Современная горнодобывающая отрасль всё активнее переходит к цифровым технологиям, охватывающим все этапы производственной цепочки. Одним из ключевых участков, где цифровизация позволяет достичь значимых эффектов, является обогатительный передел. Внедрение современных систем автоматизации, аналитики и искусственного интеллекта позволяет существенно повысить эффективность, сократить потери и минимизировать влияние человеческого фактора. Рассмотрим основные направления цифровизации обогатительного процесса.
Системы управления сквозными производственными процессами на обогатительном переделе, отраслевые решения уровня MES
MES-системы (Manufacturing Execution Systems) позволяют организовать эффективное управление сквозными производственными процессами, обеспечивая прозрачность, контроль и анализ на всех этапах обогащения. Такие решения интегрируются с ERP и АСУТП, создавая единую цифровую среду для принятия оперативных решений.
Основные преимущества внедрения MES в обогатительном производстве — сокращение простоев, повышение производительности оборудования, снижение издержек и повышение качества продукции. Среди наиболее востребованных функций — мониторинг производственного процесса в режиме реального времени, управление ресурсами, контроль отклонений и документооборот.
На предприятиях группы «Металлоинвест» внедрена MES-платформа «Горизонт», которая обеспечивает управление производственным процессом на Лебединском ГОКе, включая обогатительный комплекс. Система позволяет в режиме реального времени отслеживать загрузку оборудования, координировать работу участков и оперативно реагировать на изменения технологических параметров.
Снижение рисков человеческого фактора в процессе обогащения
Автоматизация обогатительных процессов позволяет значительно снизить риски, связанные с человеческим фактором. Чёткие алгоритмы, исключающие субъективные решения, способствуют стабильности технологических режимов и сокращению аварийных ситуаций.
Особенно эффективна автоматизация на участках дробления, флотации и сгущения, где даже незначительные отклонения могут привести к потерям концентрата или перерасходу реагентов. Использование сенсоров, ПЛК и SCADA-систем позволяет обеспечить точное управление параметрами процессов. Алгоритмы управления включают адаптивные модели регулирования, основанные на данных с онлайн-датчиков, предиктивную аналитику для раннего выявления отклонений, а также автоматическое переключение между различными режимами в зависимости от характеристик руды и загрузки оборудования. Это обеспечивает более точное дозирование реагентов, оптимальное распределение потоков и своевременную корректировку технологических параметров при возникновении нестабильности.
На фабрике «Ковдорского ГОКа» (входит в «ЕвроХим») внедрена автоматическая система управления флотацией, исключающая необходимость ручной корректировки режимов операторами. В результате удалось снизить отклонения качества концентрата и повысить выход полезного компонента.
Моделирование показателей качества поступающего на обогатительную фабрику минерального сырья
Моделирование качества сырья на входе в обогатительный процесс позволяет адаптировать технологические режимы в зависимости от характеристик каждой партии. Такие модели учитывают данные по гранулометрическому составу, влажности, содержанию полезных компонентов и примесей.
Использование цифровых моделей способствует оптимизации загрузки оборудования, снижению потерь и повышению извлечения. Модели могут строиться на основе лабораторных данных, данных с буровых скважин и онлайн-датчиков.
«Полюс» применяет предиктивные модели качества руды на Благодатненском месторождении. Алгоритмы на базе машинного обучения анализируют параметры руды и автоматически подстраивают режимы работы обогатительной фабрики, обеспечивая стабильное качество продукции.
Автоматизированные системы высокоточного экспресс-анализа материалов горнорудного производства
Системы экспресс-анализа позволяют оперативно контролировать состав руды и продуктов обогащения без необходимости длительных лабораторных процедур. Это существенно ускоряет принятие решений и снижает технологические риски.
Наиболее популярны решения на базе рентгенофлуоресцентного (XRF) и лазерного (LIBS) анализа. Такие комплексы могут быть интегрированы непосредственно в производственную линию, обеспечивая анализ в потоке.
Компания «Норникель» использует автоматизированные рентгеноспектральные комплексы на обогатительных фабриках Заполярного филиала. Это позволяет в режиме реального времени контролировать содержание никеля и меди в концентрате, своевременно корректируя режимы обогащения.
