“明月出天山，蒼茫云海間”，在我國萬里長城西端、古絲綢之路中段有一個城市因關(guān)得名、因企設(shè)市，它就是嘉峪關(guān)市。曾經(jīng)這里大漠孤煙、黃沙漫漫，自古以來就是無數(shù)仁人志士仗劍天涯、建功立業(yè)的夢想之地。今天，這里又迎來一支由東北大學(xué)流程工業(yè)綜合自動化國家重點實驗室博士研究生王蘭豪、韓先堯、孫洪碩組成的科研團隊，他們以“自動控制”鍛造“科技利劍”，連續(xù)攻克復(fù)雜選礦生產(chǎn)線檢測與控制難題，在那曾經(jīng)英雄輩出的邊塞古地拔劍高歌、揮灑青春，譜就人生精彩，續(xù)寫恢弘詩篇。

劍鋒所指　誓將東大前沿技術(shù)刻入選礦生產(chǎn)線

酒泉鋼鐵（集團）有限責(zé)任公司（以下簡稱酒鋼）位于甘肅省嘉峪關(guān)市，始建于1958年，是國家“一五”時期規(guī)劃建設(shè)的鋼鐵聯(lián)合企業(yè)，也是我國西北地區(qū)建設(shè)最早、規(guī)模最大、黑色與有色并舉的多元化現(xiàn)代企業(yè)集團。酒鋼鏡鐵山礦石屬于世界級復(fù)雜難選貧氧化鐵礦石，新選礦工藝流程對生產(chǎn)過程的關(guān)鍵參數(shù)檢測與自動控制難度相當(dāng)大。
 

為了實現(xiàn)酒鋼粉礦的高效利用，建設(shè)酒鋼粉礦懸浮磁化焙燒示范工程，經(jīng)過多方考量，公司最終選擇由東北大學(xué)流程工業(yè)綜合自動化國家重點實驗室負(fù)責(zé)研發(fā)該項目生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)。2017年底，在中國工程院院士柴天佑教授的指導(dǎo)下，以王蘭豪為項目負(fù)責(zé)人的我校流程工業(yè)綜合自動化國家重點實驗室博士研究生團隊正式進(jìn)駐酒鋼宏興鋼鐵股份有限公司選燒廠，開始了針對酒鋼粉礦懸浮磁化焙燒生產(chǎn)線控制系統(tǒng)的實踐探索。

從事選礦工作的人都清楚，礦漿濃度是磨礦分級、磁選和尾礦濃縮等環(huán)節(jié)的關(guān)鍵工藝參數(shù)，它直接影響到選礦工藝的各項技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)。然而，由于礦漿本身的沉降、分層、氣泡、流速等復(fù)雜多變的因素，實現(xiàn)精密檢測和實時濃度控制一直是選礦、選煤、氧化鋁等流程工業(yè)生產(chǎn)過程中一道不可逾越的技術(shù)鴻溝。

在生產(chǎn)車間，王蘭豪發(fā)現(xiàn)，懸浮焙燒作業(yè)區(qū)生產(chǎn)線的礦漿濃度仍是采用人工取樣化驗的方式，不僅人工勞動強度大、濃度數(shù)據(jù)的化驗周期長且數(shù)據(jù)存在大滯后，難以有效地指導(dǎo)選礦生產(chǎn)。“礦漿濃度的問題不解決，不僅影響直接選別的質(zhì)量指標(biāo)，而且會影響選礦廠的處理量，最終關(guān)乎選礦的平穩(wěn)生產(chǎn)。”為此，王蘭豪主動請纓，要對在線實時礦漿濃度檢測進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)。有的人不理解他的做法，好心地勸他，“這一設(shè)想是難以實現(xiàn)的，目前沒有很好的檢測手段，人工化驗就行了”。

