使用电动绳铲等电力驱动设备的矿山，已经走在了减排的路上，其公开脱碳承诺更容易实现 近年来，影响卡车-电铲采矿趋势的因素有很多，可持续性和可再生能源转型、采矿4.0、人工智能和自动驾驶是其中的几个。 采矿业已经经历了向数字化自主运输和机器智能系统的大转变。 Komatsu（小松）公司产品总监Rich Peters说：“当前多数大型露天矿的矿石品位都在下降、剥采比都在上升，所以需要更大的设备以最低吨成本运输材料。此外，大多数公司都有碳中和承诺，所以还涉及到了车队选择，需要考虑设备的可持续和未来的升级能力。” Peters补充说：“使用电力驱动设备的矿山，如绳铲和电动轮卡车，已经走在了减排的路上，其公开承诺也更容易实现。各矿场都在从战略角度审视自己的计划，以建设可持续基础设施，支持更大设备的运行。” Komatsu密切关注燃料问题 对于大多数矿山来说，运营成本（特别是燃料成本)在不断增加，再加上所制定的脱碳目标，这两个因素正在决定着矿山对燃料和发动机的选择。 Peters表示:“从设备角度看，Komatsu的P&H绳铲是电力驱动的，电动轮卡车可以升级安装架电系统，以减少对柴油的需求。此外，通过调度系统来优化车队，减少了某些班次所需的设备数量，从而减少了燃料消耗和排放。” Komatsu地表采矿装载运输产品经理George Mavros对此表示赞同：“燃料消耗是采矿作业中最大的成本之一。我们通过DISPATCH车队管理系统（FMS）可以优化车辆分配，尽量减少设备空闲时间，提高燃料效率。DISPATCH还能够提出建议，某些情况下如果可以用较少的车辆完成生产任务，则可以停用一些设备。此外，通过我们的加油模块，系统只会在需要的时候让设备去加油，最大限度地提高燃料利用率，减少不必要的加油往返。” Komatsu计划在2023年推出Refuel应用程序，此应用可根据数据计算提供可视化的车队加油时间表，用户可以据此准备和调整相应的运营计划。 Komatsu矿业技术解决方案集团战略首席顾问Lucas Van Latum说：“由于该行业对减少温室气体（GHG）排放的承诺，大家对装载、运输设备的电气化越来越有兴趣，这将对未来几十年的采矿车队及矿场的运营方式产生重大影响。随着技术的成熟和矿场及周围的电力基础设施的完善，能够提供取代柴油所需的电能，大型设备电动化极具发展前景。” Liebherr着眼于电动化 Liebherr（利勃海尔）集团在土方工程、物料处理和采矿应用的电力驱动机器方面已有30多年的经验。该公司有许多成熟的解决方案，帮助客户降低运营成本，包括利勃海尔架电系统，公司的所有矿用卡车都可选装该系统。 Liebherr架电系统通过受电弓将卡车电驱动系统连接到矿场的电网，这比常规动力卡车的生产力更高，可以减少车队规模，同时保持每年的产量。车队柴油消耗量大幅降低，二氧化碳排放量也会随之减少。不过，这取决于电网提供的电力中可再生能源的比例。
新型T 274矿卡有多个选装项目，其中包括Liebherr架电系统 Liebherr最近宣布，Liebherr Power Efficiency（动力效率）在保持最佳机器生产力和性能的同时，降低了挖掘机的燃料消耗。并开始将Liebherr D98系列发动机应用到其采矿设备中。D98系列发动机更省油，排放更低。它还可以使用可持续生产的氢化植物油（HVO）燃料，可显著减少二氧化碳排放。 第一批配备D98发动机的是必和必拓的采矿设备，这是与Liebherr所签协议的内容，发动机换装到了西澳South Flank铁矿在用的一台R 9600挖掘机上。之前，D98发动机系列经过了全面的工厂和现场验证，包括在Jimblebar露天矿为期两年的验证研究，D9812已经在R 9400上成功运行了20000小时。 新发动机将由Liebherr澳大利亚公司在当地提供支持。