選礦是鋼鐵工業中一道重要工序，鐵礦石經過球磨成粉狀，再經浮選、磁選等選礦工序將鐵元素富集，得到鐵精粉，再由造塊工序（燒結或球團）生產為塊礦，才能作為高爐煉鐵的原料。眾所周知，我國鐵礦石資源豐富，但是富礦少、貧礦多，所以選礦工序就顯得尤為重要，如何提高選礦工序的效率，如何從有限的原礦中篩選出更多的精礦，對于我國鋼鐵工業有著特殊的意義。是否能將數字科技應用于選礦流程，實現選礦過程的智能化、機器人化，進而改善我國資源狀況，并實現鋼鐵工業降本增效？對于這個問題，鞍鋼集團關寶山礦業有限公司（以下簡稱“關寶山礦業”）近年來勇于嘗試，對智能選礦進行了大量積極的探索，并取得了豐碩的成果和寶貴經驗。近日，中國金屬材料流通協會聯合《現代物流報》共同采訪了關寶山礦業副總經理劉春輝，了解了數字科技給選礦生產帶來的巨大改變。
關寶山礦業有限公司位于遼寧省鞍山市，隸屬于鞍鋼礦業，是集采礦、選礦為一體的現代化采選聯合企業，是鞍鋼集團重要的鐵精礦生產原料基地之一，擁有兩座鐵礦山和一座選礦廠，原礦處理能力為每年600萬噸，每年可生產鐵精礦175萬噸。關寶山礦業建于2012年，公司起點較高，成立之初就配備了國內最先進的選礦產線設備。但是鞍鋼礦業對于關寶山礦業的期望較高，并不滿足于傳統的自動化生產。在傳統生產模式下，生產設備的啟停、生產質量的控制，仍然需要大量工人在生產現場操作。工人需要在嘈雜的廠房內，在巨大的設備間爬上爬下。這樣的生產不但工人勞動強度依然很大，而且效率、產品穩定性較低，間接損失較高。從2019年開始，關寶山礦業啟動了基于數字科技的選礦智能化建設，并在2022年實現了“黑燈工廠”的建設目標，讓生產過程發生了革命性的改變。這種改變主要體現在五方面。公司建立了生產集中管理中心，讓原有生產工序中需要現場操作的工作全部實現了遠程電腦一鍵操作，從而基本實現了操作現場的無人化。公司不僅實現了生產的遠程操作，在很多環節還實現了智能化無人操作。借助大數據、邊緣計算等技術，公司實現了生產管控的智能化，在磨礦、浮選等關鍵工序，都實現了智能優化控制，實現了集團“精細管理，顆粒歸倉”的要求。如今人工智能在很多生產管控環節已經超過了人工經驗。比如以往選礦廠的給礦漏斗都需要人工看守，監控料位，防止斷料。但由于礦石板結、礦石大小不一等原因，即便有人看守，依然可能出現斷料的情況，這種情況限制了生產效率。而如今的自動投料機器人，借助基于人工經驗的大數據模型，可以比人的雙眼更精準地判斷漏斗料位，防止斷料。再比如在鐵礦石選礦過程中對礦漿濃度和品位的檢測，以前人工檢測化驗容易產生誤差，對操作員的經驗技能要求較高，且檢測周期較長。如今智能檢測系統可自動對礦漿進行24小時測量，誤差率僅為1%，而且檢測化驗的時間縮短為以前的1/60，不但實現了無人化，還實現了檢測的精準、穩定、高效。此外對浮選工序進行智能化改造后，選礦廠還實現了對原礦的更高效利用。在改造后的產線上，經選礦后的精礦品位合格率提高了10%以上，尾礦品位則從21下降到了19.5以下，更多寶貴的鐵元素進入到了下游冶煉環節。要實現生產現場無人化，除了設備操作，還需要在設備維護上實現智能化。關寶山礦業在所有生產設備上都安裝了傳感器，通過對設備電流、電壓、溫度等指標的24小時監測，并基于大數據模型，可對生產設備進行遠程的智能隱患排查、智能故障分析。同時結合巡檢機器人的24小時巡查，使以往工人現場檢查設備的工作大大減少，巡檢效率提升了80%以上。公司還利用視頻傳感器和基于AI視頻的分析技術，建立起了“電子圍欄”，對礦山、廠房內的危險違章行為實現智能監管。該技術的應用讓以往現場人員的不安全行為無法被及時發現、及時提醒和快速處置的難題得到了徹底解決。如工人不戴安全帽等危險行為，如今在巡檢機器人的24小時監測下，基本做到了徹底杜絕。以前選礦廠運行過程中消耗的水、電、煤、蒸汽等能源、資源，全靠人工抄表進行統計，關寶山礦業在進行數字化轉型后，建立了能源管理系統（EMS），運用物聯網、大數據分析技術，實現了選礦生產全流程、全要素能耗數據的采集、計量和可視化檢測。同時能源管理系統可以結合當地電能的峰平谷時間段、費用，能耗工序，環境溫度等因素進行智能分析，為生產提供用能指導，實現高效用能，降低用能成本。第六，通過跨業務、跨崗位融合，實現業務流程一體化。