科技日?qǐng)?bào)記者 吳葉凡 通訊員 楊為玥

一塊看起來(lái)平平無(wú)奇的石頭，經(jīng)過(guò)加工后能夠用于煉鋼、發(fā)電、造車(chē)……“點(diǎn)石成金”的關(guān)鍵一步，就是礦石加工。對(duì)礦石進(jìn)行加工在我國(guó)已經(jīng)有上千年的發(fā)展歷史，浮選則是礦石加工的重要環(huán)節(jié)，決定著礦物的最終品質(zhì)。

從亦步亦趨的“跟跑”到不斷創(chuàng)新的“領(lǐng)跑”，我國(guó)浮選裝備研制已走過(guò)50余年的歲月。在浮選裝備從無(wú)到有、從有到強(qiáng)的過(guò)程中，我國(guó)浮選裝備研究學(xué)術(shù)帶頭人、中國(guó)工程院院士、礦冶科技集團(tuán)有限公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“礦冶集團(tuán)”）首席科學(xué)家沈政昌作出了重大貢獻(xiàn)。

“在新一輪科技革命的浪潮下，浮選裝備也迎來(lái)了產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。”近日，沈政昌在接受科技日?qǐng)?bào)記者專(zhuān)訪時(shí)表示，要加快檢測(cè)儀表的研發(fā)工作，依托人工智能技術(shù)，推動(dòng)浮選裝備數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)型。

走出自己的浮選裝備研制道路

記者：請(qǐng)您介紹下什么是浮選技術(shù)？

沈政昌：浮選是一種根據(jù)礦物顆粒表面物理化學(xué)性質(zhì)的不同，從礦石中分離有用礦物的選礦方法。在我國(guó)古代，浮選法就已經(jīng)被用于金銀淘洗加工過(guò)程。古人利用金粉的天然疏水性及親油性，用沾油的鵝毛刮取浮在水面的金粉，使其與塵土等親水性的雜質(zhì)分離。

19世紀(jì)末，浮選作為一種選礦方法被明確提出。1904年，浮選設(shè)備在澳大利亞首次獲得工業(yè)應(yīng)用。100多年來(lái)，浮選技術(shù)得到了很大的發(fā)展，逐步實(shí)現(xiàn)了浮選機(jī)多樣化、系列化、大型化和自動(dòng)化。目前，世界上約有90%的有色金屬和50%的黑色金屬礦石采用浮選法處理。除了冶金，浮選還廣泛應(yīng)用于造紙、農(nóng)業(yè)、食品等行業(yè)。

記者：您是如何與浮選裝備領(lǐng)域結(jié)緣的？

沈政昌：我上學(xué)時(shí)對(duì)物理、化學(xué)兩個(gè)學(xué)科很感興趣。填報(bào)高考志愿時(shí)，我發(fā)現(xiàn)北京鋼鐵學(xué)院（現(xiàn)北京科技大學(xué)）有“物理化學(xué)”專(zhuān)業(yè)。作為一個(gè)農(nóng)村出身的孩子，我當(dāng)時(shí)對(duì)專(zhuān)業(yè)也不太了解，只覺(jué)得“物理化學(xué)專(zhuān)業(yè)”能夠既學(xué)物理，也學(xué)化學(xué)，就報(bào)了這個(gè)。

但錄取結(jié)果一出，我發(fā)現(xiàn)自己被調(diào)劑到了同校的礦山基建工程設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)。雖然沒(méi)去到自己的第一志愿，但我學(xué)習(xí)后發(fā)現(xiàn)，礦山機(jī)械領(lǐng)域和物理力學(xué)關(guān)聯(lián)性很強(qiáng)，我對(duì)此也很感興趣，就一直在這個(gè)領(lǐng)域?qū)W習(xí)。畢業(yè)后，我被分配到礦冶集團(tuán)，進(jìn)入浮選設(shè)備研究組，從此就與浮選裝備結(jié)緣，一直到今天。

