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山西巨安電子技術股份有限公司：智能干選 引領行業變革
日期：2024-08-25 17:22 來源：山西日報
8月15日，運城經濟技術開發區。山西巨安電子技術股份有限公司（以下簡稱“巨安電子”）的數智化大屏前，軟件工程師劉聰正在遠程查看JDS智能煤矸分離設備的運行情況。基于數字孿生技術實時生成的模擬畫面顯示，新采出的原煤進入JDS智能干選機，經智能化精確識別，粒徑5毫米到300毫米的煤矸石在滾落傳送帶時，即被高壓氣體精準噴飛，完美實現煤矸分離。
將人工智能技術作為加快發展新質生產力的數字“引擎”，巨安電子自主研發的JDS型全粒度級AI智能干選機及數智化管理系統，實現了高價值礦物和廢石的數字化識別與氣動分選，煤中選矸綜合精度已達到99%。
“在礦山選礦行業中，AI智能干選機的研發應用，以其獨特的技術特點和優勢，為行業帶來了革命性的變革。”太原理工大學教授、博士生導師、礦物加工工程學科學術帶頭人王懷法說。
綠色干選實現環保高效
矸石是煤炭開采的伴生廢物，煤矸分離，是煤炭生產、洗選加工過程中的重要環節。在很多選煤廠，分揀矸石主要依賴人工，勞動強度大。
從8月份開始，隨著巨安電子JDS型全粒度級AI智能干選機及數智化管理系統在翼城縣首旺煤業的安裝運行，天天重復的“手選跑矸”繁重勞作，在這里將徹底成為過去。
“公司于2007年介入煤礦信息化系統研發，承擔完成了國家科技支撐計劃課題‘礦井頂板監測系統’研發，在推廣運用過程中，我們發現大部分煤礦選煤工藝較為落后，人工選矸效率低、管理難、勞動強度大，而有些工藝設備費用昂貴，運行成本很大。”巨安電子董事長兼總經理張斌告訴記者，調研發現，人工選矸之外，在選煤行業，多年來以“動篩跳汰”“重介浮選”等濕選方法為主，投資大、成本高，特別是環境污染較為嚴重，而現有的重力、磁力、電選等干選方法又受制于物料、成本等因素，實際應用并不理想，不同程度制約了行業的發展。
如何利用裝備、感知儀器、智能化技術上的積累與突破，創新研究更加清潔、高效、低成本的煤炭分選解決方案，實現“機器換人”，為“老工藝”創造“新價值”？2021年，中國煤炭工業協會提出將“干法選煤智能化工藝技術”作為重點領域核心攻關技術，為干法選煤裝備智能化指明了方向。
作為軟件開發與計算機系統集成領域的高新技術企業和“雙軟”認證企業，巨安電子決定依托多年深耕煤礦信息化領域所擁有的技術優勢，開展智能干選科研攻關，進一步提高煤礦智能化水平，助力礦山企業實現綠色、可持續發展。
2020年，巨安電子組建起20余人的研發團隊，斥資投入智能干選設備的研究開發。
艱難困苦，玉汝于成。2024年，基于先進成像和人工智能技術，采用“XRay+激光成像+熱成像”三位一體技術、雙能X射線成像系統，能夠智能識別、精準分離煤和矸石的AI智能干選機研發成功。
人工智能賦能產業升級
走進巨安電子的生產車間，一臺長十余米寬約兩米的大塊頭JDS全粒度級AI智能干選機靜靜坐落在車間一角，輕點可視化遠程控制系統中的“一鍵啟動”，機器隨之隆隆運轉，電機、光機、探測器、電磁閥等各類設備的運行數據立即實時顯示在數智大屏上。
記者注意到，進入智能干選機的原煤，經布料系統振動給料后均勻分布于輸送帶上，智能識別系統對運動中的煤和矸石進行射線特征信息分析識別，并精準定位坐標，接收到坐標信號的分選執行系統，精準控制高壓風，實現對滾落飛行目標的精準噴吹和有效分選。
