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隨著我國(guó)對(duì)礦產(chǎn)品需求的日益增長(zhǎng)，礦產(chǎn)資源的開發(fā)規(guī)模達(dá)到了空前的程度。礦產(chǎn)資源經(jīng)過(guò)多年的高強(qiáng)度開采，高品位易選礦石儲(chǔ)量越來(lái)越少，低品位難選礦石的入選比例明顯上升，導(dǎo)致生產(chǎn)成本越來(lái)越高。另外，根據(jù)《中國(guó)礦產(chǎn)資源節(jié)約與綜合利用報(bào)告（2015）》顯示，我國(guó)廢石累計(jì)堆存量已超過(guò)400億噸，其中銅礦等開采產(chǎn)生的廢石占有較高比例，這些廢石中混有大量處在工業(yè)邊界品位的礦石。面對(duì)入選礦石品位低和廢石堆存逐年增多的現(xiàn)狀，開發(fā)智能礦石預(yù)選拋廢技術(shù)和裝備成為當(dāng)務(wù)之急。

一、智能礦石預(yù)選拋廢技術(shù)及其意義

智能礦石預(yù)選拋廢技術(shù)是根據(jù)礦石中不同顆粒密度、形狀、厚度等物理特性的差異，通過(guò)X射線對(duì)顆粒進(jìn)行逐一掃描后，形成不同灰度值的照片，系統(tǒng)根據(jù)圖像識(shí)別礦石從而分選出目的礦物顆粒的一種選礦方法。該方法多用于礦石的破碎階段，對(duì)有用礦物具有初步富集效果。發(fā)展智能預(yù)選拋廢技術(shù)可以提高資源的綜合利用率和提高入選礦石品位、減少礦石的入磨量和細(xì)粒尾礦的產(chǎn)出量，降低磨選成本、提升精礦品質(zhì)，同時(shí)產(chǎn)生的廢石還可用于建筑材料，能顯著提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，改善環(huán)境狀況、延長(zhǎng)尾礦庫(kù)的服務(wù)年限。

二、智能礦石預(yù)選拋廢技術(shù)與裝備的發(fā)展

預(yù)選拋廢技術(shù)發(fā)端于人工手選，通過(guò)礦石外觀顏色的差異挑選出目標(biāo)礦物。例如贛南的黑鎢礦企業(yè)，均采用人工手選黑鎢礦，需要投入大量的人力，工作效率低，人工強(qiáng)度大，生產(chǎn)成本高；另外，大部分礦山企業(yè)均采用全磨全選，效率低、能耗高，生產(chǎn)成本也是居高不下。隨著智能預(yù)選拋廢技術(shù)與裝備的發(fā)展，分選領(lǐng)域從黑鎢礦拓展到銻礦、錫礦、鉛鋅銀礦、銅礦、金礦、鉬礦等有色金屬、貴金屬、稀有金屬礦以及長(zhǎng)石、石英等非金屬礦。因此，為響應(yīng)國(guó)家 “機(jī)械化換人，自動(dòng)化減人”號(hào)召，以及企業(yè)踐行高質(zhì)量發(fā)展戰(zhàn)略的需要，金環(huán)磁選開始研制智能礦石分選機(jī)。

三、智能礦石分選機(jī)

智能礦石分選機(jī)由贛州金環(huán)磁選設(shè)備有限公司與贛州有色冶金研究所有限公司聯(lián)合研制，是一款基于機(jī)器視覺(jué)、人工智能、選礦、光學(xué)、機(jī)械、電氣等專業(yè)技術(shù)融合的智能選礦裝備（見(jiàn)圖1）。

圖1 智能礦石分選機(jī)外觀示意圖

3.1工作原理

礦石經(jīng)過(guò)清洗（有的礦石無(wú)需清洗）分級(jí)由皮帶運(yùn)輸至振動(dòng)給料機(jī)，振動(dòng)給料機(jī)通過(guò)機(jī)械振動(dòng)將礦石鋪平至皮帶輸送器，礦石開始按3m/s速度運(yùn)行，X射線源連續(xù)發(fā)出X射線，X射線動(dòng)態(tài)探測(cè)器檢測(cè)不同區(qū)域X射線強(qiáng)度以成像，圖像傳輸至核心控制器進(jìn)行圖像處理，處理后系統(tǒng)根據(jù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)判別，輸出脈沖信號(hào)到驅(qū)動(dòng)模塊，驅(qū)動(dòng)模塊驅(qū)動(dòng)氣閥陣列使相應(yīng)氣閥執(zhí)行噴氣動(dòng)作，高速氣流吹動(dòng)礦石改變下落路徑，有用礦物和廢石分別落入不同的分選倉(cāng)中，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)有用礦物和廢石的分離（見(jiàn)圖2）。

圖2 智能礦石分選機(jī)工作原理示意圖

3.2主要特點(diǎn)

1）人工智能識(shí)別分類，建立與人類主觀質(zhì)量評(píng)估趨于一致的算法模型，綜合運(yùn)用基于高速FPGA的深度模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)物料的高速分級(jí)分類算法

2）系統(tǒng)通用性強(qiáng)，可兼容不同尺寸物料、兼容不同幅寬，兼容不同給料速度

3）先進(jìn)的多層高速處理調(diào)度機(jī)制，根據(jù)高速處理中的實(shí)時(shí)性需求，中央調(diào)度器將多種算法動(dòng)態(tài)部署于CPU,GPU,FPGA之間。既保持了識(shí)別的準(zhǔn)確性，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了分選的高速實(shí)時(shí)性

4）特有的基于時(shí)間序列的高速FPGA控制信號(hào)設(shè)計(jì)，保證了多處理器之間的時(shí)間精確同步

5）模塊化設(shè)計(jì)，給料系統(tǒng)、檢測(cè)系統(tǒng)和分離系統(tǒng)等子系統(tǒng)可根據(jù)需求靈活動(dòng)態(tài)組合

6）長(zhǎng)壽命硬件設(shè)計(jì)，核心器件全進(jìn)口，保障長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行

7）采用專利降噪設(shè)計(jì)，降低設(shè)備運(yùn)行中產(chǎn)生的振動(dòng)和噪聲，抑制噪聲污染

8）智能診斷系統(tǒng)，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)對(duì)核心元件進(jìn)行診斷分析預(yù)警，降低維護(hù)成本

9）一鍵運(yùn)行按鈕，簡(jiǎn)單易用

10）獨(dú)特的射線防護(hù)設(shè)計(jì)，電離輻射強(qiáng)度優(yōu)于國(guó)標(biāo)要求數(shù)值，安全可靠

3.3適用領(lǐng)域與處理能力

適用于鎢礦、銻礦、錫礦、鉛鋅銀礦、銅礦、金礦、鉬礦等有色金屬、貴金屬、稀有金屬礦以及長(zhǎng)石、石英等非金屬的預(yù)選拋尾工藝，替代人工手選作業(yè)、全磨全選，可大幅提高粗選拋廢率，提高入磨品位，擴(kuò)大產(chǎn)能，提質(zhì)增效，降低選礦成本，實(shí)現(xiàn)礦山智能化生產(chǎn)。SIXS型裝備可分選10-100mm粒級(jí)范圍礦石，最大處理能力達(dá)240t/h。主要性能參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 主要性能參數(shù)

3.4應(yīng)用效果