Niewielki jak kserokopiarka, ale potężny w działaniu – skaner LSX 400, mobilna stacja analityczna opracowana przez naukowców Politechniki Krakowskiej, rewolucjonizuje przemysł górniczy. Dzięki zaawansowanej analizie rentgenowskiej pozwala precyzyjnie sklasyfikować urobek górniczy podczas sortowania wydobytych skał.
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 – wyjaśnia dr inż. Anna Romańska 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. Oszczędza się w ten sposób energię, którą trzeba by zużyć na kruszenie, mielenie czy flotację materiału skalnego. Znacznie minimalizowany jest również problem powstających w ten sposób odpadów poflotacyjnych.
Przygotowana przez Politechnikę Krakowską innowacyjna jednostka jest wielkości kserokopiarki. Analiza odbywa się poprzez umieszczenie materiału w odpowiedniej „szufladzie”.
– Procedura opiera się na dwóch rodzajach czujników: XRT analizują ilość pochłoniętego przez obiekt promieniowania, prezentując gęstość atomową materiału, tak jak w przypadku zdjęć RTG, z kolei 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 – tłumaczy Jakub Progorowic, dyrektor operacyjny firmy Comex, która zleciła realizację opracowania i wykonania prototypu wynalazcom Politechniki.
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%. Skanery miały już zastosowanie w analizie wielu surowców, między innymi węgla, magnezytów, fluorytów oraz rud metali takich jak: ruda ołowiu, cynku, miedzi czy złota.
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. Na politechnice przebadano też funkcjonalność prototypu urządzenia. 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. Wynalazek już teraz wykorzystują kopalnie m.in. w Szwecji, Kanadzie i Brazylii.
– Eksploatacja urządzenia odbywa się w instytucjach badawczych i uczelniach z obszaru geologii i górnictwa na całym świecie. Skaner pozwala na szybkie przesyłanie próbek urobku kopalnianego, zbadanie go, a następnie dostarczenie wyników badań z powrotem do kopalni i zaprogramowanie tamtejszych maszyn sortujących przy wykorzystaniu otrzymanych pomiarów – precyzuje dr inż. Anna Romańska.
Jej zespół ma już pomysł na to, aby przy pomocy sztucznej inteligencji rozwinąć opracowaną technologię analizy obrazu i zastosować ją w innych branżach niż górnicza, np. do segregacji produktów spożywczych oraz recyklingu. Naukowcy wraz ze studentami chcą zaprojektować urządzenie, które „powie”, jakie produkty spożywcze nadają się jeszcze do spożycia, a jakie elementy danego odpadu można wykorzystać do ponownego przetworzenia.
źródło: PK