記者：上個(gè)世紀(jì)，我國(guó)浮選裝備處在怎樣的發(fā)展階段？

沈政昌：我國(guó)在浮選設(shè)備研究方面起步較晚。直到20世紀(jì)50年代中期，才開(kāi)始仿制蘇聯(lián)的米哈諾布爾型浮選機(jī)。20世紀(jì)70年代，我們開(kāi)始自主研發(fā)浮選設(shè)備，陸續(xù)研制了4立方米、8立方米、14立方米容積的設(shè)備。當(dāng)時(shí)我們主要跟隨國(guó)外研究的腳步，處在“跟跑”階段。

那時(shí)的科研條件比較艱苦，實(shí)驗(yàn)室的各種測(cè)量手段都比較匱乏。我至今還記得，40多年前，剛工作的我跟著幾位老同志在湖北大冶做20立方米浮選機(jī)試驗(yàn)。大概是三月底的一天，天氣還很冷，為了測(cè)量浮選機(jī)內(nèi)的流場(chǎng)情況，幾位老同志輪流脫下衣服，直接跳進(jìn)浮選機(jī)內(nèi)，用身體感受流體狀態(tài)。這是我第一次直接感受到老一輩礦冶人的精神，這件事令我至今難以忘懷。

打破“跟跑”這一局面是在21世紀(jì)初。2001年，我國(guó)第一臺(tái)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的50立方米大型浮選機(jī)試驗(yàn)成功。在選礦理論和機(jī)械結(jié)構(gòu)等方面，這臺(tái)浮選機(jī)都走出了一條和國(guó)外浮選機(jī)不同的道路，不再是“亦步亦趨”。因此可以說(shuō)，這臺(tái)浮選機(jī)的研制成功，標(biāo)志著我國(guó)大型化浮選裝備與國(guó)際同行站在了同一梯隊(duì)。

實(shí)現(xiàn)從“有”到“強(qiáng)”的跨越

記者：初步實(shí)現(xiàn)“并跑”后，我國(guó)浮選裝備如何一步步達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平？

沈政昌：2010年前后，我國(guó)浮選裝備完全實(shí)現(xiàn)了與國(guó)外設(shè)備的“并駕齊驅(qū)”。當(dāng)年，我國(guó)200立方米和320立方米浮選機(jī)先后研制成功，打破了特大型浮選設(shè)備一直被西方少數(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家壟斷的局面。320立方米浮選機(jī)也是當(dāng)時(shí)世界上容積最大的浮選機(jī)。此外，我國(guó)在粗顆粒浮選機(jī)、細(xì)顆粒浮選機(jī)細(xì)分領(lǐng)域的設(shè)備研究上，也取得了很多進(jìn)展。

如今，我國(guó)已經(jīng)在很多領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)“領(lǐng)跑”。比如在國(guó)際上，我國(guó)是最早研制成功680立方米和800立方米浮選設(shè)備的國(guó)家�，F(xiàn)在國(guó)外還沒(méi)有800立方米浮選機(jī)。我們還成功研制了利用流態(tài)化原理進(jìn)行浮選的新型設(shè)備。通過(guò)它，我們可以提前把無(wú)用的脈石礦物剔除掉，降低后續(xù)處理過(guò)程的能耗，從源頭減量，推動(dòng)礦產(chǎn)資源的綠色低碳開(kāi)發(fā)。它也可以對(duì)尾礦進(jìn)行再回收，實(shí)現(xiàn)寶貴礦產(chǎn)資源的極致利用。

記者：我國(guó)已經(jīng)取得這些成就，為何還要不斷技術(shù)創(chuàng)新？

沈政昌：一方面，隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷發(fā)展，人們對(duì)礦產(chǎn)資源的需求量越來(lái)越大。從小汽車(chē)到手機(jī)，都離不開(kāi)礦產(chǎn)這一重要原材料。另一方面，現(xiàn)在礦產(chǎn)資源面臨逐漸貧雜化的問(wèn)題，資源稟賦較好的礦山基本枯竭。以磷礦為例，以前許多磷礦能達(dá)到30以上的品位，采出來(lái)基本上就可以直接用于生產(chǎn)磷肥，但如今大部分磷礦的品位連25、26都達(dá)不到�，F(xiàn)在新能源汽車(chē)發(fā)展速度很快，磷是制作電池的重要原料。資源越來(lái)越短缺，需求卻逐漸變大，面對(duì)這一矛盾，我們必須從工藝、裝備、藥劑、智能化等方面著手，不斷升級(jí)浮選裝備，提高生產(chǎn)效率。

