16:53
Металлы для экономики будущего
Никель, палладий, медь и кобальт — на сегодняшний день это ключевые элементы для высокотехнологичного производства. Например, батареи на основе никеля используются в электромобилях. Еще никель нужен для производства нержавеющей стали, без которой не могут обойтись многие современные устройства, включая смартфоны.
Палладий в основном используется в автомобильной промышленности. Металл платиновой группы подходит для производства нейтрализаторов выхлопных газов. Как ожидается, в ближайшие 10 лет спрос на палладий останется на высоком уровне: в этот период машины с двигателем внутреннего сгорания все еще будут пользоваться популярностью.
Медь — это смартфоны, планшеты, проводка, кабели, процессоры, в общем вся электроника. Ее также много в электродвигателях. 17% мирового производства высокосортного никеля приходится на российский «Норникель». Также компания выпускает 38% палладия и 2% меди. Главные потребители ценных металлов — страны с развитой электронной и автомобильной промышленностью. Например, Китай, США, Канада, Япония, Южная Корея и Евросоюз.
Новая нефть
Литий — еще один перспективный металл. Его иногда называют «нефтью XXI века». Спрос на литий в ближайшие годы будет быстро расти, поскольку он нужен для производства аккумуляторов для электромобилей. В 2022 году мировой спрос на литий составляет 640 тыс. т, в 2030-м он превысит 2 млн тонн.
Прежде чем добраться до потребителя и стать одним из компонентов смартфона или электрокара, металлы проходят долгий путь. Сначала нужно разведать и разработать месторождение. Затем добыть и обогатить руду. Потом выплавить металл.На всех этих этапах используются технологии четвертой промышленной революции. Искусственный интеллект, цифровые двойники, различные датчики, машинное зрение помогают не только повысить эффективность производства, но и сделать его безопасным для сотрудников компании и для окружающей среды.
Лазерные сканеры и цифровые двойники
Долгий путь металла к потребителю начинается с маркшейдерских работ.
Что это такое?
Исследование на основе расчетов и измерений:
- помогает описать структуру месторождения
- показывает форму и размеры тел полезных ископаемых, их свойства
- показывает пространственное расположение выработок
Для маркшейдерских работ «Норникель» использует лидары. Это современная технология лазерного сканирования. Лидары испускают пучки лазера и формируют трехмерную картину окружающего пространства. Технология активно применяется в робототехнике, в беспилотных автомобилях, даже в роботах-пылесосах. Она нашла применение и в горных работах.
С помощью беспилотников и лазерных сканеров «Норникель» создает цифровые двойники производства. Например, в феврале 2022 года в Кольской ГМК все здания и местность промышленной площадки перевели в 3D-модель.
Благодаря лидарам «Норникель» видит все, что происходит под землей, с высокой степенью достоверности. Сканеры проводят 300 тыс. измерений в секунду и предоставляют детальную картину руководству компании, техническим отделам и службе планирования. Маркшейдерской службе также нужны коптеры. В различных подразделениях «Норникеля» используются 10 беспилотников. Они летают над отвалами рудников и снимают рельеф. Например, на руднике «Октябрьский» этот процесс занимает 15 минут. Раньше, без коптеров, три бригады маркшейдеров тратили на съемку два дня. Беспилотники можно использовать и в шахтах. В 2021 году на руднике «Комсомольский» коптер в тестовом режиме провел съемку труднодоступной выработки. Дроны применяют и в Центре наблюдений за зданиями и сооружениями, а также в департаменте безопасности.
Непосредственно горными работами помогает управлять автоматизированная система. Сетью Wi-Fi покрыто 95% пространства работ, к ней подключена вся техника. Таким образом, оператор на поверхности может полностью контролировать производство. Каждые 10 секунд оператор получает свежие данные. Это полезно, к примеру, когда ломается техника. Раньше на реагирование уходило около получаса. Нужно было понять, что вообще случилось и где находится техника. Теперь бригада выезжает в течение пяти минут.
Круиз-контроль для пульпы
После того как компания добыла руду, начинается следующий этап — обогащение. Руда измельчается, ее превращают в порошок. Порошок смешивается с водой и реагентами, получается так называемая пульпа. Из пульпы методом флотации в итоге и выходит готовая продукция. Флотация — сложный процесс с применением высоких температур, состоящий из плавки, электролиза, обдува воздухом и других операций. Метод флотации направлен на извлечение никеленосных и меденосных минералов и на попутное извлечение металлов платиновой группы.
Разумеется, и здесь не обходится без цифровых технологий. Обогащение происходит во флотационной машине — цилиндрической камере объемом 100 кубометров. Именно сюда подается пульпа. В процесс флотации внедрена система ИИ, которая помогает технологу управлять подачей сжатого воздуха, различных реагентов, уровнем пульпы. В целом система повышает эффективность обогащения руды.
До использования ИИ за процессом обогащения и его параметрами следил инженер-технолог. Теперь у него появилась система, похожая на автомобильный круиз-контроль: специалист нажимает кнопку, и ИИ начинает контролировать технологический процесс. В нестандартных ситуациях инженер-технолог может вмешаться и внести необходимые корректировки, не отключая ИИ.
Благодаря машинному зрению ИИ «видит» все, что происходит во время обогащения. Например, отслеживает размер руды или наблюдает за пенообразованием в ходе флотации.
Технологии против выбросов
Технологии четвертой промышленной революции увеличивают эффективность производства. Так, на Талнахской обогатительной фабрике ИИ в связке с машинным зрением поднял объем извлечения никеля на 0,15%. На первый взгляд, это небольшая цифра. Но с учетом масштабов производства компания получает существенное преимущество. Помимо повышения эффективности, технологии решают задачи сохранения окружающей среды. 10–15 лет назад горно-металлургические комбинаты прочно ассоциировались с загрязнением и выбросами. Закрытие морально устаревших производств оказывает благотворное влияние на экологию. После того как Кольская ГМК закрыла плавильный и металлургический цеха в Мурманской области, выбросы снизились сразу на 85%.
Все дело в том, что производство перевели на новую технологию электроэкстракции никеля. Старая технология, которую применяли с 1930-х, характеризовалась повышенными выбросами в атмосферу. А электроэкстракция не предполагает плавки металла. При этом все процессы поддаются роботизации. Кроме того, на границе санитарных зон предприятия установлены датчики для мониторинга метеоусловий, например скорости ветра. Датчики позволяют контролировать экологичность производства и при необходимости, в неблагоприятных метеоусловиях, полностью его останавливать.
Наконец, система геотехнического мониторинга помогает «Норникелю» оперативно реагировать на потенциально опасные процессы и вовремя их локализовывать. Датчики установлены на каждом объекте, чтобы отслеживать их техническое состояние. В случае ухудшения состояния объекта или, например, растепления грунта система сигнализирует об опасности. В результате вероятность обрушения объектов или всевозможных протечек значительно снижается.
