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山西巨安电子技术股份有限公司：智能干选 引领行业变革
日期：2024-08-25 17:22 来源：山西日报
8月15日，运城经济技术开发区。山西巨安电子技术股份有限公司（以下简称“巨安电子”）的数智化大屏前，软件工程师刘聪正在远程查看JDS智能煤矸分离设备的运行情况。基于数字孪生技术实时生成的模拟画面显示，新采出的原煤进入JDS智能干选机，经智能化精确识别，粒径5毫米到300毫米的煤矸石在滚落传送带时，即被高压气体精准喷飞，完美实现煤矸分离。
将人工智能技术作为加快发展新质生产力的数字“引擎”，巨安电子自主研发的JDS型全粒度级AI智能干选机及数智化管理系统，实现了高价值矿物和废石的数字化识别与气动分选，煤中选矸综合精度已达到99%。
“在矿山选矿行业中，AI智能干选机的研发应用，以其独特的技术特点和优势，为行业带来了革命性的变革。”太原理工大学教授、博士生导师、矿物加工工程学科学术带头人王怀法说。
绿色干选实现环保高效
矸石是煤炭开采的伴生废物，煤矸分离，是煤炭生产、洗选加工过程中的重要环节。在很多选煤厂，分拣矸石主要依赖人工，劳动强度大。
从8月份开始，随着巨安电子JDS型全粒度级AI智能干选机及数智化管理系统在翼城县首旺煤业的安装运行，天天重复的“手选跑矸”繁重劳作，在这里将彻底成为过去。
“公司于2007年介入煤矿信息化系统研发，承担完成了国家科技支撑计划课题‘矿井顶板监测系统’研发，在推广运用过程中，我们发现大部分煤矿选煤工艺较为落后，人工选矸效率低、管理难、劳动强度大，而有些工艺设备费用昂贵，运行成本很大。”巨安电子董事长兼总经理张斌告诉记者，调研发现，人工选矸之外，在选煤行业，多年来以“动筛跳汰”“重介浮选”等湿选方法为主，投资大、成本高，特别是环境污染较为严重，而现有的重力、磁力、电选等干选方法又受制于物料、成本等因素，实际应用并不理想，不同程度制约了行业的发展。
如何利用装备、感知仪器、智能化技术上的积累与突破，创新研究更加清洁、高效、低成本的煤炭分选解决方案，实现“机器换人”，为“老工艺”创造“新价值”？2021年，中国煤炭工业协会提出将“干法选煤智能化工艺技术”作为重点领域核心攻关技术，为干法选煤装备智能化指明了方向。
作为软件开发与计算机系统集成领域的高新技术企业和“双软”认证企业，巨安电子决定依托多年深耕煤矿信息化领域所拥有的技术优势，开展智能干选科研攻关，进一步提高煤矿智能化水平，助力矿山企业实现绿色、可持续发展。
2020年，巨安电子组建起20余人的研发团队，斥资投入智能干选设备的研究开发。
艰难困苦，玉汝于成。2024年，基于先进成像和人工智能技术，采用“XRay+激光成像+热成像”三位一体技术、双能X射线成像系统，能够智能识别、精准分离煤和矸石的AI智能干选机研发成功。
人工智能赋能产业升级
走进巨安电子的生产车间，一台长十余米宽约两米的大块头JDS全粒度级AI智能干选机静静坐落在车间一角，轻点可视化远程控制系统中的“一键启动”，机器随之隆隆运转，电机、光机、探测器、电磁阀等各类设备的运行数据立即实时显示在数智大屏上。
记者注意到，进入智能干选机的原煤，经布料系统振动给料后均匀分布于输送带上，智能识别系统对运动中的煤和矸石进行射线特征信息分析识别，并精准定位坐标，接收到坐标信号的分选执行系统，精准控制高压风，实现对滚落飞行目标的精准喷吹和有效分选。