第一台用D9812改装的R9600计划在2023年第一季度投入使用，其余的改装机型将在2023年、2024年投入使用。 展望未来，Liebherr在6月与Fortescue金属集团签署了一项协议，开发和供应采用了零排放动力系统技术的矿用卡车，所用技术来自于Fortescue未来工业公司和威廉姆斯先进工程公司。联合开发时间为期两年，主要任务是将Fortescue专有的电池电动和燃料电池电动系统，整合到Liebherr卡车中，之后，将开始分阶段供应T 264。 此次合作还将推动Liebherr“采矿业零排放计划”的未来发展，该计划的第一步是将公司的采矿产品系列电动化，第二步是到2030年实现完全的无化石燃料的装载、牵引和推土作业。重点是实现模块化，以便整合多元动力系统，包括替代燃料内燃机、电池和燃料电池，Liebherr与Fortescue的合作是该计划的一个关键部分。 必和必拓升级Escondida铜矿车队 Caterpillar（卡特彼勒）不久前发布了214吨级789卡车，公司表示，该型号拥有同级别中最大马力，并且比上一代789 D的有效载荷高出10%，坡道速度也快了5%。 新车的燃油消耗减少了9%，发动机寿命延长了12%，降低了使用成本，新的变速箱换档更平顺、效率更高，减少了作业周期时间。还有维护方面的更新，包括可以快速拆卸、更换的模块化HVAC（暖通空调）系统，完全集成的Cat电子产品增强了设备的连通能力。
今后10年，必和必拓、Caterpillar和芬宁公司将把智利Escondida铜矿的 整个运输车队更换为有效载荷为372吨的798 AC 矿业媒体E&MJ还独家预览了新的ITP（集成技术包）和OATP（操作人员辅助技术包），这些产品将于2023年开始在Caterpillar电动绳铲上使用。 ITP整合了Caterpillar的电子设备，提供支持技术扩展的平台，还能够与Cat MineStar（矿山之星）无缝集成，可以跟踪、监控和管理电铲。这个软件包有六项标准技术：机器健康、震动监测、Cat电子技术、有效载荷管理、轴承温度监测和周期划分。这些增强功能提高了生产力，设备也更可靠性、更安全。 OATP将供新的和现有设备的升级选装，包括钢丝绳推压和HydraCrowd推压的7495、7495HF电铲。该软件功能很多，在保持设备设计性能的同时，减少或消除了可能影响使用的错误挖掘行为。升级的目的是让生产更稳定，能够制定可预测的维护计划，提高每吨成本并延长组件的寿命。OATP还能最大限度地减少机器的自碰撞，增加了正常运行时间，这种碰撞会产生疲劳和冲击，导致机器损坏。 必和必拓、Caterpillar和芬宁国际联合宣布，他们将共同合作，更换智利Escondida铜矿的整个运输卡车队。这是Escondida公司设备更新战略的内容，第一批卡车预计将在2023年下半年到货，剩下的将在未来10年内陆续交付，这个车队有160辆卡车，是全球最大之一。 新的Caterpillar 798交流电驱动卡车采用了新技术，可显著改善运输能力、效率、可靠性和安全性，并会对未来的关键计划产生积极影响，如脱碳、多样性和包容性，还有自主技术和本地能力的发展。 该协议实施后，Escondida的车队会过渡到使用包括自主运行等方面的技术，加速其自动化计划的进程。该协议还提出了一条技术路线：通过逐步实施零排放卡车计划，帮助必和必拓实现脱碳目标。 SmithCo侧卸式解决方案 一些具有挑战性的采矿作业环境，更小、更灵活的卡车、电铲组成的车队更具优势，无论是现在还是未来的矿山都是如此，一些矿商正在进行试验以评估其可行性。 SmithCo提供了一系列侧卸式拖车，可以与公路卡车搭配使用，在传统刚性卡车效率较低的场合，这也许是一种经济的创新运输解决方案。 