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隨著我國對礦產(chǎn)品需求的日益增長，礦產(chǎn)資源的開發(fā)規(guī)模達到了空前的程度。礦產(chǎn)資源經(jīng)過多年的高強度開采，高品位易選礦石儲量越來越少，低品位難選礦石的入選比例明顯上升，導致生產(chǎn)成本越來越高。另外，根據(jù)《中國礦產(chǎn)資源節(jié)約與綜合利用報告（2015）》顯示，我國廢石累計堆存量已超過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)智能礦石預選拋廢技術和裝備成為當務之急。

一、智能礦石預選拋廢技術及其意義

智能礦石預選拋廢技術是根據(jù)礦石中不同顆粒密度、形狀、厚度等物理特性的差異，通過X射線對顆粒進行逐一掃描后，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，對有用礦物具有初步富集效果。發(fā)展智能預選拋廢技術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粒尾礦的產(chǎn)出量，降低磨選成本、提升精礦品質，同時產(chǎn)生的廢石還可用于建筑材料，能顯著提高企業(yè)的經(jīng)濟效益和社會效益，改善環(huán)境狀況、延長尾礦庫的服務年限。

二、智能礦石預選拋廢技術與裝備的發(fā)展

預選拋廢技術發(fā)端于人工手選，通過礦石外觀顏色的差異挑選出目標礦物。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。隨著智能預選拋廢技術與裝備的發(fā)展，分選領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、稀有金屬礦以及長石、石英等非金屬礦。因此，為響應國家 “機械化換人，自動化減人”號召，以及企業(yè)踐行高質量發(fā)展戰(zhàn)略的需要，金環(huán)磁選開始研制智能礦石分選機。

三、智能礦石分選機

智能礦石分選機由贛州金環(huán)磁選設備有限公司與贛州有色冶金研究所有限公司聯(lián)合研制，是一款基于機器視覺、人工智能、選礦、光學、機械、電氣等專業(yè)技術融合的智能選礦裝備（見圖1）。

圖1 智能礦石分選機外觀示意圖

3.1工作原理

礦石經(jīng)過清洗（有的礦石無需清洗）分級由皮帶運輸至振動給料機，振動給料機通過機械振動將礦石鋪平至皮帶輸送器，礦石開始按3m/s速度運行，X射線源連續(xù)發(fā)出X射線，X射線動態(tài)探測器檢測不同區(qū)域X射線強度以成像，圖像傳輸至核心控制器進行圖像處理，處理后系統(tǒng)根據(jù)神經(jīng)網(wǎng)絡判別，輸出脈沖信號到驅動模塊，驅動模塊驅動氣閥陣列使相應氣閥執(zhí)行噴氣動作，高速氣流吹動礦石改變下落路徑，有用礦物和廢石分別落入不同的分選倉中，進而實現(xiàn)有用礦物和廢石的分離（見圖2）。

圖2 智能礦石分選機工作原理示意圖

3.2主要特點

1）人工智能識別分類，建立與人類主觀質量評估趨于一致的算法模型，綜合運用基于高速FPGA的深度模型，實現(xiàn)對物料的高速分級分類算法

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

3）先進的多層高速處理調度機制，根據(jù)高速處理中的實時性需求，中央調度器將多種算法動態(tài)部署于CPU,GPU,FPGA之間。既保持了識別的準確性，同時實現(xiàn)了分選的高速實時性

4）特有的基于時間序列的高速FPGA控制信號設計，保證了多處理器之間的時間精確同步

5）模塊化設計，給料系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)和分離系統(tǒng)等子系統(tǒng)可根據(jù)需求靈活動態(tài)組合

6）長壽命硬件設計，核心器件全進口，保障長期穩(wěn)定運行

7）采用專利降噪設計，降低設備運行中產(chǎn)生的振動和噪聲，抑制噪聲污染

8）智能診斷系統(tǒng)，實時動態(tài)對核心元件進行診斷分析預警，降低維護成本

9）一鍵運行按鈕，簡單易用

10）獨特的射線防護設計，電離輻射強度優(yōu)于國標要求數(shù)值，安全可靠

3.3適用領域與處理能力

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、稀有金屬礦以及長石、石英等非金屬的預選拋尾工藝，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，擴大產(chǎn)能，提質增效，降低選礦成本，實現(xiàn)礦山智能化生產(chǎn)。SIXS型裝備可分選10-100mm粒級范圍礦石，最大處理能力達240t/h。主要性能參數(shù)見表1。

表1 主要性能參數(shù)

3.4應用效果