但是王蘭豪堅持認(rèn)為，“沒有實踐就沒有發(fā)言權(quán)！科學(xué)研究就是要耐得住寂寞，經(jīng)得起失敗，只有這樣才能取得突破性成果。沒有實踐，不敢去做，就只能跟在別人的身后亦步亦趨，永遠(yuǎn)無法領(lǐng)略到遠(yuǎn)處最美的風(fēng)景！”就這樣，在距離沈陽2600余公里的嘉峪關(guān)市，一群東大年輕人堅定信心、咬緊牙關(guān)，朝著攻克復(fù)雜選礦生產(chǎn)線檢測與控制這一業(yè)內(nèi)公認(rèn)的技術(shù)難題，開始了他們長達(dá)兩年、日夜不息的逐夢之旅！

淬火鍛劍　靠的是“不破樓蘭終不還”的頑強意志

檢測的目標(biāo)是實現(xiàn)自動控制，為了大幅度降低一線操作人員的勞動強度，實現(xiàn)選礦生產(chǎn)線的全面自動控制，以王蘭豪為首的研究生團隊迎難而上，全力攻關(guān)磨礦分級過程的旋流器給礦濃度、給礦壓力與泵池液位的一體化控制難題。面對磨礦分級過程中的工況易變、多變量強耦合、強非線性、大滯后、難以建立有效的數(shù)學(xué)模型，無法采用常規(guī)的控制策略進(jìn)行控制等現(xiàn)實問題，團隊成員不斷進(jìn)行磨礦分級生產(chǎn)過程分析，并通過跟班生產(chǎn)掌握生產(chǎn)實際情況，最后利用過程數(shù)據(jù)、設(shè)備數(shù)據(jù)、人工操作數(shù)據(jù)等工業(yè)大數(shù)據(jù)信息分析，建立工況自主分析模型，研發(fā)出了基于數(shù)據(jù)驅(qū)動高性能自適應(yīng)智能切換控制策略，解決了磨礦分級的多工況控制難題，從而保證磨礦分級效果，同時也使該廠的磨礦分級過程首次實現(xiàn)一體化控制。

回憶起這段經(jīng)歷，王蘭豪只用了一個“苦”字來形容。記不得有多少個大雪天，頂著零下17度的低溫，他騎著電動車，大晚上趕到實驗現(xiàn)場去標(biāo)定濃度計，跟班生產(chǎn)。為了節(jié)省時間，王蘭豪和團隊成員們干脆買了折疊床或者躺在中控室的凳子上，每間隔2小時就要采樣四五次。就這樣連續(xù)通宵達(dá)旦、夜以繼日的工作，成了他們那段時間的生活常態(tài)。
 

任何科研攻關(guān)都不可能一蹴而就，尤其是對礦漿濃度進(jìn)行有效檢測這樣的難題沒有現(xiàn)成的經(jīng)驗可以學(xué)習(xí)，沒有前人的思路可做借鑒，一切都得靠自己去琢磨、去探索。有時候遇到困難，他們也曾想過放棄，結(jié)伴來到古老的嘉峪關(guān)下，望著夕陽下雄關(guān)漫道，慨嘆是否真的難以逾越，真的要鎩羽而歸。

關(guān)鍵時刻，柴天佑院士給了他們指引和信心，鼓勵并告誡他們，“只有嘗試，才能往前走一步，即使失敗也算是一種成功！”研發(fā)過程中尤其是在現(xiàn)場做實驗的時候，柴天佑院士關(guān)注每個細(xì)節(jié)，遠(yuǎn)程對他們進(jìn)行指導(dǎo)，有時候一句話就讓他們茅塞頓開，一道難題瞬間迎刃而解。就這樣，日復(fù)一日、周而復(fù)始，研究生團隊的三位成員秉承著“自強不息、知行合一”的東大精神，求是創(chuàng)新、奮力攻關(guān)，針對實際的礦漿濃度動態(tài)過程進(jìn)行了細(xì)致的工藝特性分析，運用機理模型與數(shù)據(jù)驅(qū)動相結(jié)合的自適應(yīng)動態(tài)補償算法，設(shè)計了高精度的礦漿濃度智能檢測系統(tǒng)—“SAPI-CM02”。

