我國礦業的選礦難度堪稱全球頂級,給行業提出挑戰的同時也造就了一批具有全球一流水平的礦山企業與礦業服務商。在礦山自動化、智能化領域,丹東東方測控技術股份有限公司實現了國內冶金礦山90% 的覆蓋率,在海外市場與國際品牌競逐市場,同時進軍砂石領域。
人類的生活和經濟建設都離不開礦業的開發:93%的一次能源、80%的礦業原料、70%的農業生產資料和30%的人畜用水都來自礦業。我們穿棉紡纖維、住房取暖、出行乘車都與包括砂石在內的礦業息息相關。
“一切從礦業開始”,礦產資源是構成社會發展最基本的物質基礎和物質保障,也是戰略資源。改革開放初期,國家鼓勵鄉鎮集體和個體采礦,“大礦大開,小礦小開”,礦產開采迅速發展;1986 年后,我國礦山法律法規和管理機構逐步完善。
在此期間,我國各種礦產資源開采量實現了巨大飛躍:
1978 年我國鐵礦石產量約1.18 億噸,1992 年就已突破2 億噸;
1978 年我國十種有色金屬產量100 萬噸,1992年增加到300 萬噸,2002 年猛增至1012 萬噸;
1978 年我國煤炭產量6.2 億噸,2000 年已翻倍至13.84 億噸,2018 年更是達到36.8 億噸;
1978 年我國砂石產量不足5 億噸,20 世紀90年代則見證了我國砂石產能由20 億噸向40 億噸的偉大跨越…
然而,產量大增的背后卻是破磨任務日益艱巨的現狀。
我國礦產種類雖然齊全,但貧礦多、共生礦多,礦石組成復雜。以鐵礦為例,全國鐵礦石平均品位33%,低于世界平均品位11 個百分點,全國鐵礦97.2% 為貧礦。
作為礦山生產中的關鍵一環,選礦要求將開采的礦石破碎磨細,再將有用礦物分開,以獲得冶煉或工業原料。
長期開采后,我國礦石品位逐步下降,而隨著國民經濟發展對礦產品需求量的上升,礦山不得不持續加大礦石開采量,選礦與破磨的成本急劇上升,流程亟需優化。
由于我國的選礦難度在全球“名列前茅”、工況復雜,以至于在礦山自動化領域有這樣一段流傳甚廣的問答:
“如何判定一種儀表好不好用?”
“如果在中國能用,那它在全球就都好用。”
面對復雜工況下破磨優化的問題,我國企業在國際上可供借鑒的經驗其實非常少,需要針對性研發。
始于自動化
20 世紀90 年代,公眾認知中的我國礦業仍以“傻大黑粗”的形象為主。雖然自60 年代開始,發達國家或礦業比較成熟的地區就已經開展了礦山自動化的研究工作,但我國的相關進程主要始于90 年代。
1996 年,包良清創建丹東東方測控技術股份有限公司,開始了在礦山自動化、智能化領域的攀登。面對礦石破磨優化問題,東方測控逐步深入掌握磨機過程控制模型,推出相應自動化系統。
1998 年,東方測控自主研發的、國內首套磨礦優化控制系統在鞍鋼弓長嶺選礦廠成功應用。弓長嶺選礦廠位于遼寧省遼陽市東南部,年礦石處理量1200 萬噸,自動化控制系統采用DCS 控制系統,實現全廠集中控制,保證生產質量、優化生產指標。
弓長嶺選礦廠采用高精度的在線檢測分析儀表及穩定的控制設備和先進的控制軟件,能夠根據現場的工藝情況,判定磨機的負荷及礦石性質,實現磨機給礦量、給水量以及全流程的優化控制,降低工人的勞動強度,提高選廠經濟效益。
積累大量經驗后,東方測控對自動化形成了獨特見解。
東方測控副總經理趙洪濤就曾表示,與電氣化不同,過程控制才是真正的自動化,因為只有實現過程控制才能優化項目的產量與產品質量。
在東方測控的工藝體系中,初級的自動化是以追求工藝穩定為主的定值控制;更進一步則是優化控制,在保持工藝穩定的同時追求產量的最大化與質量的最優化。
然而,擬對破磨流程控制進行優化的東方測控發現,要做到更高層級的過程控制,就需要掌握礦石粒度、濃度等信息;要達到效益的最大化,就需要對礦石品位等參數進行檢測,但相應的檢測儀表都來自處于壟斷地位的國際品牌,價格十分昂貴。
包良清敏銳地認識到,制約我國礦山實現自動化的關鍵在于先進測控技術與分析儀表,而國內在這方面仍是一片空白。不能自主掌握儀表技術,礦山自動化發展永遠受制于人。
