Niepozorne urządzenie zmienia świat górnictwa!

Naukowcy Politechniki Krakowskiej i studenci z Międzywydziałowego Koła Naukowego Inteligentnej Integracji Innowacji PK stworzyli koncepcję, brali udział w opracowaniu projektu oraz budowie prototypu urządzenia, które służy do skanowania urobku górniczego. Dokonuje ono precyzyjnych analiz jakościowych i ilościowych materiału wydobywanego w kopalniach przy wykorzystaniu m.in. promieniowania rentgenowskiego o płaskiej geometrii wiązki (fan beam). Politechniczny skaner umożliwia analizę materiału w różnych technologiach rentgenowskich: XRT (transmisja rentgenowska) i XRF (fluorescencja rentgenowska). – Analiza uzyskanych wyników pozwala jednoznacznie powiedzieć, jaka jest procentowa zawartość danego materiału, np. cennych minerałów, w wydobytej bryle – mówi dr inż. Anna Romańska (na zdj.) z Wydziału Inżynierii Elektrycznej i Komputerowej Politechniki Krakowskiej, pod której kierunkiem powstawał wynalazek.

 

 

Wyniki analiz pozwalają na precyzyjne skonfigurowanie urządzeń sortujących pracujących w skali przemysłowej, których zadaniem jest odrzucenie nieużytecznych skał od wartościowego surowca. – Oszczędzamy w ten sposób energię, którą tracilibyśmy na kruszenie, mielenie czy flotację materiału skalnego. Znacznie minimalizujemy również problem powstających w ten sposób odpadów poflotacyjnych – mówi Jakub Progorowicz, dyrektor operacyjny firmy Comex, która zleciła realizację opracowania i wykonania prototypu wynalazcom Politechniki.

 

 

Firma dostarcza rozwiązania przemysłowe do kopalń i zakładów przeróbczych na całym świecie, a dzięki opracowaniu laboratoryjnego skanera mogła powiększyć ofertę skierowaną do uczelni wyższych i instytutów badawczych powiązanych z górnictwem i recyklingiem – Nasze maszyny sortują od kilkudziesięciu do kilkuset ton materiału kopalnego na godzinę, każdy przestój maszyny sortującej w celu wykonania badań zatrzymuje proces produkcyjny, na co często kopalnie nie mogą sobie pozwolić. Dzięki zastosowaniu skanerów LSX 400 badaniami ustawień będą mogli się zająć kompetentni naukowcy pracujący w instytucjach naukowych, a opracowane wyniki przesłać jako nastawy do przemysłu. Jak dotąd skanery LSX 400 miały już zastosowanie w analizie wielu surowców - między innymi: węgla, magnezytów, fluorytów oraz rud metali takich jak: ruda ołowiu, cynku, miedzi czy złota – wyjaśnia przedstawiciel firmy.

 

 

Przygotowana dzięki Politechnice Krakowskiej innowacyjna jednostka jest wielkości kserokopiarki. Analiza w niej odbywa się poprzez umieszczenie materiału w odpowiedniej “szufladzie”. – Procedura opiera się na 2 rodzajach czujników: czujniki XRT analizują ilość pochłoniętego przez obiekt promieniowania, prezentując gęstość atomową materiału, tak jak w przypadku zdjęć RTG. Z kolei czujniki XRF analizują widmo emitowane w wyniku uderzenia promieniowaniem rentgenowskim. Każdy pierwiastek emituje promieniowanie o unikalnej długości fali, co pozwala go łatwo zidentyfikować za pomocą omawianej metody – mówi Jakub Progorowicz.

 

 

Na podstawie danych uzyskanych z LSX 400 i wprowadzonych do urządzeń sortujących oddzielenie produktu od odpadu z urobku kopalnianego na poziomie kilkuset ton na godzinę odbywa się ze skutecznością 97-98%.

 

 

Projekt Politechniki podbija rynek technologii górniczych

 

 

Kluczowy dla powstania urządzenia był udział naukowców Politechniki Krakowskiej i studentów działających w ramach Międzywydziałowego Koła Naukowego Inteligentnej Integracji Innowacji. – Cała praca koncepcyjna i analityczna nad urządzeniem została wykonana na Politechnice Krakowskiej. Tu odbyła się ocena ergonomii urządzenia oraz rozmieszczenia osłon radiologicznych, ocena rozmieszczenia czujników względem wiązki promieniowania X i badanych obiektów czy sposobu podawania materiału badawczego – mówi Jakub Progorowicz.

