Ежегодно через обогатительную фабрику Качканарского ГОКа проходит порядка 56 млн тонн руды. Измельчают её мельницы — работают 29 технологических секций. Раньше управление всем этим парком и контроль параметров всецело ложился на операторов, так что качество готового концентрата во многом зависело от их навыков и опыта. Однако два года назад на фабрике заработала интеллектуальная система автоматического управления технологическим процессом — ИСАУТП обогащения. Умный советчик помог не только снизить роль человеческого фактора, но и повысить показатели извлечения.
Какие параметры руды необходимо контролировать? В первую очередь это массовая доля железа общего и показатель обогатимости. Кроме того, нужно следить за долями поставок с различных карьеров предприятия. Напомним, что сейчас КГОК отрабатывает пять объектов, четыре из которых относятся к Гусевогорскому, а ещё один — Собственно-Качканарскому, причём последнее ГОК запустил только в 2020 году.
Всё это формирует вариативность приходящего на фабрику сырья, а значит, для него необходимо корректировать настройки обогатительного оборудования.
До середины 2020 года процессом управляли операторы — вручную, с пультов в диспетчерской. Они контролировали нагрузку на технологические секции, соотношение жидкого и твёрдого в пульпе на первой стадии измельчения, а также другие параметры. То есть, получая актуальную информацию о свойствах руды, человек должен был оперативно отрегулировать настройки на всех секциях. Причём фабрика работает непрерывно, сырьё также приходит без остановки, и к тому времени, когда оператору удавалось настроить все параметры, ему уже поступали новые данные — получался бесконечный замкнутый круг.
В 2020-2021 годах на фабрике запустили первый цифровой проект «Продвинутая аналитика. Динамическое управление обогащением» (ПА ДУО). Главной задачей этой системы стало обеспечение целевого уровня железа в концентрате при максимизации производительности технологических секций. Следующим шагом стало внедрение Интеллектуальной системы автоматизированного управления технологическим процессом (ИСАУТП) обогащения. О её работе рассказала представитель группы развития ОФ АО «ЕВРАЗ КГОК» Надежда Самойлова на конференции «Горнорудная промышленность России и СНГ — 2026».
Перед запуском: аудит процессов, кластеризация руды и подготовка к автоматизации
Перед тем как внедрить ИСАУТП, разработчики провели аудит существующих систем обогащения, а также разделили руду на четыре кластера. По каждому они изучили исторические данные о количестве работающего оборудования, его производительности и качестве концентрата. На основании этих данных удалось выявить точки оптимизации процесса обогащения.
Какие факторы влияют на извлечение полезного компонента в концентрат? Помимо уже названных, авторы системы обозначили ещё несколько групп. Во-первых, это содержание железа общего и класса -0,071 мм в концентрате. Во-вторых, процент твёрдого в питании первой стадии измельчения и других стадий обогащения. А в-третьих, это работа несекционных насосов и дополнительных мельниц. Исследования показали, что за счёт автоматизации реально повысить извлечение полезного компонента (Fe общее) в концентрат на 0,21-0,3%.
Ещё на этапе разработки прототипа авторы проекта определили, что, помимо управления нагрузками на секциях, эффективным инструментом повышения качества концентрата является включение и выключение схем доизмельчения. Поэтому на фабрике решили установить также дополнительные КИПиА и механизмы. Так появились регуляторы управления скоростью конвейера в питании стержневых мельниц — они позволили стабилизировать рудную нагрузку.
Регуляторами оснастили и расходомеры воды, чтобы обеспечить оптимальное соотношение руды и воды в пульпе. В питании третьей стадии мокрой магнитной сепарации для контроля процента твёрдого поставили плотномеры. Для распределения питания в схемах доизмельчения концентрата появились электрифицированные задвижки, а несекционные насосы получили возможность дистанционного включения и выключения.
Пилотную версию ИСАУТП на качканарской фабрике запустили в 2023 году. Система работала в режиме подсказчика: выдавала операторам рекомендации по ведению технологического процесса.
Для удобства управления авторы разработали интерфейс SCADA (supervisory control and data acquisition — диспетчерское управление и сбор данных). В его состав вошли 11 экранов, где, помимо информации о текущей работе оборудования, отображаются ещё и архивные данные, что позволяет отследить тренды изменения технологических показателей. Важный момент: доступ к программе имеют только работники фабрики — удалённо никакие настройки изменять нельзя.
Опытно-промышленные испытания и переход к автономному управлению
Это произошло уже в 2024 году. На март пришлись контрольные испытания ИСАУТП, и система подтвердила свою работоспособность. А авторежиме она работала не менее 90% времени, то есть в тот период, когда на фабрике нет нештатных ситуаций. К последним может относиться зависание или отсутствие руды в бункерах или, скажем, запуск после ППР — в этом случае к делу подключается оператор.
Возможны и другие производственные моменты, например, процесс ограничен фронтом мокрой магнитной сепарации, и здесь человек следит за количеством работающего оборудования и регулирует нагрузку. То есть программа выдаёт рекомендованные параметры — это происходит раз в час, оператор может их принять или отклонить, вернувшись к ручному режиму.
Испытания также показали, что система позволяет достичь плановых эффектов: снизить содержание железа общего в хвостах ММС на 0,46% и увеличить извлечение ценного компонента в концентрат на 0,25%. Также обогатители отметили повышение стабильности качества готовой продукции фабрики.
С апреля 2024 года ИСАУТП штатно эксплуатируется в автоматическом режиме. Специалисты фабрики отслеживают работу системы и её влияние на характеристики концентрата. Достигнутые показатели удаётся поддерживать, и за счёт этого КГОК рассчитывает окупить инвестиции в течение двух-пяти лет.
Надежда Самойлова также рассказала, что изначально операторы отнеслись к внедрению новой системы настороженно, как и, пожалуй, к любому новшеству на горном производстве. Здесь очень помог переходный период, который пришёлся на испытания.
В это время ИСАУТП работала как подстраховка: люди могли принимать рекомендации, а могли, грубо говоря, игнорировать. И постепенно работники увидели, что это решение, которое облегчает их труд и помогает в управлении фабрикой. Кроме того, численность персонала после запуска системы не уменьшилась — комбинат в целом не преследовал такую задачу.
Специалисты КГОК полагают, что в будущем созданную систему можно будет использовать на других предприятиях — как в структуре ЕВРАЗ, так и за пределами холдинга.
Текст: Кира Истратова
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Спасибо!
Теперь редакторы в курсе.