露天矿长期生产计划的负责任优化

《Scientific Reports》：Responsible optimization of long-term production scheduling in open-pit mines

　　

摘要

传统的露天矿山生产调度模型往往忽略了环境成本、政府特许权使用费以及运营罚款等因素，导致制定的矿山计划在经济上虽然看似可行，但实际上并不现实。本研究为伊朗Kal-e Kafi铜矿的长期生产调度开发了一个混合整数非线性规划（MINLP）模型。该模型将环境成本、政府特许权使用费以及因实际产量和品位偏离目标值而产生的罚款直接纳入目标函数和区块经济价值计算中。该模型基于包含20,746个选择性采矿单元的缩放模型进行构建，并使用BARON 23.1.7求解器在分而治之的框架内进行求解，最终得出净现值为1.2934亿美元、剥采比为0.64:1、矿山寿命为14年、可开采矿石量为1,424万吨的结论。与行业标准的Datamine NPV Scheduler进行对比分析后发现，尽管商业软件报告的净现值更高，但其计算结果是将环境责任、特许权使用费义务和运营罚款等外部因素内部化了。MINLP模型在运营效率方面表现更优，表现为更低的剥采比、更长的矿山寿命以及更高的矿石回收率。全面的敏感性分析证实了该模型的稳健性，环境成本弹性接近于零，表明将环境支出内部化并不会影响其经济竞争力。这些研究结果表明，负责任的采矿方式能够制定出符合实际情况、具有操作可行性且在经济上可行的矿山计划，从而弥合了理论优化与实际可持续性之间的差距。