記者：把浮選機(jī)容積做大難在哪里？

沈政昌：從幾立方米到現(xiàn)在的幾百立方米，這不是一個(gè)簡(jiǎn)單的放大或是把構(gòu)件尺寸做大的過(guò)程。以泡沫浮選過(guò)程為例，這是礦物與雜質(zhì)或一種礦物與另一種礦物分離的方法。無(wú)論多大的容積，我們都要保證浮選機(jī)內(nèi)部流體動(dòng)力學(xué)狀態(tài)相似，否則就不能形成有效礦化，目的礦物就沾不到礦化泡沫上。另外，當(dāng)?shù)V物附著到泡沫上之后，我們還得讓泡沫及時(shí)脫離礦漿。當(dāng)浮選機(jī)容積變化，這些關(guān)鍵難點(diǎn)都要重新研究試驗(yàn)。

需要強(qiáng)調(diào)的是，我們不斷把浮選機(jī)做大，是因?yàn)榈V山實(shí)際生產(chǎn)提出了這一研制需要，并非盲目求大。評(píng)價(jià)一臺(tái)浮選機(jī)最重要的指標(biāo)就是“合適”。一臺(tái)浮選機(jī)要切合所處礦山規(guī)模、礦石種類(lèi)，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益、綠色低碳、安全生產(chǎn)等方面的平衡。

記者：如今，我國(guó)浮選機(jī)已出口南非、澳大利亞等幾十個(gè)國(guó)家。在“走出去”的過(guò)程中，我國(guó)有沒(méi)有遇到困難？

沈政昌：在早期我們確實(shí)遇到了一些困難。在很多西方人眼里，中國(guó)人在設(shè)備研發(fā)等方面都不行。我記得有一次，澳大利亞的一個(gè)礦山本來(lái)決定引進(jìn)我們礦冶集團(tuán)的兩套裝備，但礦山后來(lái)更換的新經(jīng)理認(rèn)為兩套裝備都用中國(guó)的設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)太大，因此最后只用了一套。但投用后，他們發(fā)現(xiàn)，我們的設(shè)備無(wú)論在功耗、運(yùn)轉(zhuǎn)可靠性等方面，都優(yōu)于國(guó)外設(shè)備，而且價(jià)格不到國(guó)外的一半。

這次走出去的經(jīng)歷給了我們一些經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。比如浮選機(jī)里的電機(jī)，對(duì)方要求有澳大利亞的認(rèn)證。當(dāng)時(shí)我們這臺(tái)設(shè)備的大電機(jī)是有認(rèn)證的，就放心地簽合同了。沒(méi)想到用了快一年的時(shí)間后，對(duì)方突然找到我們，說(shuō)機(jī)器里面的幾個(gè)小電機(jī)沒(méi)有認(rèn)證，要求更換。雖然小電機(jī)的質(zhì)量是沒(méi)有問(wèn)題的，但是我們還是得按照合同支付違約金。吃一塹長(zhǎng)一智，這件事告訴我們，設(shè)備“走出去”，不僅要靠過(guò)硬的性能，也要摸清當(dāng)?shù)氐臉?biāo)準(zhǔn)執(zhí)行情況，符合當(dāng)?shù)貥?biāo)準(zhǔn)體系。

記者：萬(wàn)事開(kāi)頭難，今天礦冶集團(tuán)的浮選機(jī)已經(jīng)贏得了國(guó)際的認(rèn)可。

沈政昌：是的，我覺(jué)得這得益于改革開(kāi)放后，我國(guó)很多大企業(yè)在國(guó)外投資礦山，他們?cè)诋?dāng)?shù)厥褂脟?guó)產(chǎn)設(shè)備，起到了示范作用。可以說(shuō)沒(méi)有改革開(kāi)放，我們就沒(méi)有向國(guó)外展示的機(jī)會(huì)。下一步，我們要繼續(xù)擦亮中國(guó)浮選機(jī)這張名片，尤其要確保重要元器件、系統(tǒng)軟件的自主可控。