“相比‘X射線干法選礦’同類設備，‘JDS全粒度級AI智能干選機數智化管理系統’尚屬行業首創，該系統具備理論模擬計算和實際運行數據的對比分析能力，可以進行實際生產情況的模擬與虛擬化運行分析，實現全流程的工藝系統管控，具有生產過程可視化、生產瓶頸環節分析預判、生產異常點分析、動態的產品結構優化決策、生產分析評價等生產指導決策功能。”張斌介紹，該系統以3D工藝界面為產品展示載體，結合數字孿生技術，通過數智化賦能收集分析數據，為煤礦生產提供事前預測指導、事中動態分析決策、事后分析評價回溯研判，可持續優化排矸工藝，真正實現了覆蓋干選工藝的全鏈條智能化。
智能識別系統如何高效辨別煤塊與矸石？在巨安電子的研究中心，工程師們正在對實時采集的圖像信息進行數據標注。“根據礦石的組成元素、結構、顏色和紋理等差異特征，計算機深度學習上百萬張圖片數據，并提取分析雙能X射線傳感器和可見光全光譜成像系統獲取的物料特征信息，對其進行建模、儲存、訓練，從而實現煤塊和矸石的高效識別。”項目技術總監馬凱峰介紹。
“研發的難點，在于應用層面的軟件算法，我們通過不斷優化算法，最終實現了精準識別和穩定噴吹的重要突破。”劉聰自豪地說，精準識別和穩定噴吹，說起來簡單，但在實際操作中實現完美配合卻并不容易。如今，設備的分選精度可達到99%，一般不低于97%。
在實際應用中，這套集智能識別、自動控制、數智化管理于一體的智能分選設備，有效賦能礦山選礦行業綠色轉型發展。目前該項目已獲得3項自主知識產權。
深度應用助力固廢循環
科技是第一生產力。智能化干選生產線不僅能將選矸工從繁重的體力勞動和艱苦的工作環境中解放出來，還能降低生產和運行成本，實現節能降耗、降本增效的可持續發展目標。
“濕法選煤每噸成本高達三四十元，且環境污染嚴重。使用干法選煤設備每噸煤只需2度電，綜合成本不到6元，具有成本低、精度高、占地小、布置靈活、安全可靠、環境友好等優勢。”張斌舉例說，一家300萬噸處理能力的洗煤廠，如原煤含矸量為20%，在水洗工藝前加入干選設備提前分選深度排矸，每年將有60萬噸矸石不再進入水洗環節，每噸將最少節約30元的水洗成本，一年即可節約1800萬元。
統籌解決煤炭開發和洗選加工中產生的大量煤矸石固廢，也是煤炭企業的一項重要工作。2021年，國家發展改革委發布的《關于“十四五”大宗固體廢棄物綜合利用的指導意見》中提出：大力發展綠色礦業，推廣應用矸石不出井模式；在煤炭行業推廣“煤矸石井下充填+地面回填”，促進矸石減量。
井下智能選矸協同連采連充，可實現煤矸井下分選和矸石就地充填，讓新采出的原煤不需升井，即可通過智能化分揀，將分離的矸石重新輸送回充填巷道就地回填，這種做法不僅有效避免了采掘沉陷，提升了煤炭產量，井下回填的矸石還可置換相應產能，延長礦井服務年限，實現了煤矸石源頭減量化、資源化和無害化。
產業發展壯大，離不開創新的力量。巨安電子自主研發的智能識別系統，不僅能精準識別煤和矸石，還可識別銅、鐵、鋁礬土等十余種有色金屬，這不僅能有效解決矸石固廢的綜合利用難題，也為非煤礦山的綠色開采提供了更多可能。
“朔州以北的礦山，每三四噸煤矸石就能產出一噸高嶺土，每噸售價三百到六百元。”兼任太原理工大學協同創新平臺副主任的張斌告訴記者，下一步，公司將繼續深耕大數據、人工智能等數字技術，加快發展新質生產力，以科技創新推動產業創新，在切入煤礦井下市場的同時，發力有色金屬分選、固廢處理領域，為礦山資源安全高效綠色開采提供智慧力量。
本報記者張海鷹
責任編輯：王健
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