XRT智能选矿机抛废率提升的研究与实践_黄舜昊.pdf

第 51 卷 2023 年第 2 期编辑安秀清分选42或呈微细粒包裹在脉石矿物中。(2)随着选厂处理能力的不断提升，铜粗精矿产率不断增加，导致再磨处理能力不足，经常出现吐矿、欠磨等问题，明显的工艺短板限制了铜回收率的进一步提升。(3)研究人员开展了从流程查定、工艺矿物学研究到浮选试验等方面的研究，最终确定了对铜粗精矿再磨分级系统实施闪速浮选技术改造方案。(4)YX-6 闪速浮选机接入选厂工艺流程后，有效解决了现有再磨作业的球磨机处理能力不足的问题，减轻了铜矿物过粉碎，为提高后续铜浮选作业效率提供了有力的保障。参考文献1胡为柏浮选 M北京：冶金工业出版社，1983：87-88.2许时矿石可选性研究 M2 版北京：冶金工业出版社，1989：47-51.3卫召，孙伟，张庆鹏，等细粒硫化铜矿与易泥化钙镁矿物的浮选分离 J有色金属工程，2017，7(4)：64-69.4谭明，冯天然，韩志彬，等YX-4 闪速浮选机在磨矿分级回路的工业试验研究 J有色金属(选矿部分)，2017(1)：74-77.5付浩闪速浮选工艺在某金矿选矿厂的应用 J世界有色金属，2018(12)：94-96.6杜艳清，李宏，余莹，等弓长岭选矿厂粗精矿搅拌磨再磨技术研究 J现代矿业，2021，37(11)：130-133.7陈贵民，陈桥，张福生，等闪速浮选回收磨矿-分级回路中金矿物试验研究 J中国资源综合利用，2019，37(9)：1-4.8孙传尧，史帅星，韩登峰，等充气机械搅拌式浮选机内浮选动力学过程分区模型 J中国矿业大学学报，2022，51(3)：412-418.9姚明钊，李强，张跃军，等高浓度浮选技术的发展与应用 J现代矿业，2016，32(4)：75-77.(收稿日期：2022-11-15)(修订日期：2022-11-28)XRT 智能选矿机抛废率提升的研究与实践黄舜昊，何鹏宇，彭真万 赣州好朋友科技有限公司江西赣州341000 摘要：抛废率是 XRT 智能选矿机的重要性能参数，通过图像分析可知降低矿石的重叠率可以提高抛废率。提出了增加均匀给料装置和降重叠图像处理算法以降低重叠率，并分别进行了模拟仿真和对比试验验证两方法的可行性。实际生产结果表明：拦截型分料挡板给料装置，有效提升了抛废率，抛废费率平均提升了 2.05 个百分点；降重叠图像处理算法虽然能降低矿石重叠率，但是抛废率未有明显提升，该算法在切缝数据压缩、喷射信号合成方面还有优化空间。关键词：XRT 智能选矿机；抛废率；重叠率；均匀给料装置；降重叠图像处理算法中图分类号：TD455+.9文献标志码：B文章编号：1001-3954(2023)02-0042-06Research and practice on enhancement of discarding ratio of XRT intelligent sorting machineHUANG Shunhao,HE Pengyu,PENG ZhenwanGanzhou HPY Technology Co.,Ltd.,Ganzhou 341000,Jiangxi,China Abstract：The discarding ratio is an important performance parameter of the XRT intelligent sorting machine,and the image analysis showed the reduction of the ore overlap ratio enhanced the discharging ratio.In addition,the addition of uniform feeding device and the algorithm of reducing the image overlap were 作者简介：黄舜昊，男，1990 年生，硕士，主要从事智能选矿机的技术研究与开发工作。DOI:10.16816/ki.ksjx.2023.02.005第 51 卷 2023 年第 2 期编辑安秀清分选43proposed to decrease the overlap ratio,and then the simulation and the comparison test were conducted to verify the feasibility of the two methods.Actual production results showed:the feeding device with interceptive distributing baffle effectively enhanced the discarding ratio,the discarding ratio averagely enhanced by 2.05 percentage points;although the algorithm of reducing the image overlap decreased the ore overlap ratio,the discarding ratio failed to be enhanced remarkably,which showed the algorithm was of optimization space in compression of kerf data and synthesis of jet signals etc.Key Words：XRT intelligent sorting machine;discarding ratio;overlap ratio;uniform feeding device;algorithm of reducing image overlap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，低品位难选矿石入选比例明显上升，导致生产成本越来越高1。