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

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 22-11-00335

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

Руководитель Дли Максим Иосифович, Доктор технических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" , г Москва

Конкурс №68 - Конкурс 2022 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 01 - Математика, информатика и науки о системах; 01-220 - Математическое моделирование технических систем

Ключевые слова технологическое оборудование, аппарат окомкования, руднотермическая печь, мелкодисперсное рудное сырье, интеллектуальные системы и технологии, интеллектуальный анализ данных, энергоресурсоэффективность, инжиниринг, цифровизация

Код ГРНТИ50.03.03

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
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.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Бобков В.И., Дли М.И., Рубин Ю.Б. Influence of the conditions of internal heat exchange on the process of thermal decomposition of carbonates in iron ore raw materials CIS Iron and Steel Review, Vol. 24. pp. 4–8 (год публикации - 2022)
10.17580/cisisr.2022.02.01

2. Мешалкин В.П., Бобков В.И., Дли М.И., Орехов В.А. Heat Conductivity of a Composite Phosphate Ore Material with Reacting Carbonate Inclusions Theoretical Foundations of Chemical Engineering, Vol. 56, No. 6, pp. 971–977 (год публикации - 2022)
10.1134/S0040579522060112

3. Дли М.И., Синявский Ю.В., Рысина Е.И., Василькова М.А. A method for classifying mixing devices using deep neural networks with an expanded receptive field Journal of applied informatics, Vol.17, No.5, pp.51-61 (год публикации - 2022)
10.37791/2687-0649-2022-17-5-51-61

4. Орехов В.А., Бобков В.И., Панченко С.В. Разработка информационной системы расчета, накопления информации и паспортизации теплофизических свойств фосфоритов Программные продукты и системы, Т. 35. № 3. С. 502–508 (год публикации - 2022)
10.15827/0236-235X.139.502-508

5. Мешалкин В.П., Бобков В.И., Дли М.И., Гарабаджиу А.В., Панченко С.В., Орехов В.А. Experimental studies of physicochemical process of heating ore phosphorites Ros. Khim. Zh., V. 66. N 3. P. 1322. (год публикации - 2022)
10.6060/rcj.2022663.3

6. Орехов В.А., Бобков В.И. Экспериментальная методика исследования кинетики термической декарбонизации при наличии градиентов температур в исследуемых образцах Тепловые процессы в технике, Т. 14. №6. С. 261–267 (год публикации - 2022)
10.34759/tpt-2022-14-6-261-267

7. Орехов В.А., Бобков В.И., Дли М.И. Анализ температурно-концентрационной зависимости термических деформаций фосфоритов при нагреве Известия Санкт-Петербургского государственного технологического института (технического университета), №62 (88). С. 95-99. (год публикации - 2022)
10.36807/1998-9849-2022-62-88-95-99

8. Бобков В.И., Орехов В.А. Исследование аэродинамики полифракционного слоя рудного сырья Успехи современного естествознания, № 9. С. 67-72 (год публикации - 2022)
10.17513/use.37894

9. Булыгина О.В.,Прокимнов Н.Н. Application of bacterial optimization algorithms for selecting a site to construct a tank park on the main oil pipeline Journal of Applied Informatics, vol.17, no.5, pp. 34-40. (год публикации - 2022)
10.37791/2687-0649-2022-17-5-34-40

10. Бобков В.И., Орехов В.А. Особенности проведения экспериментального обследования температурного режима функционирования обжиговой конвейерной машины Успехи современного естествознания, Успехи современного естествознания (год публикации - 2022)
10.17513/use.37915

11. Бобков В.И., Орехов В.А. Особенности методики определения теплофизических свойств фосфоритового агломерата Современные наукоёмкие технологии, . № 10-1. С. 59-63. (год публикации - 2022)
10.17513/snt.39346

12. Орехов В.А., Бобков В.И. Исследование электропроводности фосфоросодержащего рудного сырья при термической обработке Научный потенциал молодежи и технический прогресс: материалы V Всероссийской научно-практической конференции, С. 45-46. (год публикации - 2022)

13. Орехов В.А., Бобков В.И Информационная система паспортизации теплофизических и химико-технологических свойств фосфоритов в цепях поставок рудного сырья Тенденции развития логистики и управления цепями поставок. Сборник статей III Международной научно-практической конференции., С. 109-114. (год публикации - 2022)

