绿水青山就是金山银山 矿山开采也可以绿色、智能

    ?实验室现在不仅已经实现了“工业味精”智能煅烧，也让被嫌弃的褐煤成能源界新宠。他们正让重型设备绿色、智能的普及面更广更宽。□东方今报记者 章衡/文图

    【技术升级】  让矿山开采更绿色、智能

    ●未来或可实现矿山无人开采

    未来的某一天，你路过一片正在开采的矿山，发现没有一个人在现场忙碌，矿山开采机器人、挖掘机、矿石运送机却都在有条不紊地运转着。一车车刚被开采出来的矿石被传输带装车，运往冶炼厂……

    这些场景的出现或许和矿山重型装备国家重点实验室的诸多成果有关。

    “智能代替人工操作，一直都是矿重实验室研究的重要方向之一。未来矿山开采智能化的关键不是在开采现场，而是在指挥中心。”中信重工机械股份有限公司总工程师、矿山重型装备国家重点实验室（以下简称矿重实验室）主任王继生告诉东方今报记者，这不仅能提高效率，还能有效降低事故率。

    “人工智能并不能一蹴而就，因为矿山开采有许多不可知情况发生，各种突发都可能出现。”王继生表示,人工智能需要逐步，才能达到整体智能的目的。

    比如，现在矿重实验室开发的特种机器人完成矿山开采设备上几吨重衬板的更换就体现了高效安全的研究目标。“每60天要更换一次。传统上都是人工更换，一次需要七天才能换完。现在我们可以用特种机器人代替人工来换，这样一天就可以完成。”

    比如，在矿山、冶金、建材等耗能巨大大型重载设备上的变频调速已经通过矿重实验室工程师的攻关实现，变频调速装置配有多种标准通讯接口，可以很方便地与工业标准通讯系统、能源管理系统和其他系统联接提高自动化水平等，这一点点的进步，都在向矿山开采全面智能化迈进。

    ●测试来自哈萨克斯坦的铁矿石

    “一二三，起。”5月10日下午，杨纪昌一边喊号子一边和四位同事将几十公斤重的哈萨克斯坦铁矿石举过头顶，倒入高一米七左右的高压辊磨机中。然后他们各自就位，捡起地上接料池的拉绳，等待测试开始。

    “转速正常，电压正常，信号传输正常……”随着几位检测工程师的喊话，高压辊磨机隆隆响起，半分钟不到倒入辊压机的石料粉碎后落入接料池。拉出接料池后，杨纪昌和同事们赶紧上前查看、分装、拍照上传给分析人员。辊磨后发现有大块头的矿石他们还会用尺子量好，记录数据，方便分析。

    “我们做的是高压辊磨机选型实验，通过对不同石料的测试，为石料破碎等找到最适合的机械设备。”杨纪昌说。杨纪昌是矿重实验室物料分析实验室主任、高级工程师，他所在的矿重实验室，依托中信重工机械股份有限公司建设而成，2013年8月通过科技部验收。主要以矿山重型装备性能、可靠性与寿命、制造关键技术和节约减排为四大研究方向，实验室的研究涵盖了重矿装备研发所需的从物料实验、仿真分析、制造，到最终产品测试的整个过程。

    ●实验室侧重绿色、智能研究

    “在矿重实验室下面，有系统工艺及产品实验室、电气传动与控制实验室、工艺测试和质量检测与计量测试实验室。”中信重工机械股份有限公司总工程师、矿重实验室主任王继生告诉东方今报记者，之所以建设矿重实验室，是因为我国的煤炭、钢铁、水泥产量和消耗已多年高居世界第一，这类工业是资源、能源和环境消耗大户。但随着我国经济的高速发展，资源和环境消耗型经济已不可持续，必须对这类行业的装备进行技术升级，矿重实验室研究方向的设立正是基于这些考虑而定。据王继生介绍，除了常规项目的研究，目前矿重实验室主要侧重于矿山设备绿色节能及智能化研究，并已经取得了不少成果。