國務院總理李克強(時任遼寧省委書記)到東方測控調研
在此背景下,東方測控開始自主研發在線檢測儀表,并將之與控制系統有機結合:
2007 年,東方測控研發的國內首款超聲波在線粒度儀研發成功并投入運行;
2008 年,東方測控研發的國內首款X 熒光在線品位分析儀研發成功并投入運行;
2010 年,東方測控研發的國內首款中子活化水泥元素在線分析儀研發成功并投入運行。
其中,X 熒光在線品位分析儀與中子活化元素分析儀是全球檢測儀表體系中的頂級產品!至此,針對國內工藝流程進行開發的粒度、品位、元素分析在線檢測儀表技術難題被東方測控一一攻克。
由于需要針對國內特殊的礦情進行針對性開發,這一過程走得漫長艱難,但與此同時,我國極高的選礦難度也成就了以東方測控為代表的自研儀表與自動化系統全球領先的精度與技術水平。
走向智能化
在礦山領域,自動化儀表與信息系統每時每刻都在產生海量數據,而這些數據與礦山生產息息相關,在“數據即財富”的時代,企業需要讓礦山學會自我思考。
在此背景下,東方測控推出了專家控制系統,充分利用自動化系統的感知能力,將行業專家的經驗固化成控制程序,針對具體礦種、設備、工藝流程實時自動調整生產。
此外,通過對礦山、人、機、環境進行實時三維數字化測控,利用“大數據、云計算及互聯網+”技術,使整個礦山具有自我分析能力和決策能力,實現整個礦山管理過程的可視化、自動化、智能化乃至無人化,最終形成智慧礦山解決方案。
2011 年,我國啟動國家數字礦山863 科技攻關項目,東方測控作為主要承接方領銜攻關;
2012 年,東方測控領銜承擔國家中子活化重大科學儀器設備開發專項;同年,東方測控中標亞洲單系列處理量最大鉬礦——中鐵資源伊春鹿鳴礦業選廠自動化控制系統項目,專家控制系統成功應用。
鹿鳴礦業年處理礦石1500 萬噸,其綜合自動化控制系統引入模糊控制、神經網絡控制、選礦專家系統等控制方式,實現選礦各環節生產數據的自動檢測與控制。
在選礦領域推出專家控制系統的同時,東方測控也在持續優化其自動化與車輛智能調度系統,讓企業以最低消耗達到最大采礦量,在全國露天礦山卡車調度系統中市場占有率達80%。
早在2002 年,東方測控自主研發的露天礦GPS 車輛智能調度系統就已成功應用于亞洲最大露天鐵礦——鞍鋼集團齊大山礦,項目正式運營后,該礦山平均日產量提高了12%,油耗降低了9%;2012 年,東方測控GPS 車輛智能調度系統連續在世界第二大煤礦——神華集團黑岱溝、世界第三大煤礦——哈爾烏素和寶日希勒三大露天礦成功應用。
從基礎檢測儀表,到自動化控制模型,再到管控軟件,東方測控數字礦山、智能礦山核心技術已經做好儲備。
2016 年,《智能制造發展規劃(2016-2020 年)》發布;
2017 年,《新一代人工智能發展規劃》發布,智能制造、人工智能成為國家戰略,為我國智能礦山建設提供了指引,也為前期處于觀望態度的國內礦山企業注入一劑強心劑。
2018 年,東方測控召開“加快進入人工智能領域動員大會”,正式拉開企業智能化轉型帷幕。同年,東方測控中標國內最大智慧礦山項目——西部礦業錫鐵山礦;2019年,東方測控水泥智能工廠項目走進海螺水泥。
推動砂石智能化
近年來,隨著行業轉型升級的深入,新建砂石礦山規模化趨勢明顯,大量骨料生產項目產能直逼甚至超過了大型金屬及煤礦的采選礦量,優化采選流程、提高破碎效率同樣成為大型砂石項目的剛需。
從2018 年開始,作為國內礦山自動化、智能化領域的領軍企業,東方測控收到了部分砂石項目的自動化訂單,從此開始關注砂石這一曾經長期被忽視的領域。
2019 年,東方測控正式組建砂石自動化技術、機械、儀表等研發團隊,憑借采礦、生產領域核心智能化技術:卡車智能調度與生產全過程自動化控制系統進軍砂石業務。
2019 年10 月,東方測控中標國家工業和信息化部2019 年智能制造系統解決方案:智能工廠集成——黑色和有色金屬以及無機非金屬礦采選項目,將向包括砂石智能工廠在內的領域發起新的沖擊!