14. Орехов В.А., Бобков В.И. Особенности энергетической эффективности отражательной плавки окомкованного фосфатного сырья Приоритетные направления развития науки и технологий: доклады XXXI международной научно-практической конференции, С.211-212 (год публикации - 2022)

15. Орехов В.А., Бобков В.И., Дли М.И. Определение температурной зависимости теплоёмкости и теплопроводности фосфоритов решением инверсной задачи теплопроводности Математические методы в технологиях и технике, № 10. С. 7-10 (год публикации - 2022)
10.52348/2712-8873_MMTT_2022_10_07

16. Дли М.И., Пучков А.Ю., Рысина Е.И. Интеллектуальные алгоритмы анализа разнородной информации Универсум, г. Смоленск, 215 с. (год публикации - 2022)

17. Бобков В.И., Чибисов В.А, Канищев М.В. Определение потенциала энергосбережения в энергоёмкой установке первичной переработки нефти Энергобезопасность и энергосбережение, №6, С.31-37. (год публикации - 2022)

18. Бобков В.И., Никифоров В.А., Панченко С.В. Особенности гидродинамики и тепломассопереноса при активизации химико-энерготехнологических процессов восстановления в коксовой зоне руднотермической печи Успехи современного естествознания, №12, С.148-154. (год публикации - 2022)
10.17513/use.37963

19. Бобков В.И., Булыгина О.В., Верейкина Е.К. Using population algorithms to optimize the temperature regime of roasting phosphorite pellets Прикладная информатика, Vol.17, No.6, pp.94-101. (год публикации - 2022)
10.37791/2687-0649-2022-17-6-94-101

20. Пучков А.Ю., Дли М.И., Прокимнов Н.Н., Шутова Д.Ю. Многоуровневые алгоритмы оценки и принятия решений по управлению комплексной системой переработки мелкодисперсного рудного сырья Прикладная информатика, Т. 17. № 6. С. 102–121. (год публикации - 2022)
10.37791/2687-0649-2022-17-6-102-121

21. Пучков А.Ю., Дли М.И., Прокимнов Н.Н., Соколов А.М. Интеллектуальная модель управления рисками нарушения характеристики электромеханических устройств в многостадийной системе переработки рудного сырья Прикладная информатика, Т. 18. № 1. С. 22–36. (год публикации - 2023)
10.37791/2687-0649-2023-18-1-22-36

22. Булыгина О.В. Процедура подбора площадки для строительства нефтяного резервуарного парка с использованием алгоритмов роевого интеллекта Энергетика, информатика, инновации – 2022: сборник трудов XII Международной научно-технической конференции., Т.1, С.153-156 (год публикации - 2022)

23. Курилин С.П., Пучков А.Ю., Шутова Д.Ю., Окунев Б.В. Разработка метода и моделей управления рисками нарушения характеристик электромеханических систем Энергетика, информатика, инновации – 2022: сборник трудов XII Международной научно-технической конференции, Т.1, С.178-188 (год публикации - 2022)

24. Орехов В.А., Бобков В.И. Анализ геометрических характеристик полифракционного плотного слоя рудных материалов Энергетика, информатика, инновации – 2022: сборник трудов XII Международной научно-технической конференции, Т.1, С.204 -207. (год публикации - 2022)

25. Мешалкин В.П.,Бобков В.И., Дли М., Гарабаджиу А.В., Панченко С.В.,Орехов В.А. Experimental Studies of the Physicochemical Process of Heating Ore Phosphorites Russian Journal of General Chemistry, Vol.93, No.3, pp.686–693. (год публикации - 2023)
10.1134/S1070363223030234

26. Мешалкин В.П.,Орехов В.А.,Дли М.И.,Бобков В.И. A Study of the Influence of the Thermal Conductivity Coefficient of Phosphate Ore Raw Materials on the Efficiency of the Chemical– Power Technological Process of Roasting in a Dynamic Dense Multilayered Mass Theoretical Foundations of Chemical Engineering, Vol. 57, No. 3, pp. 248–254. (год публикации - 2023)
10.1134/S0040579523030119

