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了解智能光电选矿机 初探物联网色选机管理平台
2021/06/23 点击 2042 次

中国粉体网  随着我国对矿产品需求的日益增长,我国矿产资源开发规模达到空前的程度。不过,矿产资源经过多年的高强度开采,高品位易选矿石储量越来越少,低品位难选矿石的入选比例明显上升,导致生产成本越来越高。而且《中国矿产资源节约与综合利用报告(2015)》显示,我国废石累计堆存量已超过400亿t,除了铁、铜矿等开采产生的废石占有较高比例外,非金属类废石持续增加,其中混有大量处在工业边界品位的矿石。如此,探索矿石预选富集技术﹐就成为选矿工艺技术革新的主要研究方向。

 

近年来﹐智能光电选矿技术,已在矿石预选抛废领域得到了广泛应用,成为提升选矿技术,经济指标的重要手段。21世纪以来,人工智能AⅠ算法等前沿科技在智能光电选矿领域得到充分应用,XRF(表面辐射)、XRT(透射技术)、激光诱导﹑微波技术﹐以及单面图像﹑双面图像色选等智能光电选矿技术,均得到了快速发展和工业应用。其中XRT(透射技术)和图像色选技术,以其广泛的适应性,已成功应用于有色金属﹑非金属和煤炭等矿种预选抛废,成为智能光电选矿机技术的主流解决方案。


安徽中科光电色选设备


 一、智能光电选矿机技术路线与工作原理

 

智能光电选矿机,无论是高清智能图像选矿机(色选机)还是X射线智能选矿机,其设备的主要构成分为四大模块:振动布料系统、X射线透射检测系统(高清图像识别系统)、计算机软件算法系统、气动矿废分离系统。

 

(1)布料系统:由给料机、溜槽、皮带运输组成,两级缓冲式给料,矿物在给料系统的作用下形成单层平铺的状态经过检查系统,在保障分拣效果同时处理量最大化。

 

(2)检测系统:X射线透射检测系统由射线发生器及射线接收器组成,矿石识别精度可达0.4mm,360度整体积内无死角搜索矿石内部;高清图像识别系统由高亮光源和高清数码相机组成,可以通过矿石表面特征对矿石进行高清成像。

 

(3)算法系统:通过研究矿石的颜色、纹理、光泽、大小、厚度、密度、原子序列等不同特征信息,针对性地构建矿石的分选训练模型,实现海量矿石数据的高速、准确识别。

 

(4)分离系统:设备硬件控制部分由工控机、高速控制器、继电器等重要原件组成,通过算法优化可实时动态全自动喷射分离矿废。


 

光电智能选矿矿废分离原理示意图

 

智能光电选矿机,通过矿石颜色、纹理、光泽、大小、密度、厚度、原子序列等不同特征信息,针对性选择色选(高清图像识别)或X射线穿透(XRT)技术,精确探测矿石表面特征值(颜色、纹理、光泽等),或矿石密度特征值(大小、密度、厚度)和相关组分(原子序列)对X射线反应差异性,采用AI算法处理有效矿石数据信息,数据传输至气动矿废分离系统的电磁阀,全自动智能喷射装置可精准分离矿石和废石,实现含脉矿物实时、智能、精准分选。

 

二、矿石表面特性与光电选矿技术选择

 

矿石表面特征明显的矿石,矿废之间有较为显著的颜色、纹理、光泽差别,如黑钨矿、部分锑矿及碳酸钙、石英、磷等非金属矿种,推荐选用色选(高清图像识别)技术进行分选。

 

矿石表面特征不明显的大多数矿种,如铜、铅锌、钨、锡、锑、钼、金银、硫、萤石、长石、煤等,需要精确探知矿石内部,才能准确将矿废区分,推荐选用X射线穿透技术( XRT),利用矿石密度特征值(大小、密度、厚度)和相关组分(原子序列)对X射线反应差异性进行矿废分选。

 

针对部分矿山有回收脉石中有价非金属矿物如石英等的需求,可以考虑X射线穿透(XRT)技术和色选(高清图像识别)技术的联选工艺。先用X射线穿透(XRT)技术将矿石选出,在利用色选(高清图像识别)技术将脉石里面的石英或其他有价资源选出。如,赣州地区石英脉型黑钨矿。大量采用此工艺,取得了良好的回收效果,章源钨业等10余家矿山实现了工业应用。

 

值得一提的是,近两年大家都在谈色选机市场趋于成熟,目前是由高增长向成熟期过渡。不过,矿石色选属于一个新兴细分领域,设备和技术在多矿种有较大利用价值,产品研发生产过程中创新空间值得挖掘。另外,从矿山企业需求一端来看,高品位易选矿石储量越来越少,利用率有上升空间;低品位难选矿石的入选比例明显上升,生产成本越来越高,降本需求增大。

 

三、物联网色选机管理平台研究

 

基于物联网的色选机远程数据采集、监控系统是一个结合先进智能控制、传感技术、CCD技术、计算机技术、网络通信技术和Web GIS技术的企业级色选管理平台。

 

(1)色选设备监控终端企业

 

色选设备的物理组成部分主要包括喂料机构、分离机构、光电检测机构、信号处理系统以及人机界面五个部分。其中远程监控平台涉及到的硬件参数主要来自CCD相机和主控板两个部分。

 

(2)云服务器端

 

云服务器端是系统实现的中枢模块,负责终端设备的连接、维护,指令信息的存储、处理等。

 

(3)客户端

 

客户端系统充分体现了系统多元可视化的操作理念。它为用户提供了多元化的监控操作平台,除了图中列出的设备外,还可外联复印件、打印机、传真机、摄像头和大屏幕等辅助外设。通过调用百度地图Web服务API,同时加载地图与色选设备及其标注信息,用户可以实现随时随地监督设备的生产加工及参数调整,提供最优的操控体验。

 

客户端实时监控模块与服务器之间采用因特网进行数据交互,平台同时还具有远程诊断、远程升级、设备档案、运维管理、数据分析等功能,生产管理效率得到进一步提升与保障。

 

物联网色选机管理平台服务能力与经济效益

 

(1)设备远程互联。实现色选设备互联在线运行,提高效率,节省矿企运作成本。

 

(2)实时大数据分析。对采集到的信息进行挖掘分析,指导客户优化加工工艺、提升客户使用价值。

 

(3)设备远程运维。为矿企解决设备维修难题,减少故障时间;实时远程服务降低设备制造企业人力成本,提高服务效率和能力。

 

结语:

 

近几年,中国分选装备发展迅猛,并已打破国外垄断,在国际市场占据了重要份额。不过,应用在矿石方面依旧算是新的细分领域,应当重视理论研究,增加创新应用。无论是控制芯片的研发与制造,还是图像处理算法,这两方面关键技术都需要掌握在自己手中。

 

参考来源:

苏方,等:基于物联网的多元可视化色选设备服务平台研究,合肥工业大学

第旺平等:智能光电选矿预选抛废技术研究及应用,赤峰中色白音诺尔矿业有限公司2021

吴志虎,矿石预选抛废技术与智能光电选矿设备选型要点,赣州好朋友科技有限公司

(来源:中国粉体网)


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