销售经理Duane Myears称：“在超过5公里的长距离平坦道路运输中，我们的拖车表现突出，在这样的运输中，刚性卡车的速度会相对较慢，并且会消耗大量的燃料，轮胎会发热后会降低寿命。 “现在，有更多的矿山距离加工厂、港口或生产设施都很远，比如卫星矿。很多矿场都希望扩大现有矿体开采范围，但由于距离太远，使用刚性卡车运输就不太经济，而我们的拖车是不错的解决方案”。 侧卸式拖车并非取代刚性卡车，而是在特定场合的补充。这种运输方法（也包括小型非公路卡车和铰接式自卸车车队）的诸多好处之一是：设备的前期投资比大型采矿卡车低得多，运营成本也是如此，特别是在燃料消耗、维修和保养方面。由小型卡车组成的大规模车队，也更容易在系统中建立冗余——如果一个设备发生故障，可以迅速用另一个取代之。 这种车型在全球范围内使用更广泛，更容易找到维护和操作人员。轮胎成本大大降低且更容易采购，公路或小型非公路卡车的自动化水平（和解决方案类型）比采矿专用设备要先进得多。 SmithCo最大的矿业客户之一是Baffinland铁矿公司，该公司位于加拿大巴芬岛的运营中有64辆拖车。自2014年该矿开始商业运营以来，这些车辆就一直在工作，而且车队规模也一直在稳步增长。 Myears说，这些设备一直使用得好用，该矿的环境极具挑战性，冬天的温度最低至-62℃，拖车一年365天都在连续运行。 SmithCo可以为每个矿山定制产品，考虑的因素包括材料密度、所需的生产能力、车队规模和型号、可用性、运输距离、道路状况、海拔高度、气候等。 Myears表示：“矿山投资要想长期获得高回报，最大限度地降低运输成本至关重要，我们的团队将根据上述参数和更多其它参数进行计算，优化拖车悬挂系统、轮胎、卡车和箱斗的尺寸。我们还与专业人士合作，他们可以根据道路海拔、坡度、转弯角度等，对运输速度和重量提出建议，以降低每吨物料运输成本。” SmithCo目前正在与电动汽车供应商合作，根据这些车辆目前的运输能力和运输距离，制造与之匹配的拖车。同样，用于重型公路车辆的电池技术，远比当前用于采矿卡车的电池技术先进。在很多时候，后者所用技术虽然已经开发出来，但还没有经过验证和广泛使用。要更快实现脱碳的矿业公司，在近期内可选择小型电池动力车队。
在去年年的MINExpo展会上， SmithCo展示了其首款带有专用全液压悬挂系统的矿用侧卸式拖车 海克斯康提出“The Power of One” 小型设备、自动h运输和替代能源等趋势，不仅影响到卡车、电铲的开发和选择，而且也影响到车队管理。车队管理系统（FMS）通过优化能源消耗和排放，在环境影响管理方面发挥了重要作用。 海克斯康矿业部门运营副总裁Sean Perry说：“车队管理依赖于收集数据的移动传感器网络，确保这些数据的准确性、可靠性和及时性是最重要的，而将其与高质量的商务智能结合起来，对公司的决策至关重要。 “目前，能源（柴油）成本和商品价格波动，将促使业务继续向更清洁、更高效转型。我们的车队优化算法能够有力推动这一进程。最近，我们利用人工智能技术，研究了影响装载、运输过程中的燃料消耗因素，并且正在评估是否能将这些因素也纳入优化算法。” 海克斯康的“Power of One”平台可以在其采矿产品（车队管理、安全和规划）之间无缝共享数据，为用户提供了现有数据的背景和态势感知。通过扩展这一能力，该公司还将建立一个商业智能和分析层，为矿业客户提供实时决策支持。 HxGN MineOperate OP Pro是第一个完全建立在Power of One平台上的软件包。海克斯康的目标是成为第一个拥有车队管理和安全综合平台的采矿技术供应商。 Perry介绍说：“最新版本将海克斯康的倒车辅助产品（HxGN Mine Operate倒车辅助）与OP Pro平台集成在一起，下一个版本将集成HxGN矿山操作人员警报系统。” 