Народная мудрость гласит: «Семь раз отмерь, один отрежь». Применительно к горнодобывающей промышленности ее можно переформулировать: «Один раз построй модель работы оборудования и всегда будешь знать, где отрезать». Реализовать этот принцип можно при помощи цифрового двойника фабрики по обогащению руды.
Цена металла
Самый дорогой природный металл на Земле – это родий. В природе его всего несколько тонн, поэтому один грамм родия стоит примерно 225 долл. США. В лаборатории можно получить еще более дорогой металл – изотоп калифорния-252. Он стоит от 6 млн долл. США за грамм из-за того, что за 70 лет в мире произвели всего 8 г этого металла. Изотоп калифорния имеет настолько большую атомную массу, что два его грамма могут заменить атомный реактор.
Драгоценные металлы раньше выполняли функцию денег. Из золота чеканили австрийский дукат, английский соверен и российский червонец. Более мелкие монеты делали из серебра и меди. В XX веке встречались монеты из керамики, кожи, прессованного угля, фарфора и шелка. В обороте были стальной американский цент, платиновый канадский доллар, цинковый немецкий пфенниг, мельхиоровый польский грош. В России монеты сейчас делают из сплавов стали, меди и никеля.
Процесс обогащения на фабрике
Металлы, из которых делают монеты, плавят из металлической руды. Ее добывают на месторождениях, а оттуда доставляют на обогатительную фабрику. Далее руда проходит этапы дробления, грохочения, классификации, выделения концентратов и отходов, обезвоживания и сгущения.
Горная порода может содержать несколько металлов одновременно, а может оказаться пустой. Поэтому задача фабрики – разделить полиметаллические руды на олово, кадмий, галлий, золото, серебро и пустую породу, содержащую минералы вредных примесей мышьяка, серы и кремния, снижающие качество металлов в процессе выплавки в металлургических печах.
Задачей обогащения является повышение содержания металла в конечном продукте (концентрате) с минимальными потерями и максимальным качеством. Процесс построен на работе сложной системы механизмов, так как ценные минералы содержатся в частицах размером до 1 микрометра, а добываемая руда поступает на фабрику в виде кусков горной породы размером до 1500 мм.
Первое, что можно заметить при входе на фабрику, – это корпус дробления, именно туда самосвалами из карьера или шахты поступает горная порода. После нескольких последовательных этапов дробления и отсеивания (классификации по крупности) руда поступает на измельчение в специальных мельницах и становится пригодной для концентрирования ценных компонентов. Разделение минералов металлов и пустой породы происходит за счет различия физико-химических свойств минералов в обогатительных аппаратах, таких как флотационная машина или магнитный сепаратор. Флотационная машина вспенивает смесь за счет подсоса воздуха, чтобы концентрат поднялся над водой. В магнитном сепараторе полезные ископаемые очищаются за счет примагничивания от примесей. Далее концентрат поступает на обезвоживание, так как попадание воды в металлургические печи может привести к взрыву. Удаление воды происходит на пресс-фильтрах или керамических дисковых фильтрах, направляя твердые частицы, содержащие нужный металл, на спецсклад для отгрузки на металлургические заводы.
Цифровой двойник фабрики
На всех этих сложных машинах можно установить датчики. По данным, собранным с датчиков, можно определить скорость вращения вала, мешалки, расход воды, давление воды в разных точках; соблюден ли вакуум; включен или выключен аппарат; в каком положении задвижки кранов; как долго и как часто работает машина. На основе этих данных можно посчитать количество выработанной продукции и предотвратить нештатную ситуацию.
На основе анализа данных можно построить математическую модель, или цифрового двойника. Он описывает работу одной единицы оборудования или всего технологического процесса – виртуальную обогатительную фабрику. С ее помощью можно оптимизировать схему работы всего комбината.
Цифровые двойники представляют собой 3D-объекты, повторяющие принцип действия оборудования. В них можно загрузить виртуальные образцы разных видов руды, нажать кнопку «пуск» и проследить, как по цепочке будет работать вся система.
Примеры создания таких проектов в России есть. НТЦ «Бакор» занимается разработкой цифровых двойников основного технологического оборудования обогатительных фабрик, а в перспективе планирует перейти к созданию виртуальных обогатительных фабрик как программно-аппаратного комплекса для проектирования и эксплуатации обогатительных фабрик будущего.
ООО «НТЦ «Бакор» с 1991 года выпускает специальные особостойкие огнеупоры, а также оборудование для фильтрации растворов, суспензий, пульп и пылегазоочистки на основе специальной керамики. На предприятии в Москве и в филиале в Вологде работают более 350 человек. НТЦ «Бакор» имеет более 100 патентов и премии за достижения в области науки и техники.
Может вам понравиться:
#digital #big data #диджитал #большие данные #цифровизация #цифровой мир #цифровой двойник #цифровизация производства #современные технологии #промышленность россии
