causée par la carence en oxygène sur le plateau est résolu. Après l’application de cette technologie dans un tunnelier d’une mine d’or de plateau, l’efficacité opérationnelle a été restaurée à 90 % de celle des zones de plaine.

2. Produits intégrés multifonctionnels : Améliorer l’efficacité opérationnelle et la flexibilité

Grâce à l’intégration fonctionnelle, la machinerie minière a évolué d’« opération unique » à « opération intégrée », réduisant le nombre d’équipements et les liens opérationnels. Premièrement, les « équipements intégrés de concassage - criblage - séparation » intègrent les modules de concassage, de criblage vibrant et de séparation magnétique sur un seul châssis mobile. Par exemple, un concasseur mobile multifonctionnel utilisé dans une carrière de construction waste peut compléter en une seule étape le concassage des déchets de béton, le criblage des agrégats de 5-20 mm et la séparation des ferrailles métalliques, réduisant le temps de traitement par tonne de matériau de 40 %. Deuxièmement, les « systèmes de minage modulaires » permettent de combiner différents modules fonctionnels (concassage, transport, stockage) selon les besoins du site. Dans une mine à ciel ouvert à petite échelle, il suffit de combiner un module de concassage à mâchoires, un module de convoyeur et un module de silo pour former une ligne de production complète, sans construction complexe de fondations, et le temps de mise en service est réduit de 3 mois à 1 semaine.

3. Equipements miniaturisés et intelligents : Adaptés aux mines à petite échelle et aux scénarios de maintenance

Pour les mines à petite échelle et les opérations de maintenance de tunnels, des « équipements miniaturisés et intelligents » ont été développés. Ces équipements présentent des avantages de petite taille, de faible poids et de facilité de transport. Par exemple, un concasseur miniaturisé à hydraulique, avec un poids de seulement 500 kg, peut être transporté par camionette et utilisé pour le concassage de minerai dans des tunnels étroits. En même temps, il est équipé d’un système de contrôle à distance via smartphone : les opérateurs peuvent régler les paramètres d’opération à l’extérieur du tunnel, évitant les risques de poussière et de chute de roches. Dans une mine de charbon à petite échelle, l’application de cet équipement a augmenté l’efficacité de maintenance des tunnels de 50 % et réduit les accidents de travail de 60 %.

IV. Perspectives d’innovation future de la machinerie minière

Avec l’application profonde de technologies telles que l’IA, le Big Data et le 5G, l’innovation de la machinerie minière tendra vers trois directions clés : Premièrement, « l’intelligence totale » : les systèmes de minage autonomes réalisant la coordination entre multiples équipements (camions, concasseurs, tunneliers) via l’IA, et la prise de décision autonome selon les données de production et les conditions géologiques. Deuxièmement, « la greenisation profonde » : le développement d’équipements à zéro émission (tels que les camions miniers à électricité complète et les concasseurs à énergie solaire) et la promotion de technologies de traitement de déchets miniers (réutilisation des déchets de roche, purification des eaux usées) pour réaliser un cycle de vie écologique complet. Troisièmement, « la personnalisation des scénarios » : l’utilisation de la fabrication additive (impression 3D) pour produire des pièces de rechange adaptées à des environnements spécifiques (ex. : pièces résistantes à la corrosion pour les mines salines) et réduire le temps de livraison des pièces. En résumé, l’innovation continue de la machinerie minière ne seulement résoudra les difficultés actuelles de développement, mais également promouvoir l’industrie minière vers une direction plus efficace, plus écologique et plus sûre, devenant un pilier important pour le développement durable de l’économie.