其它正在开发的功能包括新的辅助设备用户体验，其中有任务管理控制、与Hexagon MinePlan、MineMeasure和MineProtect的进一步整合、资产健康工具以及上述的商业智能和分析层。 Antareja Mahada Makmur是印度尼西亚最大的采矿承包商之一，海克斯康的采矿部门目前正在向该公司的多个矿场推广使用MineOperate OP Pro。这个五年期的协议是在2022年3月宣布的，将在多个地点部署176套OP Pro。 在2021年MINExpo展会上，海克斯康还宣布与Liebherr达成了协议，海克斯康的技术，包括其自动化任务管理系统，将被用于Liebherr的矿山自动化选装。自动化任务管理系统可以协调整个矿区的自主运输车队和无人驾驶矿车的运行，以优化运输作业。 Perry补充说：“自动驾驶卡车现在已经很普遍了，但对于二线矿山或棕地矿山来说，成本仍然过高。独立的自主运输解决方案供应商可以对现有的混合车队实施改造，运行多个应用程序的单一硬件平台，将具备这些供应商所需要的灵活性。将传感器数据输送到单一的商业智能层，使采矿公司能够在单一产品中做出决策——这不仅仅关系到生产，还关系到操作人员安全、合规和环境影响，将能够推动矿山的未来发展”。
HxGN MineOperate OP Pro是第一个完全建立在Power of One平台上的软件包， 海克斯康的目标是成为第一个拥有车队管理和安全综合平台的采矿技术供应商 Wenco持续关注开放标准 自1983年以来，Wenco就一直在为客户提供解决方案，通过调度、换班和加油算法，最大限度地减少设备空闲时间和燃料浪费。最近，该公司将通过解决矿体知识、几何学和可接近性有关的采矿难题，来为用户创造价值。新技术正在逐步解决这些难题，如小型车辆的自动化、车辆电动化和爆破后数字测量等。 首席技术官Paul Sikora表示：“我们的开放式自动化策略降低了门槛，以便于让更多公司能够进入，同时允许他们保持各自的自动化技术核心竞争力，客户可以选择与其现有的FMS、运营基础设施相结合的新技术。大型卡车在很多时候仍然是主力设备，在这些环境下改用小型车辆会出现运行问题，但许多矿商出于各种原因，正在寻找小型运输车辆，原因包括电气化、能够远距离运输、降低维护成本，以及自动化带来的高生产率等。 “劳动力成本很高的地方，自动驾驶目前占主导地位。但是我们发现，越来越多的矿业公司都计划试运行开放的自动驾驶平台和支持线控驾驶的车辆。” 除了自动化和使用较小的卡车之外，Sikora认为丰富的矿体知识可以推动车队管理创新，运营商要是能够利用先进的技术，逐一了解它们需要运输哪些类型的矿石，就能将这些知识与调度决策结合起来。 Sikora介绍说：“我们正在提高自身能力，不断丰富矿体知识，帮助客户有选择地开采，确保负载的合理运输，从时间、燃料消耗和投入等方面提高设备的效率。” Wenco还在为其FMS开发一个新的料场模块，用于获知特定料场中物料的存放信息。这项工作用于支持不同的运行模式，包括在矿石品味分类严格的运营中，需要有更详细的原材料成分，以便于部署自动化车队的运输路线。 “这都是我们更大的物料输送自动化战略的一部分，该战略侧重于矿体知识、自动化和连接整个价值链的数据。”Sikora表示。 最近与ERDi TestLab合作的一个项目中，数据可以在整个采矿价值链中流动，集成系统的价值得到了体现，形成了一个可用于矿山、加工厂、铁路、港口和航运业务的高度自动化运营管理解决方案。Wenco表示，这是世界上第一个基于工业4.0互操作性标准的多产品、多供应商露天采矿开箱即用解决方案，它可以为相关人员提供所需信息，以供适时做出正确决策。 Wenco通过与日立以及其它主要生态系统合作伙伴的合作来应对不断变化的趋势，Sikora表示：“我们正在与母公司日立建机和日立旗下更多公司合作，以实现既定的netZERO目标，其中包括对现有架电系统的扩展和BEV的发布。