Применение компьютерного зрения в обогащении полезных ископаемых
Технологии компьютерного зрения позволяют анализировать визуальные параметры сырья и продуктов переработки, такие как цвет, форма, размер частиц и распределение компонентов. В контексте обогатительного производства компьютерное зрение представляет собой совокупность аппаратных и программных решений, включающих промышленные камеры высокого разрешения, системы освещения и алгоритмы обработки изображений на базе нейросетей. Система фиксирует изображения потока материала, анализирует их в реальном времени и принимает решения о его дальнейшей переработке или сортировке. Это позволяет автоматизировать контроль качества, проводить сортировку руды, выявлять отклонения от технологических норм и снижать количество ошибок за счёт исключения субъективных оценок операторов.
Системы компьютерного зрения используются для контроля качества флотоконцентрата, сортировки сырья, а также для мониторинга износа оборудования и загрязнения.
На Оленегорском ГОКе (входит в «Северсталь») внедрена система компьютерного зрения для оценки гранулометрического состава дроблёной руды. Это позволило повысить точность регулирования параметров дробления и снизить затраты энергии.
ИИ для сортировки на горном производстве
Искусственный интеллект активно используется для автоматической сортировки руды по различным признакам. Такие системы обучаются на основе больших массивов данных и способны с высокой точностью отличать продуктивные фрагменты от пустой породы.
AI-сортировка сокращает объемы обогащаемого материала, снижает износ оборудования и энергозатраты. Наиболее востребованы решения с применением нейросетей и технологий гиперспектрального анализа.
В «АЛРОСА» используется интеллектуальная система сортировки алмазов, основанная на машинном зрении и ИИ-алгоритмах. Система автоматически идентифицирует камни по их оптическим характеристикам, повышая точность и производительность.
Умная мельница
Концепция «умной мельницы» предполагает оснащение мельничных установок датчиками, системами вибрационного анализа, интеллектуальными приводами и средствами прогнозной аналитики. Это позволяет оптимизировать режимы измельчения и сократить простои.
Умные мельницы обеспечивают более равномерную загрузку, предотвращают нештатные ситуации и снижают потребление энергии. Система может автоматически подбирать оптимальные режимы на основе анализа входных параметров.
На АО «Уралмашзавод» разработана и внедрена система интеллектуального управления шаровыми мельницами для обогатительных фабрик УГМК. Решение включает датчики вибрации, акустики и алгоритмы ИИ для регулировки скорости вращения.
Внедрение цифрового двойника технологических процессов обогатительной фабрики
Цифровой двойник — это виртуальная модель обогатительной фабрики, воспроизводящая её поведение в режиме реального времени. Он позволяет проводить моделирование, прогнозирование и оптимизацию процессов без вмешательства в реальное оборудование.
Такие двойники включают в себя 3D-модели, динамические симуляции, ИИ-алгоритмы и средства интеграции с АСУТП и MES. Основные эффекты — снижение издержек, увеличение производительности и повышение гибкости управления.
На предприятиях СУЭК (Сибирская угольная энергетическая компания) реализован проект цифрового двойника обогатительной фабрики, охватывающий процессы дробления, флотации и сушки. Решение позволило повысить извлечение угля на 5% и снизить аварийность.
Цифровизация обогатительного производства — это не просто тренд, а необходимый шаг к устойчивому и высокоэффективному будущему отрасли. Применение современных технологий уже сегодня позволяет достичь значительного роста эффективности, снижения издержек и повышения качества продукции.
Заключение
Цифровизация обогатительного производства — это не просто тренд, а необходимый шаг к устойчивому и высокоэффективному будущему отрасли. Применение современных технологий уже сегодня позволяет достичь значительного роста эффективности, снижения издержек и повышения качества продукции. Особенно важно, что цифровые решения охватывают не отдельные элементы, а создают единую интеллектуальную экосистему управления — от прогноза качества сырья до автоматического контроля работы мельниц и флотации. Это открывает новые горизонты для повышения конкурентоспособности российских горнодобывающих предприятий на мировом рынке.
Эти и другие вопросы будут рассмотрены на форуме Seymartec mining. Эффективность горнодобывающего производства — 2025, где ведущие эксперты и представители отрасли обсудят лучшие практики и стратегии цифровой трансформации.
Регистрация: Seymartec mining. Эффективность горнодобывающего производства — 2025