公司以RC管控中心為中樞，把生產全過程中的計劃、質量、設備安全等多項業務管控，貫穿于多個業務部門，實現了跨業務，跨崗位的垂直化管控模式。經過選礦智能化建設，關寶山礦業的員工崗位配置得到了明顯優化。生產服務類崗位的數量減少到了智能化建設前的10%，管理崗位減少到了智能化建設前的47%。劉春輝介紹，機器人和人工相比，在有些工序上單位小時的工作效率并不一定明顯勝出，但是機器人的優勢是可以24小時不間斷工作，所以總的效率要明顯優于人工。現在公司生產過程中的每個細小環節的耗時平均減少了5分鐘，所有這些細小環節加起來后，效率就有了明顯提升。智能化改造后公司年產量增加達5.8萬噸，精礦產量增加1.7萬噸，年增收達1000萬元以上。智能化建設通過降本增效和對能源消耗的智慧化管理，讓生產過程中的能耗也得到了明顯降低，電力單耗降低了2.4%；煤單耗降低了6.4%；綜合能耗下降了7.94%。數字化、智能化給公司帶來了明顯改變，但關寶山礦業在數字化轉型的過程中，也曾面對不小的困難和阻力。近年來，生產的智能化、數字化對于家電生產企業而言已經是很自然而然的事情了，但是對于像關寶山礦業這樣的傳統礦山企業來說，依然會有員工不能理解、不愿接受。一些員工覺得傳統的人工作業模式挺好，生產也很正常，為什么要搞數字化呢？還有些員工擔心機器人的應用會影響自己的工作崗位。針對職工思想偏保守的問題，關寶山領導層采取的對策是多帶職工去先進的制造業企業參觀、學習。要通過參觀讓大家看到，生產的數字化、智能化所帶來的高效率、高效益，看到未來工業發展的趨勢。此外公司也積極做員工的思想引導工作，讓大家認識到公司的目標是讓機器人和人類各施所長。智能化可以有效減輕體力性工作的勞動強度，讓員工從生產現場解放出來去填補到機器人無法從事的工作崗位上。機器人的作用是讓人流向更有價值的崗位，而非失去崗位。在選礦生產中應用智能化技術，這以前在國內是沒有先例的，而國外很多礦山都沒有選礦廠，也就更沒有成熟經驗可借鑒了，所以關寶山礦業所做的事情完全是從0到1的行業探索，需要克服種種預想不到的困難。但也正因如此，其創新價值就更加寶貴，不僅在于企業自身，更在于為行業發展樹立了標桿。今年以來，關寶山礦業幾乎每個月都要接待三到五家同行企業來參觀學習。到訪的同行大多感覺很受沖擊，他們沒有想到礦山企業也可以像家電企業一樣，做到如此先進的無人化、智能化。今年，關寶山礦業公司已經實現“黑燈工廠”的建設目標，但公司數字化的腳步并不會停歇，未來公司計劃圍繞運維的一鍵定制、生產的一鍵操作、成本的一鍵分析，繼續在預制維修體系、數據治理、智慧選礦三個方面進行技術攻關，為中國鋼鐵工業智能選礦積累更多寶貴經驗。關寶山礦業公司認為，從黑燈工廠向智慧工廠跨越，設備的運維管控依然是技術難度較高的事情，特別是在設備維修上，一些工作機器人依然不能完全取代人類。下一步公司將在實現產線的預制維修上進一步加強，除了實現現場無人運維外，還要建立從感知、診斷、運維到改善的一體化設備保障新模式。公司將進一步利用大數據，把設備診斷的人工經驗和知識轉變為大數據模型，讓智能系統可以像中醫給患者診斷的“望、聞、問、切”一樣，實現對設備隱患的更有效的預測和運維。大數據是繼土地、勞動、資本、技術之后人類又一項重要的生產要素。大數據不僅在電商、物流、倉儲領域發揮著重要作用，在選礦環節的重要性也越來越突出，特別是在生產管控、成本分析上，數據資產是未來選礦工作的根本出發點，也是下一步關寶山礦業的重點工作。在實現在數據上云的基礎上，未來公司要從有數據到數據有效地發揮更大價值的方向進一步努力，進一步加強以業務為導向，構建數據模型。實現單點到多點的聯動控制和分析。借助大數據模型，實現更低的運營成本和更高的運營效率。未來關寶山礦業還將立足世界格局和國家戰略，繼續深耕智能選礦技術的研究，緊密圍繞生產的痛點和難點，前瞻性開展不確定性和復雜性的研究，打造智能選礦技術的策源地。隨著今年以來國內外經濟環境更趨復雜，未來我國經濟要持續保持高質量發展，要保持供應鏈的安全、韌性，需要面對的挑戰將更加艱巨。越是這個時候，中國企業越需要將數字科技的作用發揮于產業鏈的更多環節中。在這方面，鞍鋼關寶山礦業公司不斷探索的精神值得借鑒。
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