 

 

Politechnika przebadała też funkcjonalność prototypu urządzenia, wykonanego według jej wytycznych. Zespół dr inż. Anny Romańskiej i pracujących pod jej kierunkiem studentów dopracował maszynę w taki sposób, aby była gotowa do bezpiecznej pracy. Comex wyposażył ją w oprogramowanie niezbędne do zasadniczej eksploatacji – Ta będzie odbywać się w instytucjach badawczych i uczelniach z obszaru geologii i górnictwa na całym świecie. Ulokowanie urządzenia w instytucji naukowej na terenie danego kraju - np. w Brazylii - pozwala na szybkie przesyłanie próbek urobku kopalnianego w to miejsce, zbadanie go, a następnie przesłanie wyników badań z powrotem do brazylijskiej kopalni i zaprogramowanie tamtejszych maszyn sortujących przy wykorzystaniu otrzymanych pomiarów – mówi dr inż. Anna Romańska.

 

 

Skąd idea, by to jednostka badawcza była kluczowym elementem wdrażania technologii na szerszą skalę?  – Dzięki takiemu systemowi jednostki naukowe i uczelnie integrują się z zakładami przemysłowymi. Naukowcy są pierwszą linią kontaktu jako dysponenci technologii, realizują wstępne badania, walidują technologię pod kątem możliwości zbadania danego materiału i pomagają nam nawiązać kontakt z nowymi, potencjalnymi klientami przemysłowymi, którzy chcieliby zastosować naszą technologię sortowania urobku u siebie – mówi Jakub Progorowicz.

 

 

Przykład idealnej synergii na linii nauka - biznes

 

 

Realizacja projektu została sfinansowana z funduszy unijnych za pośrednictwem Małopolskiego Centrum Przedsiębiorczości w ramach Bonu na Innowacje, który otrzymała firma Comex. Wykonawcą usługi badawczo-rozwojowej była spółka celowa Politechniki Krakowskiej Intech PK, a wraz z nią studenci i pracownicy uczelni. Intech PK pełni rolę pośrednika między uczelnią a otoczeniem biznesowym, wspierając naukowców w przekształcaniu wyników badań w produkty i usługi rynkowe.

 

 

Zespół projektowy urządzenia LSX 400 tworzyli: dr inż. Anna Romańska, opiekunka Międzywydziałowego Koła Naukowego Inteligentnej Integracji Innowacji, inż. Jakub Simka, przewodniczący Koła, mgr inż. Hubert Orlicki z Wydziału Informatyki i Telekomunikacji PK, dr inż. Mirosław Dechnik z Wydziału Inżynierii Lądowej PK.

 

 

– Współpraca Koła Naukowego Inteligentnej Integracji Innowacji oraz Wydziału Inżynierii Elektrycznej i Komputerowej Politechniki Krakowskiej z firmą Comex trwa od wielu lat. Na mocy podpisanej między nami umowy nasi studenci odbywają w firmie staże. Realizujemy dwa projekty we współpracy z uczelnianym  laboratorium studenckich innowacji FutureLab, które są związane z separacją urobku górniczego. Mamy artykuły naukowe w wysokopunktowanych czasopismach - będące efektem współpracy z firmą Comex - których współautorami są studenci. W tej chwili realizujemy wspólnie z firmą grant o wartości 6 milionów złotych na stworzenie przenośnych zakładów utylizacji hałd pogórniczych. W ramach jednego projektu pojawiają się kolejne pomysły, które generują kolejne okazje do współpracy – mówi dr inż. Anna Romańska.

 

 

Projekt LSX 400 też nie kończy swojej historii wraz z jego komercjalizacją. Zespół projektowy dr Romańskiej ma już pomysł na to, aby przy pomocy sztucznej inteligencji rozwinąć opracowaną technologię analizy obrazu i zastosować ją w innych branżach niż górnicza. – Realizujemy grant w ramach programu Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego “Studenckie koła naukowe tworzą innowacje” na zastosowanie tej technologii do segregacji produktów spożywczych oraz recyklingu. Chcemy zaprojektować urządzenie, które będzie nam „mówić” jakie produkty spożywcze nadają się jeszcze do spożycia, a jakie elementy danego odpadu można wykorzystać do ponownego przetworzenia – mówi dr inż. Anna Romańska.