HCM将通过与ABB和日立能源的合作实现这些战略目标。” 在Haulage & Loading 2023了解更多 当然，所有上述发展趋势将反映在E&MJ的运输和装载（H&L）活动的计划中，该活动将于2023年4月2-5日在美国亚利桑那州图森市的El Conquistador Resort举行。 加拿大JPI的Tim Joseph教授正在帮助编制参会者名单，他说：“大家会在会议上寻求答案，然后将其带回矿山并立即采取行动。因此，该项目将为主管、采购人员及矿山经理等现场从业人员提供最受关注的实用信息。” 他还表示，明年的会议会很有价值，演讲者都经历过与会者所面临的问题，并愿意分享它们的有效方法。H&L 2023将突出在节能、减排和降低成本方面的进步，同时还要确保设备资产和矿山的整体生产力。另外还将讨论易耗品（轮胎和工具）的耐磨性和爆破质量的改进。 总之，如果矿业公司不能跟上最新的步伐，就会在发展中迷失方向，当利润降低时会受到很大影响。
过去10年，中国工程机械制造商已经大举进入了全球采矿市场。图为柳工8128H 柳工打造世界级产品组合 在过去的10年里，中国工程机械制造商已经大量进入了全球采矿市场，柳工矿机副总裁Kris Kulkarni介绍了当前主要趋势和公司的大计划。 他说：“柳工非常注重从机器和车队层面实现客户的最低总拥有成本，卡车-电铲系统的作用是将物料从一个地方运到另一个地方，它们必须作为一个系统一起工作，其性能将由单位能量输入的物料移动量来衡量。此外，无论使用何种具体产品，安全和人机工程学会越来越重要。” 和其它制造商一样，柳工的团队发现，大家对于支持脱碳和清洁能源的机器有着强烈的兴趣，包括电池、氢燃料电池和使用替代燃料的内燃机。自动化——最终目标是实现完全的自主运行、连通性和大数据——的目的是提高生产力、效率、可用性和安全性，这些也都是重要的研发动力。 “对于使用柴油发动机的挖掘机，柳工投入了大量研发精力来优化其整体效率。”Kulkarni介绍说。“由于联动装置是液压驱动的，我们花了很多时间来优化液压系统。对于卡车，我们对有效载荷/重量比进行了优化，当然，也在积极研究电池动力卡车。" 柳工最新的产品是8128 轮式装载机，由一台432kW的康明斯发动机提供动力，符合Tier IV Final/Stage V排放要求，这是一款省油而强大的设备，该产品采用了新的德纳变速器和凯斯勒车桥。 Kulkarni说：“我们的995挖掘机由448kW的珀金斯发动机驱动，生产率、可靠性、效率和耐用性都很高，新机器出厂时配备了柳工自己的远程信息处理装置。iLink远程信息处理系统能够跟踪机器的状态（位置、燃料使用、工作时间等），为其定义其了地理围栏和时间围栏，并具备故障警报和远程诊断能力。” 柳工未来的发展目标，是成为世界级的大型采矿设备、相关技术和服务的综合供应商。 “我们目前正在开发几款新的轮式装载机、挖掘机和卡车，相信这些产品可以帮助我们的全球客户确立强有力的价值导向，同时具备代替当前领先产品的实力。新能源、智能机器和连通性等重要主题，是我们全部设计的核心。目前，我们正在开发柳工最大的采矿铲、轮式装载机和卡车，其细节很快就会公布。Kulkarni介绍说。 柳工还在开发几种不同吨位的电力驱动卡车，还有大吨位挖掘机和轮式装载机，其中许多也将采用电力驱动技术。 Kulkarni说：“到2035-2040年，卡车和铲车可能会变得非常复杂，装有大量的传感器、高度复杂的软件，具有很高的自动化水平、连通性和安全性，人体工程学也做得更好，需要通过人工智能去处理来自于无人机和设备本身的数据，车队管理也将变得更复杂。 “更小的自主运行电池动力卡车车队将是可行方案，在某些情况下可代替大型卡车和电铲。较小的机器可以更容易地实现电气化。此外，矿石品位下降后开采深度会增加，这也有利于小型卡车的运行。” |