以科技創(chuàng)新促傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)

記者：當(dāng)前，全球新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革突飛猛進(jìn)。您認(rèn)為浮選裝備轉(zhuǎn)型升級(jí)的方向是什么？

沈政昌：新一輪科技革命的突出特征是數(shù)字化、信息化、智能化。浮選領(lǐng)域也不例外，提升裝備的數(shù)智化水平是我們未來(lái)科研的著力點(diǎn)之一。此前，我們提出了高性能大型浮選機(jī)發(fā)展路徑必須實(shí)現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)參數(shù)控制、工藝過(guò)程參數(shù)控制、浮選動(dòng)力學(xué)過(guò)程參數(shù)檢測(cè)和控制、信息化和運(yùn)維智能化等五個(gè)方面的整體發(fā)展。

同時(shí)，近年來(lái)國(guó)家加快礦業(yè)綠色低碳轉(zhuǎn)型發(fā)展，推進(jìn)綠色礦山建設(shè)。作為礦山生產(chǎn)的重要一環(huán)，我們也要努力推動(dòng)浮選裝備向高效化、綠色化、低碳化發(fā)展。高效化的目標(biāo)之一，就是實(shí)現(xiàn)資源的高效利用，即通過(guò)科技創(chuàng)新，把原本技術(shù)條件下難以選出的有用礦物“選出來(lái)”。

綠色化、低碳化的目標(biāo)則是減少資源消耗。就能耗來(lái)說(shuō)，以前選一噸銅，可能需要兩三度電，現(xiàn)在只需要不到一度電。別看這節(jié)約的一兩度電不起眼，現(xiàn)在一個(gè)大型礦山平均每天要處理幾萬(wàn)噸的礦石，因此在選一噸銅時(shí)能夠節(jié)約一度電，整體帶來(lái)的就是很大的收益。通過(guò)浮選裝備創(chuàng)新，我們不僅可以節(jié)約電能，還可以減少起泡劑、調(diào)整劑等藥劑的使用量，達(dá)到綜合的降碳節(jié)約。

記者：轉(zhuǎn)型升級(jí)是否帶來(lái)了新挑戰(zhàn)？

沈政昌：挑戰(zhàn)和機(jī)遇一定是并行的。在數(shù)智化轉(zhuǎn)型發(fā)展的過(guò)程中，我們面臨很多需要突破的難關(guān)。從外部看，現(xiàn)在地理位置較好、基礎(chǔ)設(shè)施相對(duì)完善的礦山，基本都面臨資源枯竭的現(xiàn)狀，目前主要開(kāi)展礦山土地復(fù)墾或是回填；大部分具備開(kāi)采條件的礦山，都位于較為偏遠(yuǎn)的山區(qū)，甚至是海拔四五千米的地帶，生產(chǎn)條件艱苦，電力、通訊等基礎(chǔ)設(shè)施不完善，不利于數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

從技術(shù)本身看，選礦過(guò)程離不開(kāi)對(duì)礦石、礦漿相關(guān)參數(shù)的檢測(cè)。但目前，包括各種傳感器在內(nèi)的檢測(cè)儀表，還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)礦山信息化、數(shù)字化的發(fā)展需求，離智能化就更遠(yuǎn)了。舉例來(lái)說(shuō)，現(xiàn)在行業(yè)檢測(cè)礦漿濃度、粒度、pH值等參數(shù)的方法還比較“粗糙”，有的工序要靠工人上手去摸、用眼去看，還處在憑經(jīng)驗(yàn)、憑感覺(jué)的階段。一些創(chuàng)新方法在實(shí)驗(yàn)室里表現(xiàn)不錯(cuò)，但難以應(yīng)用到現(xiàn)實(shí)的工業(yè)生產(chǎn)中。在實(shí)際生產(chǎn)中，這些方法給出的數(shù)據(jù)不太準(zhǔn)，可靠性比較差。因此，選礦過(guò)程還是離不開(kāi)人工操作，距離實(shí)現(xiàn)無(wú)人化、少人化、數(shù)字化生產(chǎn)，還面臨層層挑戰(zhàn)。

記者：為了推動(dòng)浮選裝備數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)型，您認(rèn)為應(yīng)如何破解這些難題？

