Trong bối cảnh nhu cầu khai thác về tài nguyên khoáng sản toàn cầu không ngừng gia tăng, việc tối ưu hóa hoạt động của các mỏ già trở thành một thách thức cấp bách. Những mỏ này thường đối mặt với lợi nhuận suy giảm, chi phí vận hành cao và các vấn đề môi trường nghiêm trọng. Tuy nhiên, bằng cách áp dụng các chiến lược đổi mới, doanh nghiệp có thể kéo dài tuổi thọ của mỏ, nâng cao hiệu suất khai thác và giảm tác động tiêu cực đến môi trường. Các giải pháp bao gồm ứng dụng công nghệ tiên tiến, cải tiến quy trình vận hành và thực hành khai thác bền vững.  

Bên trong một mỏ vàng già của Nam Phi. Nguồn: AP

1. Đổi mới công nghệ - chìa khóa gia tăng hiệu quả khai thác

Khai thác sinh học

Khai thác sinh học là một bước tiến quan trọng trong ngành công nghiệp khai khoáng, giúp chiết xuất kim loại từ quặng cấp thấp và vật liệu phế thải một cách thân thiện với môi trường. Chẳng hạn như, kỹ thuật rửa trôi sinh học sử dụng vi khuẩn Acidithiobacillus ferrooxidans để phân hủy các hợp chất kim loại trong quặng, chuyển chúng thành dạng hòa tan, giúp thu hồi hiệu quả các kim loại quý như vàng, đồng, bạc và niken. 

Phân loại quặng bằng cảm biến

Các công nghệ hiện đại như truyền tia X (XRT) và quang phổ phân hủy bằng laser (LIBS) cho phép đánh giá nhanh chóng các đặc tính như mật độ và cấu trúc nguyên tử của quặng, từ đó phân loại chính xác và giảm lượng vật liệu phải xử lý. Các công nghệ này không chỉ giúp tối ưu hóa khai thác mà còn tiết kiệm tài nguyên và giảm tác động đến môi trường. 

Phương pháp luyện kim thủy lực

Luyện kim thủy lực là kỹ thuật chiết xuất kim loại từ quặng bằng dung dịch hòa tan thay vì phương pháp nung chảy truyền thống. Những đổi mới trong lĩnh vực này bao gồm luyện kim thủy sinh học, sử dụng vi sinh vật để thúc đẩy thu hồi kim loại, phát triển các quy trình rửa trôi hiệu quả hơn và thân thiện với môi trường. Cách tiếp cận này giúp giảm lượng khí thải carbon, giảm sử dụng hóa chất độc hại và tận dụng tốt hơn các nguồn quặng nghèo hoặc quặng đuôi. 

Tự động hóa và trí tuệ nhân tạo (AI)

AI và tự động hóa đang phát triển cách mạng hóa ngành khai khoáng. Các thuật toán AI có thể phân tích dữ liệu thời gian thực từ các cảm biến để điều chỉnh các thông số xử lý một cách linh hoạt, nâng cao tỷ lệ thu hồi khoáng sản và tiết kiệm năng lượng. Tự động hóa làm hợp lý hóa các nhiệm vụ như giám sát, điều khiển và bảo trì, giúp các hoạt động diễn ra an toàn hơn và tiết kiệm chi phí hơn.

Trong lĩnh vực thiết bị khai thác tự động, xe tải tự hành, giàn khoan tự động và máy xúc lật đều được AI điều khiển từ xa giúp giảm rủi ro cho công nhân và tiếp cận được các thân quặng sâu hơn.

Trong lĩnh vực bảo trì dự đoán dựa trên AI, hệ thống cảm biến AI giúp theo dõi tình trạng thiết bị trong thời gian thực, dự đoán lỗi trước khi chúng xảy ra, giảm thời gian ngừng hoạt động và kéo dài tuổi thọ máy móc. 

Ngoài ra, công nghệ Digital Twin (bản sao kỹ thuật số của mỏ) cho phép các công ty thử nghiệm các kịch bản khai thác, tối ưu hóa sản xuất mà không cần can thiệp trực tiếp.

Trong lĩnh vực lập bản đồ địa chất và thăm dò dựa trên AI, công nghệ lập bản đồ 3D tiên tiến, kết hợp với máy học, giúp các công ty khai thác mỏ dễ dàng nắm bắt phát hiện các mỏ tiềm năng mà trước đây bị bỏ qua do hạn chế kỹ thuật.

2. Khai thác bền vững – hướng đi trách nhiệm và lâu dài

Thực hiện các cách thực hành bền vững trong quản lý mỏ không chỉ giúp các công ty khai thác mỏ nâng cao tuổi thọ hoạt động mà còn mang lại lợi ích kinh tế đáng kể. Ngoài ra, việc xây dựng quan hệ đối tác chiến lược với các nhà cung cấp công nghệ và tổ chức nghiên cứu có thể thúc đẩy tối ưu hóa tài nguyên, từ đó cải thiện hiệu quả và kéo dài tuổi thọ của các mỏ.

Tuân thủ các quy định và áp dụng các phương pháp khai thác mỏ tối ưu sẽ giúp tăng cường tính khả thi của các hoạt động khai thác. Việc thiết lập các cơ chế tuân thủ chủ động có thể giảm thiểu rủi ro và tăng cơ hội nhận các ưu đãi tài chính, góp phần trực tiếp vào sự bền vững lâu dài và hiệu quả kinh tế của các công ty khai thác mỏ.

Tích hợp năng lượng tái tạo

Việc chuyển đổi sang sử dụng năng lượng mặt trời, gió và thủy điện trong khai thác mỏ không chỉ giúp giảm chi phí vận hành mà còn giảm đáng kể lượng khí thải carbon. Nhiều công ty đã đầu tư vào hệ thống năng lượng tái tạo để thay thế máy phát điện diesel truyền thống.

Các hệ thống tái chế nước và không xả thải nước

Khai thác mỏ tiêu tốn lượng nước lớn, đặc biệt ở những khu vực khan hiếm nước. Các công nghệ lọc và tái chế hiện đại, khép kín, giúp các mỏ già tái sử dụng nước thải trong quá trình xử lý khoáng sản, giảm áp lực lên nguồn nước ngọt. 

Khai thác tại chỗ

Phương pháp rửa trôi tại chỗ là phương pháp hòa tan khoáng sản ngay trong lòng đất, sau đó bơm lên bề mặt mà không cần đào bới quy mô lớn. Phương pháp này giúp giảm thiểu xáo trộn địa hình, bảo tồn thảm thực vật và giảm tác động đến hệ sinh thái. 

Xây dựng mô hình khai thác tuần hoàn

Áp dụng kinh tế tuần hoàn trong ngành khai khoáng giúp giảm lượng chất thải và tối ưu hóa tài nguyên. Các công ty có thể tái chế kim loại từ quặng đuôi, phế liệu hoặc tận dụng chất thải từ quá trình khai thác để tạo ra sản phẩm mới. 

Việc kéo dài tuổi thọ của các mỏ già không chỉ mang lại lợi ích kinh tế mà còn đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ môi trường và đảm bảo phát triển bền vững. Bằng cách áp dụng các công nghệ tiên tiến, tối ưu hóa quy trình khai thác và tích hợp năng lượng tái tạo, ngành khai khoáng có thể tiếp tục phát triển theo hướng bền vững và có trách nhiệm. Các công ty không chỉ tối đa hóa hiệu quả khai thác mà còn góp phần bảo vệ hệ sinh thái và cộng đồng nơi họ hoạt động./.