27. Мешалкин В.П., Бобков В.И., Дли М.И., Орехов В.А., Чистякова Т.Б. Algorithm for Processing Data on the Thermophysical Properties of Phosphorites by Solving the Inverse-Coefficient Heat-Conduction Problem Theoretical Foundations of Chemical Engineering, Vol. 57. No. 1. pp. 14–19. (год публикации - 2023)
10.1134/S0040579523010104

28. Орехов В.А.,Бобков В.И., Моргунова Э.В. Features of the Method for Solving the Inverse Problem for Determining the Heat Capacity and Thermal Conductivity of Phosphate Ore Raw Materials AIP Conference Proceedings, 2999(1), 020055 (год публикации - 2023)
10.1063/5.0158354

29. Борисов В.В., Бобков В.И. Булыгина О.В. Optimization of operation modes of the roasting conveyor machine using the coevolutionary algorithm of cuckoo search 2023 International Russian Automation Conference (RusAutoCon, pp. 532-536 (год публикации - 2023)
10.1109/RusAutoCon58002.2023.10272836

30. Пучков А. Ю., Дли М. И., Прокимнов Н. Н., Соколов А. М. Интеллектуальная модель управления рисками нарушения характеристик электромеханических устройств в многостадийной системе переработки рудного сырья Прикладная информатика, Т. 18. № 1. С. 22–36. (год публикации - 2023)
10.37791/2687-0649-2023-18-1-22-36

31. Дли М.И., Пучков А.Ю., Прокимнов Н.Н., Окунев Б.В. Нечеткологическая модель многостадийной химико-энерготехнологической системы переработки мелкодисперсного рудного сырья Прикладная информатика, Т. 18. № 3. С. 92–104. (год публикации - 2023)
10.37791/2687-0649-2023-18-3-92-104.

32. Пучков А.Ю., Прокимнов Н.Н., Рысина Е.И., Шутова Д.Ю. Нейрорегулятор комплексной технологической системы переработки рудных отходов Прикладная информатика, Т. 18. № 5. С. 91–105. (год публикации - 2023)
10.37791/2687-0649-2023-18-5-91-105

33. Орехов В.А., Бобков В.И. Влияние условий внутреннего теплообмена на процесс термического разложения карбонатов в фосфорсодержащем сырье Тепловые процессы в технике., Т. 15. №4. С. 167-173. (год публикации - 2023)
10.34759/tpt-2023-15-4-167-173

34. Орехов В.А., Бобков В.И. Анализ теплофизических свойств мультикомпонентных печных газов в энерготехнологических системах термической подготовки и переработки фосфатного рудного сырья Энергобезопасность и энергосбережение, № 2. С. 50 -54. (год публикации - 2023)

35. Орехов В.А. Математическое моделирование процессов образования шлама в рудно-термических печах при переработке фосфатного рудного сырья Современные наукоемкие технологии, №7. С. 78-86. (год публикации - 2023)
10.17513/snt.39698

36. Бобков В.И., Быков А.А., Орехов В.А. Анализ литологических и гранулометрических характеристик мелкодисперсных рудных материалов для оценки потенциала их дальнейшей переработки Естественные и технические науки, №10 (185). С. 136-140. (год публикации - 2023)

37. Булыгина О.В. Использование алгоритмов роевого интеллекта для формирования содержания программ развития наукоемких отраслей Системный анализ в проектировании и управлении: сборник научных трудов XXVI Международной научно-практической конференции., С. 75-79. (год публикации - 2023)
10.18720/SPBPU/2/id23-460

38. Орехов В.А. Математическое моделирование совмещённого тепломассообменного процесса высокотемпературной обработки в цепи поставок рудного сырья Тенденции развития логистики и управления цепями поставок: сборник статей IV международной научно-практической конференции. Курск: Изд-во ЗАО «Университетская книга», С.149-153. (год публикации - 2023)

39. Пучков А.Ю., Дли М.И., Тиндова М.Г. Метод решения обратной задачи кинематики на основе обучения с подкреплением при управлении роботами-манипуляторами Прикладная информатика, Т. 18. № 6. С. 120–133. (год публикации - 2023)
10.37791/2687-0649-2023-18-6-120-133

40. Мешалкин В.П., Бобков В.И., Якименко И.В., Канищев О.А., Шинкевич А.И. Chromatographic Determination of the Concentration of Organochlorine Compounds in Crude Oil and Petroleum Products Theoretical Foundations of Chemical Engineering, Vol. 56, No. 5, pp. 638–643 (год публикации - 2022)
10.1134/S004057952205030X