    比如实验材料的粒型研究，实验团队正在对实验方法进行分析，这里的粒形可以是沙子水泥的颗粒形状，也可以是冶炼原材料爆破研磨出的形状。比如修路用石料打地基，球形的接触水泥面积最高能达80%以上，固定效果最好，那么我们就磨成球形的，如果片状更方便后期加工，我们就通过技术手段，直接成型为片状的，这样不仅可以增加收益，还节约环保。

    但目前只是在实验阶段，需要不断地优化实验方法，对形状成型进行反复研究，相信有一天可以在达到使用标准的范围内，做到成型可控。

    【攻克难题】   矿重装备技术跻身世界先进国家行列

    ●实现“工业味精”智能高效煅烧

    杨纪昌的家离单位很近，步行也就三十分钟左右。工作日的中午他多是选择回家吃饭，然后午休20分钟再去上班。无论是上班还是下班，他都会选择骑自行车。“既能锻炼身体，又节能环保。”环保的理念深植于工作人员的生活中，这也让矿重实验室绿色研究取得的诸多成果看似都那样水到渠成。

    活性石灰和稀土都被称为“工业味精”。与一般石灰相比，活性石灰能够显著降低能耗和料耗，减少污染物排放，并提高工业产品质量，广泛应用于炼钢、电解铝、电石冶炼、造纸等领域。活性石灰的绿色、智能生产的影响也就意义非凡。

    矿重实验室通过长时间系列研究，得到关键设备设计和计算方法，独创石灰系统智能在线检测控制软件，实现完全自动化的中控室，终于研发出活性石灰生产线关键技术与成套设备。该项目技术结束了国内石灰煅烧依赖人工摸索的历史，先后应用到国内外50多家企业的80多条活性石灰生产线，涉及的领域有炼钢、电解铝、电石冶炼、造纸等，创造相关产值40多亿元，利税13亿元以上。

    ●让被嫌弃的褐煤成能源界新宠

    褐煤虽然占全球煤炭总储量的50％，仅我国已探明的褐煤总储量就达1300亿吨。但因其开发利用程度低，一直被能源界“嫌弃”。而矿重实验室研发的褐煤提质技术，让这一煤化程度最低的煤种焕发出巨大能量。

    矿重实验室通过探索总结，解决了国际上提质设备选型的理论基础难题，开发的新型对辊挤压成型选型设计技术使煤粉在高压、无添加剂情况下连续成型。高效成型智能自动控制系统，使成球率提高10%-30%。褐煤提质成型后，其吨产品利润可达50元以上。

    据矿重实验室工程师介绍，这一技术实现了褐煤巨大的开发利用价值，未来它可作为主要化石能源和煤化工原料，褐煤将成为能源界的新宠。

    这些高大上的研究成果已经成熟到可以投入使用，但这些成果只是下一步研究的基础。矿重实验室接下来还要通过提高研发设计手段、人才培养、激励以及产学研用结合等措施，加强基础理论的应用研究，并配合国家经济转型战略，在节能环保、绿色再造、智能化等方面，加大力度开展课题，就实验室现有在这方面的优势技术（如余热发电、破碎粉磨）推广应用到更多的应用领域。还有就是加强实验室自身基础研究平台的建设。

    据了解，2016年，矿重实验室正在攻克的主要技术难题有“超深井大型提升装备设计制造及安全运行的基础研究”（国家973课题）、“新型传动技术和永磁技术研究”、“智能矿山关键技术研究”等共计32项。投入研究人员130余人，课题经费2.3亿余元。这些课题完成后，将解决我国在地下千米以上深部资源开采、高效机械传动、无人矿山、页岩油提取等重大装备瓶颈问题，使我国在这些领域的装备技术跻身世界先进国家行列。

    各种需要分析的矿石样本

    杨纪昌（右二）和同事们在做高压辊磨机选型实验

    测试实验前工作人员测机器转速是否正常

    工作人员测量经过高压辊磨的矿石

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