沈政昌：推動(dòng)數(shù)智化轉(zhuǎn)型，是一個(gè)急不得也慢不得的過(guò)程。我認(rèn)為應(yīng)當(dāng)從以下兩個(gè)方面來(lái)扎實(shí)地逐步推進(jìn)。

第一，無(wú)論是數(shù)字化還是智能化，數(shù)據(jù)都是最基礎(chǔ)的要素。要把數(shù)據(jù)“拿出來(lái)”，檢測(cè)設(shè)備是關(guān)鍵。所以，我們要加快研發(fā)一批能夠精準(zhǔn)感知整個(gè)浮選過(guò)程的元器件。近年來(lái)，我們團(tuán)隊(duì)在這方面做了很多基礎(chǔ)性的工作，比如，研制了自動(dòng)充氣量測(cè)量?jī)x，礦漿相水下相機(jī)，氣泡負(fù)載率測(cè)量?jī)x和氣泡特征參數(shù)測(cè)試儀等自研儀表和裝置，實(shí)現(xiàn)了浮選過(guò)程復(fù)雜多相流環(huán)境下的測(cè)量和在線數(shù)據(jù)獲取。

第二，開(kāi)發(fā)行業(yè)大模型。目前，礦冶集團(tuán)針對(duì)礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)利用中的十個(gè)場(chǎng)景，開(kāi)發(fā)了十個(gè)大模型，其中一個(gè)就是浮選裝備的大模型。它可以用于解答各類(lèi)專(zhuān)業(yè)技術(shù)問(wèn)題，還可以把它用于浮選裝備的控制，提高操控的精準(zhǔn)度。

現(xiàn)在浮選裝備大模型用的算法和通用大模型基本相同。如果要讓行業(yè)大模型更了解行業(yè)，關(guān)鍵點(diǎn)還是數(shù)據(jù)。相比于其他領(lǐng)域，浮選裝備大模型數(shù)據(jù)相對(duì)完備，但很多底層數(shù)據(jù)仍是缺失的。所以，研發(fā)檢測(cè)儀器和開(kāi)發(fā)行業(yè)大模型，這兩步要相輔相成，協(xié)同推進(jìn)。

記者：您認(rèn)為實(shí)現(xiàn)浮選裝備高質(zhì)量發(fā)展，還需要注重哪些方面的問(wèn)題？

沈政昌：除了數(shù)字化、智能化、高效化、綠色化，我認(rèn)為還要注重技術(shù)創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新的深度融合。

比如黃金開(kāi)采�，F(xiàn)在很多金礦都位于地下，礦井深度能達(dá)到幾千米。按照慣例，人們通常把地下開(kāi)采的所有礦石都運(yùn)輸?shù)降孛嫔�，再進(jìn)行加工，這樣就造成了大量的資源消耗，因?yàn)榈V石中黃金含量不高，運(yùn)上來(lái)的大部分石頭都沒(méi)用。而如果我們能夠把浮選裝備直接置于地下，進(jìn)行初級(jí)加工，哪怕減少一半的礦石運(yùn)輸量，都能節(jié)約很多資源。

所以，浮選裝備技術(shù)的創(chuàng)新，要和礦山各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)、鏈條相結(jié)合、相匹配，實(shí)現(xiàn)體系化的創(chuàng)新協(xié)同發(fā)展，因地制宜發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力，這樣才能實(shí)現(xiàn)真正的高質(zhì)量發(fā)展。

【致青年科技人才】

青年人想要成才需要“盯住一件事”。每個(gè)人都是不完美的，不要因?yàn)樽约旱牟煌昝蓝�放棄，要找到自己的長(zhǎng)處。只有找到自己的長(zhǎng)處，才能堅(jiān)持下去，做成一些事。

此外，現(xiàn)在的社會(huì)，靠一個(gè)人單打獨(dú)斗是很難出成績(jī)的，一個(gè)團(tuán)隊(duì)、一幫人、一個(gè)平臺(tái)，可能比一個(gè)人的才華更重要，所以青年人要學(xué)會(huì)合作，重視團(tuán)隊(duì)的力量。

——沈政昌