41. Орехов В.А., Бобков В.И., Дли М.И. Обобщение исследований термических деформаций фосфоритов при обжиге Математические методы в технологиях и технике, № 3. С. 21-24. (год публикации - 2022)
10.52348/2712-8873_MMTT_2022_3_21

42. Дли М.И., Верейкина Е.К. Возможности и ограничения применимости поведенческих алгоритмов оптимизации в решении задач современных сложных систем Энергетика, информатика, инновации – 2024: Сборник трудов XIV Международной научно-технической конференции. Смоленск: Универсум, Т.3. С.77-81 (год публикации - 2024)

43. Булыгина О.В., Ярцев Д.Д., Зедаина А.В., Леднева О.В. Использование алгоритмов роевого интеллекта для определения состава мультипроекта Прикладная информатика, Т. 19, № 6, С. 44–58. (год публикации - 2024)
10.37791/2687-0649-2024-19-6-44-58

44. Булыгина О.В., Ярцев Д.Д., Прокимнов Н.Н., Верейкина Е.К. Направления гибридизации алгоритмов роевого интеллекта и нечеткой логики для решения оптимизационных задач в социально-экономических системах Прикладная информатика , Т. 19. № 5. С. 65–87 (год публикации - 2024)
10.37791/2687-0649-2024-19-5-65-87

45. Дли М.И., Бобков В.И., Орехов В.А. Description of the principle of construction of mathematical models of sludge formation processes in molten ore phosphorus-containing charges AIP Conference Proceedings, Vol.3154, Iss. 1, 020058. (год публикации - 2024)
10.1063/5.0201313

46. Пучков А.Ю., Дли М.И., Бобков В.И. Ensemble Neural Network 3D-CNN and LSTM in the Problem of Assessing the State of a Technological System for Processing Ore Waste 2024 International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing (ICIEAM), pp. 1001-1006 (год публикации - 2024)
10.1109/ICIEAM60818.2024.10554041

47. Бобков В.И., Дли М.И., Орехов В.А. Вычислительные особенности измерения эффективного коэффициента теплоотдачи в процессе сушки рудного фосфатного сырья Математические методы в технологиях и технике, № 1. С. 40-44. (год публикации - 2024)

48. Бобков В.И., Быков А.А., Незамаев С.В. Анализ технологических показателей переработки фосфоритовой руды для электровозгонки жёлтого фосфора Успехи современного естествознания, №3. С. 100-107 (год публикации - 2024)
10.17513/use.38236

49. Бобков В.И., Дли М.И., Орехов В.А., Незамаев С.В. Методы измерения эффективного коэффициента теплоотдачи при сушке дисперсных рудных материалов Известия Санкт-Петербургского государственного технологического института (технического университета), № 69(95). С. 102 – 106. (год публикации - 2024)
10.36807/1998-9849-2024-69-95-102-106

50. Дли М.И., Булыгина О.В. Оптимизация портфеля проектов с использованием модифицированного алгоритма «серых волков» Сборник научных трудов XII Международной научно-практической конференции "Интегрированные модели и мягкие вычисления в искусственном интеллекте: (ИММВ-2024)". Смоленск: Универсум., Т.1. С.341-349. (год публикации - 2024)

51. Дли М.И., Булыгина О.В., Малевич Е.П., Яшин Е.С. Инструменты государственного управления рисками инновационных проектов импортозамещения Путеводитель предпринимателя, Том 17, № 4, С.103-109. (год публикации - 2024)
10.24182/2073-9885-2024-17-4-103-109

52. Дли М.И., Пучков А.Ю., Максимкин М.В. Программная модель интеллектуальной системы управления сложными процессами переработки мелкорудного сырья Прикладная информатика, Т. 19, № 6, С. 96–112. (год публикации - 2024)
10.37791/2687-0649-2024-19-6-96-112

53. Дли М.И., Бобков В.И., Быков А.А., Кулясов Н.С. Experimental research of the regularities of iron-bearing ore desulfurization for the temperature conditions of liquid phase sintering CIS Iron and Steel Review, Vol. 28 , pp. 4–8. (год публикации - 2024)
10.17580/cisisr.2024.02.01

