有色金属是决定一个国家经济、科学技术、国防建设等发展的重要物质基础,有色金属工业是国民经济的重要基础产业之一,是实现制造强国的重要支撑。

唯有“新故相推”,方能“日生不滞”。建国初期中国有色金属产量仅有1.33万吨,且仅能生产5种金属。现如今,中国在有色金属研究领域的开发利用上取得了长足进展,常用有色金属产量超过世界总量的40%,迈出了由制造大国向制造强国转变的坚实步伐。

当前,我国正处在经济转型及结构调整的关键时期。在全球疫情后经济复苏的时代背景下,以冶金为代表的工业制造业,肩负着更大的历史责任:一是要实现智能制造和双碳减排的战略落地;二是要以节能减排和高效生产作为智能工厂建设目标,从而实现工业智造的“双轮驱动”。

在“双碳”目标指引下,2021年4月,国家有关部门研究了《有色金属行业碳达峰实施方案》提出:到2025年有色金属行业力争率先实现碳达峰,2040年力争实现减碳40%。为达成这一指标,有色金属领域的物料成分必须实现在线检测,方可满足低碳化、清洁化、高效化的生产发展需求。

以感知为基的光谱检测,助力工业流程品效合一。金星智控积极响应智能制造发展战略,推出了GS-LIBS2X00Y系列产品(以下简称为“GS-LIBS产品”),打造环境友好型有色金属产业制造新格局。

作为国内冶金绿色转型的探索者,金星智控如何破局传统离线检测取样的局限性?又是怎样攻克复杂工况影响校正、光电设备稳定运行等行业技术难题,最终实现工业冶炼过程物质元素在线成分检测?请和笔者一起一探究竟。

成分感知是迈向智能制造的第一步

GS-LIBS产品是基于激光诱导击穿光谱(LIBS)技术,使用高能量激光光源,将分析材料表层元素激发成等离子体,随后通过光谱系统和检测系统分析等离子体发射光谱。顾名思义就是通过GS-LIBS产品为冶金过程中物质检测环节装上“眼睛”和“大脑”。

目前,金星智控已实现工业冶炼过程中成分在线快速检测。其中在有色金属铜冶炼过程中的“高温熔体冰铜、炉渣在线检测领域”及“铜精矿在线检测领域”应用尤为突出。以实现工业制造流程数据的互联互通、业务协同联动及决策的动态优化为目标,最终助力流程工业智能化、数字化、安全化、绿色化。

高温熔体冰铜、炉渣在线检测领域

△铜陵有色金冠铜业、江西铜业贵冶冰铜检测现场

造锍熔炼是铜火法冶炼的关键工序,冰铜的品位和炉渣的成分信息反映了冰铜的质量、炉况的稳定性和能耗水平,在线检测并监控铜锍的质量信息是保证冶炼产品规格、提升产品质量和优质率的重要途径。

△铜陵有色金冠铜业炉渣、白银有色炉渣检测现场

在高温熔体冰铜、炉渣节点处安装GS-LIBS产品,实现成分在线检测。长期困扰铜冶炼的冰铜、炉渣成分检测滞后的问题彻底得以解决,为闪速炉稳定工艺指标、降低生产成本提供了重要支撑,同时也极大提升了低品位物料的使用比例,降低了下游阳极炉的天然气消耗量。

铜精矿在线检测领域

当前,铜冶炼过程存在原料成分波动频繁、关键参数无法实时检测等问题,造成冰铜和炉渣成分呈现出高动态特性,对冶炼过程极为不利。结合我国目前铜矿资源环境约束日益增强的现状,在实现“双碳战略”背景下,亟需研究铜冶炼过程原料质量信息在线检测方法来监控生产炉况,实现冶炼过程高效运行控制和绿色低碳生产。

将GS-LIBS产品安装在熔炼车间铜精矿输送皮带上方,检测样品为精矿粉末样品,设备安装后,可在平时皮带运行过程中,直接对精矿粉末进行光谱采集并分析,测出精矿粉末中的相关物质成分。

△白银有色熔炼车间铜精矿配料生产

在GS-LIBS产品的加持下,可检测入炉前精矿中的Cu、Fe、S、SiO2、Pb、Zn、Ca等成分的含量,结合工艺控制模型,助力铜精矿配料工艺优化,应用现场无需人员值守、无需取样制样,秒级响应,一键启动即可完成检测。

6大优势破解流程工业检测密码

金星智控通过GS-LIBS产品助力有色行业实现铜精矿在线检测领域及高温熔体冰铜、炉渣节点生产环节的智能化和信息化,提升铜冶炼的生产效率、产品质量,实时获得过程物料信息、提升工艺调控效率,全面提升铜冶炼运转效率和管理水平。主要依托以下六大产品优势:

快速

无需取样制样,实现一键检测、秒级响应。

准确

连续数千点检测,与工艺状况吻合度更高。

全面

可获取精确成分、时间变化趋势等全方位信息。

可靠

检测技术保障过硬,可用于高温、粉尘等恶劣环境。

省心

先进智能校准算法,保障设备维护量小。

安全

无辐射、少耗材,避免现场人员熔体喷溅场合取样。

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“哪怕前路也有尽头,但是没关系,我遇见过一帮同路人,我们能同路,因为我们都可以向着一个铜墙铁壁的结果冲过去,却不改道路。”消失宾尼在书中谈到团结是构筑“铜墙铁壁”的基本元素。

对于当今高端精密仪器制造领域的建设者们来说,由于行业特殊性的要求,仪器制造商往往选择细分赛道全力攻坚,在专精特新的道路上破障前行。面对国外的资本贸易封锁及“实体清单”等现状,唯有团结一心构筑铜墙铁壁打破技术垄断,方能为中国国民经济支柱产业良性发展贡献自己的力量。

金星智控将持续助力国民经济支柱产业生产安全化、数字化、智能化、绿色化。在推进高端精密仪器国产化的进程中,金星智控愿与合作伙伴一起,秉承“同创共享、携手共赢”合作理念,为工业领域提供专业服务,打造工业精品,形成特有技术,持续开拓创新。（通讯员：陈彤）

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