與其他廠家的濃度計對比，智能型濃度計的檢測結(jié)果從原有的誤差5%-10%提高到2%以內(nèi)，完全滿足生產(chǎn)工藝要求。2020年10月，課題組最終將自主研發(fā)的1套智能濃度檢測系統(tǒng)成功應(yīng)用于該作業(yè)區(qū)的一磁給礦、旋流器給礦和精礦輸送環(huán)節(jié)，全面指導(dǎo)選礦生產(chǎn)。

利劍出鞘　為智能選礦提供最優(yōu)解決方案

一個良好的解決方案，現(xiàn)場的應(yīng)用反饋才是最有力的評判標(biāo)準(zhǔn)。按照研究生團隊的設(shè)想，他們研發(fā)出的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的自適應(yīng)動態(tài)補償?shù)臐舛葯z測技術(shù)和基于數(shù)據(jù)驅(qū)動高性能自適應(yīng)智能切換控制策略，能夠最終實現(xiàn)從礦漿濃度檢測到選礦生產(chǎn)線的全面智能控制，大幅度降低現(xiàn)場一線操作人員的勞動強度，極大地提高懸浮焙燒作業(yè)區(qū)的自動化水平。
 

最終的工程實踐證明了他們設(shè)想的正確性，懸浮焙燒作業(yè)區(qū)的生產(chǎn)線全面實現(xiàn)自動化，贏得了現(xiàn)場人員及領(lǐng)導(dǎo)們的一致好評，更是得到了作業(yè)區(qū)四個班組一線生產(chǎn)人員的聯(lián)名感謝！因為他們再也不需要靠手去擰閥門，靠經(jīng)驗來判斷閥門開度；中控室操作人員也不用寸步不離的守在計算機旁，眼睛熬痛了也不敢眨一下，勞動強度得到了極大的緩解。一位在選燒廠工作多年的技術(shù)人員，拍著王蘭豪的肩膀由衷的贊嘆，“這才叫真正實現(xiàn)了選礦自動控制呀！”

酒鋼公司及周邊難選鐵礦石儲量達(dá)十幾億噸，這些鐵礦石礦物組成復(fù)雜、鐵礦物顆粒純度低，礦物粒度嵌布微細(xì)且不均勻，屬極為難選鐵礦石。研究生團隊攻克復(fù)雜選礦生產(chǎn)線檢測與控制難題，讓選礦變得更加“智能”和“簡單”，無形之中創(chuàng)造了更大的經(jīng)濟效益。同時，通過這兩年的技術(shù)攻關(guān)，研究生團隊在磨礦分級系統(tǒng)的一體化智能自適應(yīng)控制技術(shù)、一磁給礦系統(tǒng)的一體化智能自適應(yīng)控制系統(tǒng)等方面也取得了技術(shù)新突破。礦漿濃度智能檢測技術(shù)也成功地在撫順罕王礦業(yè)選礦廠、大同煤業(yè)馬道頭選煤廠等進(jìn)行了生產(chǎn)應(yīng)用。
 

2020年11月11日，課題組對酒鋼選燒廠的懸浮磁化焙燒項目進(jìn)行了最后階段的檢測與控制難題攻關(guān)，并于11月15日最終實現(xiàn)了懸浮爐進(jìn)料、一磁給礦、磨礦分級、磁選水路、尾礦輸送、精礦輸送等環(huán)節(jié)的全生產(chǎn)線智能控制，取得了國內(nèi)首創(chuàng)，“零”的突破，為實現(xiàn)新時代中國鋼鐵工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展打磨了一柄富有高科技含量的“新利劍”！

“雄關(guān)漫道真如鐵，而今邁步從頭越”，在離開嘉峪關(guān)的時候，王蘭豪和他的團隊成員們又有了新的目標(biāo)，他們將在柴天佑院士的指導(dǎo)下，繼續(xù)深入研究選礦智能化最新設(shè)計路徑。和所有東大人一起，為中國早日形成現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)體系，成為世界領(lǐng)先的工業(yè)強國貢獻(xiàn)自己的智慧與力量！