54. Балацкий Д.Е., Булыгина О.В. Оптимизация транспортных логистических процессов предприятия с использованием муравьиных алгоритмов Емельяновские чтения. Имитационное моделирование и системный анализ в управлении – 2024: Сборник трудов научного семинара. Смоленск: Универсум, Т.1, С.9-11 (год публикации - 2024)

55. Мешалкин В.П., Дли М.И., Бобков В.И., Быков А.А. Исследование кинетических процессов диссоциации сульфатов железосодержащей аглоруды Теоретические основы химической технологии, № 4, Т. 58, С. 403-412. (год публикации - 2024)
10.31857/S0040357124040017

56. Незамаев С.В., Быков А.А., Бобков В.И. Анализ технологических параметров системы очистки сточных вод фосфорного производства Вода: химия и экология, №2. С. 107-115. (год публикации - 2024)

57. Булыгина О.В., Тюкаев Д.А., Яшин Е.С. Оптимизация портфеля проектов импортозамещения наукоемкой продукции с использованием модифицированного алгоритма пчелиных колоний Бизнес. Образование. Право., № 2(67). С. 125—131. (год публикации - 2024)
10.25683/VOLBI.2024.67.984

58. Незамаев С.В., Бобков В.И. Расчет оптимального рецепта шихты фосфатного рудного сырья симплекс-методом Математические методы в технологиях и технике, № 8. С. 23-27. (год публикации - 2024)

59. Незамаев С.В., Шутова Д.Ю., Бобков В.И., Орехов В.А. Analysis of the aspiration system and gas cleaning for the cooling zone of the sintering machine for phosphorite ore E3S Web of Conferences, Vol.524, 03020 (год публикации - 2024)
10.1051/e3sconf/202452403020

60. Бобков В.И. Реализация эффективных численных методов и алгоритмов управления обжигово-конвейерными химико-энерготехнологическими системами Реализация эффективных численных методов и алгоритмов управления обжигово-конвейерными химико-энерготехнологическими системами: учебное пособие. Смоленск: Универсум, 172с. (год публикации - 2024)

61. Булыгина О.В., Дружинина В.А. Оптимизация портфеля проектов с помощью алгоритма «серых волков» и нечеткой кластеризации Энергетика, информатика, инновации – 2024: Сборник трудов XIV Международной научно-технической конференции. Смоленск: Универсум, Т.2, С. 20-23 (год публикации - 2024)

62. Дли М.И., Верейкина Е.К. Двухкритериальная модель классификации поведенческих алгоритмов Емельяновские чтения. Имитационное моделирование и системный анализ в управлении – 2024: Сборник трудов научного семинара. Смоленск: Универсум, Т.1, С. 12-14 (год публикации - 2024)

63. Бобков В.И., Артюхова П.А. Анализ возможности использования альтернативных газовых энергоносителей в горне обжиговой конвейерной машины Емельяновские чтения. Имитационное моделирование и системный анализ в управлении – 2024: Сборник трудов научного семинара. Смоленск: Универсум, Т.1, С.58-66. (год публикации - 2024)

64. Пучков А.Ю., Максимкин М.В., Зедаина А.В., Федулов Я.А. Модель оценки энергоресурсоэффективности процессов переработки мелкорудного сырья на основе дерева систем нечеткого вывода Прикладная информатика, №1 (год публикации - 2025)

