Разработка пермских учёных поможет обеспечить продбезопасность России
Продовольственная безопасность в настоящее время является важной проблемой для многих стран. От её уровня зависит стабильность и благополучие, в том числе и России. Особенно остро эта проблема встает в условиях множественных экономических и социальных санкций, наложенных на РФ зарубежными странами в последнее время. В этом смысле все большее значение приобретает производство калийных удобрений, повышающих урожайность и срок хранения продуктов питания.
Поэтому очень важно улучшать качество прикормки сельскохозяйственных культур, чтобы выращивать их более высокого качества, и в то же время, не теряя темпов производства. Учёные Пермского Политеха разработали технологию, которая позволит повысить объёмы производства и качество калийных удобрений.
Калийные руды добываются в России в основном в Верхнекамском промышленном районе на предприятиях ПАО «Уралкалий» и ООО «Еврохим – Усольский калийный комбинат».
Они перерабатываются в технический продукт – хлористый калий, который используется как удобрение, вносимое напрямую в почву. Также он используется и в других отраслях промышленности: химической, нефтехимической, пищевой, фармацевтической, оборонной. Кроме того, экспорт данной продукции обеспечивает нашу страну солидным количеством валюты даже в условиях санкций.
В цепочке основных технологических операций во время производства хлористого калия (добыча, транспортировка, дробление, растворение и другие) наиболее сложными являются стадии флотации, то есть обогащения калийных руд. В данном процессе смесь частиц с водой пропускают мелкие пузырьки воздуха, далее элементы определённых минералов собираются на поверхности в виде минерализованной пены. По её виду технолог по собственным ощущениям и опыту определяет, нужно ли добавить ещё реагентов или нет, что впоследствии сказывается на качестве удобрений. Иногда из-за человеческого фактора появляются разного рода проблемы, например, перерасход химических веществ, которые стоят очень дорого, или промедление с изменением подачи воздуха. Неправильные режимы, кроме прочего, ведут к неполной флотации и выбрасыванию ценного хлорида калия в отвалы, что влечет как экономический ущерб, так и экологический. Учёные ПНИПУ, в свою очередь, предлагают контролировать качество пены по видео.
«Важность исследования заключается в том, что оператор может наблюдать одновременно только одну флотационную машину, тогда как в отделении флотации их десятки. Решить эту проблему можно с помощью применения компьютерного зрения. Таким образом, снижается влияние фактора человеческой ошибки, когда оператор проводит операции, основываясь лишь на своём опыте и уровне внимания».
Андрей Затонский - заведующий кафедрой автоматизации технологических процессов Березниковского филиала Пермского Политеха
Определять состояние пены при помощи видео учёные предлагают путём распознавания и анализа бликов с поверхности пузырьков, формируемых точечным источником света. Для этого они создали комплекс алгоритмов по распознаванию самих пузырей и переходных процессов, возникающих в машине. Во время съёмки, программа по кадрам определяет состояние пены (цвет, плотность, количество и размер пузырьков и другие параметры), после чего даёт сигнал технологу о необходимости внести изменения. Исследователи провели экспериментальные видеосъёмки и установили, что данная разработка позволяет даже при плохих условиях съёмки и использовании камеры с низким разрешением достаточно хорошо определять технологические отклонения. Кроме сигнализации технологу, это, в перспективе, позволяет перейти к автоматическому управлению процессом, исключающему человеческие ошибки и запаздывания. В выигрыше, по мнению учёных, окажутся и экономика, и экология.
Благодаря разработке учёных Пермского Политеха, калийные предприятия смогут минимизировать человеческие ошибки при обогащении руд во время изготовления удобрений. Это поможет повысить объёмы производства и качество выпускаемой продукции, что позволит не только укрепить продовольственную безопасность России, но и обеспечить её позиции во всём мире.