加强设备研发与产业化,赶超国际先进水平——在第六届全国选矿设备及自动化技术学术会议上的讲话.pdf

2 0 1 2 年第1 期有色金属 选矿部分 l d o i 1 0 ．3 9 6 9 ，j ．i s s n ．1 6 7 1 9 4 9 2 ．2 0 1 2 ．0 1 ．0 0 l 加强设备研发与产业化，赶超国际先进水平 在第六届全国选矿设备及自动化技术学术会议上的讲话 中国矿业联合会选矿委员会主任孙传尧院士 1国家对矿山冶金产 品需求量的增加为机 械设备的发展提供了 新机遇 ．改革开放以来，我国矿 山冶金工业发展迅速。到 2 0 1 0 年，全国钢产量达到6 ．2 亿t ，生铁产量达5 ．9 亿t ，连 续多年稳居世界第一，此外， 十种常用有色金属产量达到3 1 3 5 万t ，已持续9 年 位居世界第一。与此同时，我们实现了从单纯引进 国外技术和装备到主要依靠自主创新，实现突破关 键技术的历史性跨越，在不少领域已占据了世界矿 冶科技和产业发展的前沿。 虽然我国的矿冶事业取得了举世瞩目的成就， 但是对于可持续发展，我们还面临着一系列资源、 能源和环境问题的严重制约。主要表现为矿产资 源危机日趋严重，资源开发利用水平有待提高；能 耗总量增长快，节能技术和装备亟待突破；环境污 染问题突出，清洁生产任重道远；初级产品能力过 剩，高端产品严重短缺。特别是国家战略性新兴产 业以及航空、航天、国防军工、船舶和电子信息领 域对黑色及有色金属新产品、新材料的需求量还有 很大缺口。 矿业是冶金和制造业的基础。我国是矿产资源 大国，矿产资源品种多，大多数矿种的储量及资源 量比较丰富，特别是钨、锡、钼、锑和稀土是我国 的优势矿种。但是，我国的矿产资源人均占有量 低，禀赋差，品位低，大型矿床少，这给矿产资源 的开发和加工利用带来了难度。另一方面，我国正 处于工业化的快速发展阶段，在今后几十年内，我 国对矿产品的需求呈快速增加的趋势。但是，由于 国内资源短缺，我国铁及主要有色金属资源的对外 依存度大约在3 0 ％一6 0 ％。 为了解决资源的瓶颈问 题，一要加强国内资源勘查， 二要加大海外资源的开发力 度，三要提高资源综合利用 率，对已开采的资源，把有价 组分要“吃干榨净”。此外， 还应当对国内的矿产资源，包 括优势矿种适度保护性开发。 近年来，不少有眼光的企 业已在中国周边和南亚、澳洲、非洲及南美的国家 投资勘探开发矿山，有的企业在国内也加大了矿山 建设的力度。据文献报道，未来五年国内将新建大 中型铁矿山3 3 座，增加原矿产能2 亿t 。此外，非 铁矿山的建设或技改的力度也在加大。 快速工业化的中国对国内外矿产资源的大量需 求，以及当前矿业发展的好形势，为矿物加工及采 选设备和自动化专业的科研、设计单位、高校及生 产企业提供了良好的发展机遇。 2 国内外选矿设备发展迅速，我国与 国外的差距缩小 选矿厂的工艺技术是主导，设备是基础。一种 新型选矿设备的诞生，往往带来选矿工艺的变革。 选矿设备和自动化技术水平代表了选矿厂的装备水 平，直接影响工艺过程的稳定和选矿厂的运转率， 也影响选矿技术指标和综合经济效益。选矿厂的高 效、节能，主要依靠选矿设备和自动化水平的提高 以及工艺的改进。 当今，国内外选矿设备发展迅速，各类新产品 层出不穷，例如大型旋回破碎机、大型复摆式颚式 破碎机、液压圆锥破碎机、惯性圆锥破碎机、大破 碎比外动颚匀摆颚式破碎机、高压辊磨机，大型自 磨机、半自磨机、大型球磨机、立式磨机、艾萨磨 万方数据 2 有色金属 选矿部分2 0 1 2 年第1 期 机及各类搅拌磨，各类重型筛分机、高频振动筛、 磁场筛选机、旋流细筛，多种组合旋流器，干式带 式磁选机 磁滚筒、磁滑轮 、永磁筒式磁选机、 脉动高梯度强磁机、感应辊式强磁机、电磁平环式 强磁机、柱式磁选机、超导磁选机，锯齿波跳汰 机、异螺距组合截面螺旋溜槽、旋转螺旋溜槽、无 压给料三产品重介质旋流器、自动排矿射流离心选 矿机、尼尔森离心选矿机、圆锥选矿机、振摆皮带 溜槽，各类机械搅拌式浮选机、充气搅拌式浮选 机、詹姆森浮选机、各类柱式浮选机、磁浮选矿 机，各类高压电选机，高效浓密机，加压过滤机、 陶瓷过滤机、各类全自动压滤机，各类干燥机，泵 与风机等，举不胜举。 