Публикации

Аннотация результатов, полученных в 2024 году
1. Исследованы режимы функционирования теплоэнергетических установок в составе аппаратов окомкования и руднотермических печах ГОК и проведен анализ схем распределения тепловых потоков при переработке мелкодисперсного рудного материала. Разработана содержательная и математическая постановки задачи оптимизации теплоэнергетического технологического процесса обжига движущейся плотной многослойной массы окомкованного мелкодисперсного рудного материала в сложной теплоэнергетической установке конвейерной обжиговой машине как задачи дискретного динамического программирования, отличающаяся учетом пространственно-временной многостадийности процессов обжига движущейся многослойной массы, интенсивности процессов внутреннего влагопереноса, переувлажнения отдельных горизонтов плотного слоя и переменных управляющего потока газа-теплоносителя, что позволило повысить энергоэффективность посредством интенсификации тепло-массообменных высокотемпературных процессов прокалки и спекания. Критерием эффективности служил минимум себестоимости электрической и тепловой энергии, затрачиваемой на функционирование теплоэнергетических установок. 2. Выполнен анализ, обоснована возможность и проведена оценка эффекта (энерго- и ресурсоэффективности, производительности, техногенной безопасности, экологичности) от использования альтернативных источников энергии в аппаратах окомкования и руднотермических печах при переработке мелкодисперсного рудного сырья ГОК. Разработана содержательная постановка задачи реинжиниринга многостадийной химико-энерготехнологической системы переработки техногенного мелкодисперсного рудного сырья ГОК. Основной целью исследований, осуществляемых в рамках процедуры реинжиниринга, выступало определение параметров внедрения альтернативных источников энергии в аппаратах окомкования и руднотермических печах при переработке мелкодисперсного рудного сырья ГОК, обеспечивающих повышение энергоресурсоэффективности за счет оптимизации величины энергопотребления всех рассматриваемых многостадийных химико-энерготехнологических процессов, а не отдельных этапов. Была разработана обобщенная модель реинжиниринга химико-энерготехнологической системы переработки техногенного мелкодисперсного рудного сырья ГОК в нотации международного стандарта функционального моделирования IDEF0, конкретизированы параметры многостадийных химико-энерготехнологических процессов, используемых при проведении процедуры минимизации энерго- и ресурсопотребления. 3. Созданы интеллектуальные технологии моделирования и управления комплексными процессами переработки мелкодисперсного рудного сырья. В структуре разрабатываемых технологий моделирования применены современные методы искусственного интеллекта, такие, как глубокие искусственные нейронные сети различных архитектур (в том числе с реализацией механизма внимания), нечеткая логика, модели на основе роевого интеллекта, а также различные способы их ансамблирования. В основу интеллектуальных технологий моделирования был положен иерархический принцип построения, что обеспечило обработку информации различной степени детализации и форм представления, отражающую как количественные, так и качественные характеристики производственных процессов, а также ее использование на разных уровнях принятия решений в процессе управления комплексными процессами переработки мелкодисперсного рудного сырья. 4. Сформирована совокупность научно-технических и технологических решений по реинжинирингу процессов переработки мелкодисперсного рудного сырья, разработан поэтапный план совершенствования процессов переработки мелкодисперсного рудного сырья, базирующийся на предложенных в процессе реализации Проекта научно-технических и технологических решениях. Реализация поэтапного плана, являющегося отражением реинжиниринга процессов переработки мелкодисперсного рудного сырья, обеспечит повышение энергетической и ресурсной эффективности, будет способствовать снижению экологической нагрузки на окружающую среду и техногенной опасности производства. 5. Разработана обобщенная модель, а также основанный на ней интеллектуальный метод и инструментарий планирования производственных процессов переработки мелкодисперсного рудного сырья и логистических процессов по утилизации скопившегося в хвостохранилищах ГОК измельчённого рудного сырья с использованием биоинспирированных стохастических алгоритмов оптимизации и методов нечеткой логики. Разработаны оптимальные схемы возвратной (реверсивной) логистики на основе обобщенной модели производственных процессов переработки мелкодисперсного рудного сырья, учитывающие технологические ограничения задействованных агрегатов, таких как гранулятор, обжиговая машина конвейерного типа, агломерационная машина, руднотермическая печь. Применение комбинированных биоинспирированных стохастических алгоритмов позволило решать многомасштабные оптимизационные задачи при совершенствовании процессов утилизации измельчённых рудных отходов в области допустимых рабочих нагрузок технологических агрегатов по критерию энерго- и ресурсоэффективности при обеспечении техногенной и экологической безопасности.

Публикации

Возможность практического использования результатов
Результаты исследований, выполненных в соответствии с задачами Проекта, имеют большой потенциал практического применения для повышения энергетической и ресурсной эффективности технологических процессов переработки мелкорудного материала на горно-обогатительных комбинатах, а также для утилизации отходов переработки рудных материалов, что способствует снижению экологической угрозы территориям, прилегающим к этим комбинатам. Созданный при выполнении Проекта научно-технический задел в виде предложенных методов, алгоритмов и программ позволяет проводить реинжиниринг применяемых технологий переработки мелкодисперсного рудного сырья и создавать на этой основе новые технологические линии по производству ценного сырья для химической промышленности и других отраслей национальной экономики.