“相比‘X射线干法选矿’同类设备，‘JDS全粒度级AI智能干选机数智化管理系统’尚属行业首创，该系统具备理论模拟计算和实际运行数据的对比分析能力，可以进行实际生产情况的模拟与虚拟化运行分析，实现全流程的工艺系统管控，具有生产过程可视化、生产瓶颈环节分析预判、生产异常点分析、动态的产品结构优化决策、生产分析评价等生产指导决策功能。”张斌介绍，该系统以3D工艺界面为产品展示载体，结合数字孪生技术，通过数智化赋能收集分析数据，为煤矿生产提供事前预测指导、事中动态分析决策、事后分析评价回溯研判，可持续优化排矸工艺，真正实现了覆盖干选工艺的全链条智能化。
智能识别系统如何高效辨别煤块与矸石？在巨安电子的研究中心，工程师们正在对实时采集的图像信息进行数据标注。“根据矿石的组成元素、结构、颜色和纹理等差异特征，计算机深度学习上百万张图片数据，并提取分析双能X射线传感器和可见光全光谱成像系统获取的物料特征信息，对其进行建模、储存、训练，从而实现煤块和矸石的高效识别。”项目技术总监马凯峰介绍。
“研发的难点，在于应用层面的软件算法，我们通过不断优化算法，最终实现了精准识别和稳定喷吹的重要突破。”刘聪自豪地说，精准识别和稳定喷吹，说起来简单，但在实际操作中实现完美配合却并不容易。如今，设备的分选精度可达到99%，一般不低于97%。
在实际应用中，这套集智能识别、自动控制、数智化管理于一体的智能分选设备，有效赋能矿山选矿行业绿色转型发展。目前该项目已获得3项自主知识产权。
深度应用助力固废循环
科技是第一生产力。智能化干选生产线不仅能将选矸工从繁重的体力劳动和艰苦的工作环境中解放出来，还能降低生产和运行成本，实现节能降耗、降本增效的可持续发展目标。
“湿法选煤每吨成本高达三四十元，且环境污染严重。使用干法选煤设备每吨煤只需2度电，综合成本不到6元，具有成本低、精度高、占地小、布置灵活、安全可靠、环境友好等优势。”张斌举例说，一家300万吨处理能力的洗煤厂，如原煤含矸量为20%，在水洗工艺前加入干选设备提前分选深度排矸，每年将有60万吨矸石不再进入水洗环节，每吨将最少节约30元的水洗成本，一年即可节约1800万元。
统筹解决煤炭开发和洗选加工中产生的大量煤矸石固废，也是煤炭企业的一项重要工作。2021年，国家发展改革委发布的《关于“十四五”大宗固体废弃物综合利用的指导意见》中提出：大力发展绿色矿业，推广应用矸石不出井模式；在煤炭行业推广“煤矸石井下充填+地面回填”，促进矸石减量。
井下智能选矸协同连采连充，可实现煤矸井下分选和矸石就地充填，让新采出的原煤不需升井，即可通过智能化分拣，将分离的矸石重新输送回充填巷道就地回填，这种做法不仅有效避免了采掘沉陷，提升了煤炭产量，井下回填的矸石还可置换相应产能，延长矿井服务年限，实现了煤矸石源头减量化、资源化和无害化。
产业发展壮大，离不开创新的力量。巨安电子自主研发的智能识别系统，不仅能精准识别煤和矸石，还可识别铜、铁、铝矾土等十余种有色金属，这不仅能有效解决矸石固废的综合利用难题，也为非煤矿山的绿色开采提供了更多可能。
“朔州以北的矿山，每三四吨煤矸石就能产出一吨高岭土，每吨售价三百到六百元。”兼任太原理工大学协同创新平台副主任的张斌告诉记者，下一步，公司将继续深耕大数据、人工智能等数字技术，加快发展新质生产力，以科技创新推动产业创新，在切入煤矿井下市场的同时，发力有色金属分选、固废处理领域，为矿山资源安全高效绿色开采提供智慧力量。
本报记者张海鹰
责任编辑：王健
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