通过科研设计院所及众多生产企业的努力，我 国选矿设备与发达国家的差距已大大缩小，以上列 出的选矿设备国内大多数都能生产，有的甚至我国 独有。尤其是大型自磨机、半自磨机、大型球磨 机、K Y F 系列大型浮选机、脉动高梯度强磁机、 永磁磁选机、惯性圆锥破碎机等已达国际同类产品 的先进水平，较国外性能价格比要好得多。但是就 整体而言，我国与国际先进水平仍差距明显一是 仿制多，自主研发的原创设备少；二是可靠性偏 低；三是设备整机性能差距明显。例如，国内骨干 选矿厂中细碎用的圆锥破碎机大多是选用美卓或山 特维克的设备。 3 提高选矿设备的研发和制造水平， 赶超国际先进 我国是矿业大国，但不是矿业强国。加强选矿 设备的研发及产业化，提升选矿厂的装备及自动化 水平，赶超国际先进，是矿业强国的目标任务之 一。为达此目的，现阶段应关注以下一些工作 1 加强基础研究，采用新的研究设计方法。 这是我们与国外先进国家的重要差距之一，也是我 们少有原始创新的重要原因。应当加强与选矿设备 相关的理论力学、材料力学、岩石力学、机械原 理、流体传动、电磁场理论、计算流体力学、各类 研究设计软件及计算机仿真与数字化虚拟样机在设 备研发与制造过程的应用，避免盲目照抄、仿制。 2 努力提高设备整机的可靠性。这也是我们 与国外先进设备的重要差距之一。同类设备，国外 的价格要高的多，备件价格也高得多，为什么稍有 实力的企业还要买国外的产品 原因就在于有的国 产设备故障率高，寿命短，可靠性不如人家，用起 来不踏实。设备也有“木桶效应”，其它的再好， 一个螺栓、一个轴承坏了，往往导致整机停车、整 系统停车，甚至全厂停车。除了提高可靠性设计水 平之外，加工制造工艺、材料选择、零部件总承优 化配套都得讲究。有的企业为了打价格战，降低成 本，材质选择、零部件配套采购不顾质量，只图便 宜，结果整机的可靠性无保障。这样的制造商和产 品怎能打出品牌 也有好的实例例如，K Y F 系 列大型浮选机所用的轴承是从瑞典采购的，原因在 于即便是国内的名牌产品，批量采购时，哪怕遇到 一个次品，浮选机也得砸牌子。一台设备故障， 全浮选系统都得停车。全面质量管理关键在于落到 实处。 3 增强法制观念，自觉尊重知识产权，不侵 权。发明或研制出一台新设备往往倾注研究者几 年、几十年，甚至一生的心血。可是，一旦新产品 问世，别人可以不费大力气地拆解测绘，甚至盗用 图纸仿制，或者明火执杖地改头换面称其所有。类 似的现象现在还有不少。过去曾经出现过有家民营 企业，向北京矿冶研究总院推销该院研究成功的某 型号浮选机全套图纸的笑话。另一方面，设备研制 单位要有行之有效的措施保护知识产权。现已发现 有国外企业仿造中国设备或主要零部件的现象，应 引起注意。 4 加强与国外顶级设备研发机构和制造商合 作。这样做，其目的不是想抄袭和仿制别国的科研 成果，而是在开放合作中激发我们的创意，规范我 们的工作流程，改造我们的理念。另一方面，也使 我们的新成果为国外同行所了解，所认可。 5 选矿设备研发要紧密结合工艺。这有两层 含义其一，选矿设备是用于选矿厂流程工业中的 专用机械设备，它不同于一台单体设备。在大多数 情况下是多类型、多台数组合连续运行的，是与选 矿工艺指标密切相关的。除了高效和节能这两项常 规需求外，还应当研究对选矿工艺流程或选矿方法 有变革作用的新设备。对此，已有不少先例。其 二，选矿设备研发人员要懂得生产工艺，还要与工 万方数据 2 0 1 2 年第l 期有色金属 选矿部分 3 艺技术人员密切合作，只有这样，才能开发出高水 平的新设备。 