Энергоресурсоэффективный инжиниринг сложных энергоёмких систем обогащения рудных материалов с использованием интеллектуального анализа данных в условиях цифровизации промышленности

Актуальность, масштаб и большая общественная значимость поставленной и решаемой в данном проекте фундаментальной научной проблемы инжиниринга сложных энергоёмких систем обогащения рудных материалов для повышения их энергоресурсоэффективности и создания интеллектуальных систем и технологий моделирования и управления комплексными процессами термической переработки мелкодисперсного рудного сырья определяются ее общенациональным характером. Так, неиспользуемые отвалы отходов обогащения руд (в виде мелкодисперсного сырья) горно-обогатительных комбинатов (ГОК) представляют собой безвозвратно теряемое в результате ветровой и водной эрозии минеральное сырье. Эти отвалы занимают большие площади, и в результате загрязнению подвержены территории, многократно превышающие площади земельного отвода ГОК, что оказывает существенное негативное техногенное воздействие на здоровье людей и природную среду. Существенным резервом, различные формы и способы использования которого планируется исследовать для повышения энерго- и ресурсоэффективности процессов переработки мелкодисперсного рудного сырья, является рекуперация тепловых потоков производства в ГОК. Очевидно, что решение поставленной в проекте проблемы невозможно без создания и развития интеллектуальных методов инжиниринга,цифровизации, а также технологий искусственного интеллекта для моделирования и управления комплексными процессами переработки мелкодисперсного рудного сырья. Таким образом, данный проект направлен на решение новой фундаментальной междисциплинарной проблемы энергоресурсоэффективного инжиниринг а сложных энергоёмких систем обогащения рудных материалов в условиях цифровизации промышленности, а также интеллектуальных систем и технологий моделирования и управления комплексными процессами переработки мелкодисперсного рудного сырья. Междисциплинарность и комплексность данного проекта обусловлена необходимостью проведения комплексных исследований и получения новых научных результатов в следующих областях исследования: - тепломассообменных и химико-энерготехнологических процессов в аппаратах окомкования и руднотермических печах в горно-обогатительной промышленности на основе многомасштабных цифровизированных моделей. Разработанные оригинальные цифровизированные модели тепловых и газодинамических процессов будут использованы для оптимизации режимов функционирования и управления действующими агломерационными машинами, а также расчётов параметров при их проектировании; - цифровизированного инжиниринга сложных энергоёмких систем обогащения руды на ГОК, с целью повышения их энергетических, технических, экологических и эксплуатационных характеристик на всех этапах жизненного цикла, в условиях существенной неопределенности воздействующих внутренних и внешних факторов; - интеллектуальных методов, моделей и технологий моделирования и управления комплексными процессами переработки мелкодисперсного рудного сырья, в том числе, нейросетевого, нечеткого, нейро-нечеткого и биоинспирированного анализа и цифровизированного моделирования сложных систем и процессов, интеллектуального управления рисками. Реализация и внедрение теоретических результатов проекта позволит: обеспечить эффективную переработку и утилизацию скопившегося в хвостохранилищах ГОК измельчённого рудного сырья; увеличить степень его преобразования в конкурентоспособную продукцию с высокой добавленной стоимостью; значительно снизить объем финансовых средств, направляемых на захоронение отходов ГОК и, в итоге, вовсе обеспечить ликвидацию хвостохранилищ и полигонов; снизить негативное техногенное воздействие на здоровье и качество жизни населения, а также на окружающую среду. Сформулированные на основе результатов теоретических исследований и цифровизированного инжиниринга предложения по повторному использованию вторичных тепловых потоков в многокамерных обжиговых машинах конвейерного типа, агломерационных машинах и руднотермических печах позволят повысить энерго- и ресурсоэффективность процессов переработки мелкодисперсного рудного сырья в горнообогатительной промышленности. С другой стороны, обеспечение требуемых энергетических, технических и эксплуатационных характеристик на всём жизненном цикле сложных энергоёмких систем ГОК даст существенный экономический эффект, связанный с отсутствием прямых и косвенных потерь от остановки технологического оборудования, а также позволит управлять рисками и будет способствовать, в свою очередь, предотвращению техногенных нарушений, аварий и катастроф. Созданные интеллектуальные методы, цифровизированные модели и технологии моделирования и управления позволят предложить и реализовать совокупность научно-технических и технологических решений по энергоресурсоэффективному инжинирингу комплексных процессов переработки мелкодисперсного рудного сырья в сложных системах обогащения рудных материалов.