6 借鉴其他行业的先进设备为我研发所用。 选矿厂设备包括粉碎、分级、分选、物料输送、固 液分离等多种类型。类似的设备在其他行业也有应 用，有的比我们还先进。有一次，我在新疆看见一 台自行式西红柿收获机，国外产的，相当先进。该 设备在行走过程中就将田地里的红色和非红色的西 红柿以及秧子完全分离。这实际上就是一台自动拣 选机，类似水平的设备在矿物加工界至今尚未出 现。研究选矿设备的专业人员应关注和引用其它领 域的新装备。 7 产学研结合。这是永恒的主题。对于设备 研发而言，要事先约定好合作各方的责、权、利， 尤其要明确科研成果的归属和知识产权的保护。以 往，曾发生多起争议。 4 提高选矿厂的过程控制水平 选矿厂的生产是流程工业，它具有非线性、多 变量、时变性、大滞后、强耦合的特点。由于这些 因素共存，与一般的化工和冶炼过程相比，其过程 控制就更加复杂。 与国际先进水平相比，我国的选矿工艺技术相 差不大，有的领域，例如复杂多金属难选有色金属 矿石选矿、复杂铁矿石选矿、稀有金属选矿等居国 际领先。选矿设备的差距已大大缩小，但过程控制 水平差距较大。 “十一五”期间，国家加大了科技投入，国内 研究院所、高校和企业在基础自动化研究和工程转 化方面进展快，成效显著，包括检测仪表和预先设 定值的稳定性控制，在管控一体化方面也有一定的 应用，但在优化控制领域进展缓慢。 选矿厂生产过程优化控制，是高端的自动控 制，也是世界性的难题。国内没有，国外有少量的 文献涉及，但并不清楚哪一家真正用于工业生产。 选矿厂生产过程的优化控制，包括检测仪表和 检测系统、过程模型、控制模型和执行机构的研发 及工程化设计。检测仪表的性能和可靠性是关键， 对此，国内长期开展了不少研究，近年来进展快。 过程模型和控制模型是整体控制系统的核心关键， 也是难点。几十年来，国内外几代人开展了选矿数 学模型的研究，大都属于过程模型，常常由工艺人 员或与控制人员合作完成，这是建立控制模型的基 础。控制模型很多，包括模糊控制、人工神经元网 络等，常常由控制人员或与工艺人员合作完成。 由于选矿厂生产过程相当复杂，过程模型的描 述和建立难度很大。作为理论研究，边界条件的设 定、体系的简化和参数的取舍不必挑剔，但往往与 实际过程差异很大，由此建立的过程模型及相关的 控制模型用于工业过程控制时，难以成功。对此， 我们有深刻的教训。这也许是近年来，国内从事该 领域研究工作的人不多的原因，而2 0 世纪8 0 年代 曾是热点。 “十二五”期间，国家将加大过程控制领域的 支持力度。我们应抓住这一机遇，集中优势的科技 资源，努力攻关，特别要在过程模型、控制模型的 建立和仿真方面下苦功夫，坚持不懈，争取突破。 这是过程控制赶超世界先进水平的切人点，也是希 望所在。 5 年轻的科技骨干要挑起赶超国际先 进水平的重任 如前所述，经过几代人坚持不懈的艰苦努力， 我国选矿设备和自动化领域已取得了国内外瞩目的 成就，原有的差距已大大缩小，部分装备的研制已 达国际先进水平。我们可以很自豪地说当今中国 任何规模、任何复杂工艺流程的选矿厂和为国外承 建的选矿厂，完全可以用国产设备装备，这是世界 上为数不多的国家能做到的。另一方面，我们清楚 地看到，无论在选矿设备还是选矿过程自动控制领 域，我国与发达国家的差距仍然明显。中国作为未 来的世界矿业大国和矿业强国，选矿设备和自动化 的研发和产业化水平必须居国际先进或国际领先。 由于已完成了代际转移，这一重任已历史地落在年 轻一代科技骨干的身上。 年轻的科研和工程技术人员，要继承和弘扬老 一代科技人员的优秀品格和技术创新精神，珍惜来 之不易的好时代、好机遇、好条件。要有使命感、 责任感，激情满怀地应对国内外的竞争和挑战，为 使我国选矿设备和自动化技术的研发及产业化水平 居国际先进而努力奋斗。实现这一目标只是时间问 题，我们要加快进程，务必脚踏实地地向前走。 万方数据