同时，据中国矿产资源节约与综合利用报告(2015)显示，我国采矿废石累计堆存量已超过 400 亿 t，由于早期采矿技术限制，其中混有大量处于工业边界品位的矿石，具有较高回收价值。郑竞等人2对尾矿减量化、资源化和无害化实践现状进行了综述，分析了尾矿处理的技术路线。采用智能选矿机对入选矿石进行抛废预富集，提升入选品位，减少入选量和尾矿量，已成为矿山企业选矿工艺技术革新的主要研究方向。其中，X 射线衍射形貌术(XRT)和光选技术应用成熟，特别是 XRT 智能选矿机以其广泛的适应性，已在黑钨、白钨、铅锌、锡、钼、锑等有色金属矿，赤铁矿、磁铁矿、锰矿等黑色金属矿以及石英、萤石、方解石、煤、高岭土等非金属矿中，实现了工业应用3。XRT 智能选矿机在低品位矿石选矿以及尾矿再选中发挥了关键作用，它不仅可以降低废石尾砂堆积量，提高资源利用率，改善生态环境状况，而且能够提高企业经济效益，延长矿山企业的服务年限。目前，国内 XRT 智能选矿机的技术研发正处于高速发展期，行业竞争激烈4，矿山企业对 XRT 智能选矿机的分选效果、处理量、稳定性需求日益提升。其中分选效果特别是抛费率，是矿山企业对 XRT 智能选矿机最直接需求，这往往决定了后续工艺选型及企业经济效益。笔者以赣州好朋友科技有限公司经典系列 XRT-P60 智能选矿机的抛费率为研究对象，分析研究影响智能选矿机抛费率的因素，并将新结构、新方法在生产中进行验证。1XRT 智能选矿机抛费率影响因素XRT 智能选矿机如图 1 所示，工作原理如图 2 所示。首先，通过 X 射线及射线传感器，对随机平铺在输送带上的矿石进行矿石密度、厚度特征探测，得到具备图像处理条件的图片数据；随后，经过图像处理后，确定矿石特征并对矿石进行非线性分类，运行基于卷积神经网络(CNN)的文殊TM算法进行深度学习，智能有效地甄别废矿，并输出击打信号；最后，通过精确控制高频气阀开闭，将矿石或废石击打至对应矿仓。通过分析成像原图及经过前处理图片，发现输送带上许多矿石会集聚在一起，造成空间分布不均，引起矿石重叠。如图 3 所示，G1 区域的矿石分布密集程度明显大于 G2、G3 区域。在常规图像数据前处理时，重叠矿石的切割分离效果不佳，如图 4 所示。矿图 1XRT-P60 智能选矿机Fig.1 XRT-P60 intelligent sorting machine1.振动斗2.射线源3.射线传感器4.喷阀5.气压机6.输送带图 2智能选矿机工作原理Fig.2 Working principle of intelligent sorting machine图 3输送带上矿石的瞬时成像图(经处理)Fig.3 Instantaneous image of ore on belt(processed)第 51 卷 2023 年第 2 期编辑安秀清分选44石与废石如果被分割在一张图片里，会混淆 X 射线所得到的图像特征，影响算法的废石识别率。识别率直接影响智能选矿机的分选效果，即影响抛费率。所以，降低矿石的重叠率是提升智能选矿机抛费率的重要途径。综合上述分析，笔者提出从优化均匀给料及图像前处理算法两个方面来降低重叠率。2均匀给料装置优化2.1基于 EDEM 的给料装置优化EDEM5是多用途离散元素法模拟仿真软件，可用于模拟矿石在破碎、筛分、转运中的运动状态，及矿石分选设备生产过程的数值分析6-7。XRT-P60 智能选矿机根据需求匹配两种振动给料装置，一种是 1437 型直线振动筛，另一种是改型的自同步惯性给料机。笔者运用 EDEM 模拟矿石在 XRT 智能选矿机的运动过程，并对均匀给料装置相关参数进行分析优化。在 EDEM 中导入给料模型，建立矿石颗粒模型，结合实际情况设置接触模型、给矿量、摩擦因数、振幅、振频等参数，模拟倒置型分料挡板和拦截型分料挡板在改型的自同步惯性给料机上的使用效果。从给料机上方往下安装的倒置型分料挡板的模拟情况如图 5 所示。它可以调节高度，挡料效果较好，但也易卡料，造成给料机堵料，对挡板冲击较大，造成损坏，而且对变化的入选粒级适应性低。直接固定在给料机斗面上的拦截型分料挡板的模拟情况如图 6 所示。它不可调节高度，挡料效果一般，但不会造成卡料，而且耐磨、易更换，对变化的入选粒级适应性强。通过对比分析并鉴于实际生产情况，均匀给料装置选定拦截型分料挡板型式。经反复调整测试，拦截高度设置为入选粒级中位数时效果最佳，并可根据实际落料情况调整拦截位置、长度及设置多级拦截方式。2.2均匀给料装置的验证根据模拟结果，在赣州某钨矿正常生产的 XRT-P60 智能选矿机的给料机上安装拦截型分料挡板。该矿抛废入选粒级为-60 mm +10 mm，选择 5 号角钢并采用单段全拦截方式固定在给料装置上。以计算图像数据矿石面积占比和重叠率关系为验证标准，对比验证分料挡板的有效性。矿石面积占比与给矿量正相关。在实际生产中，给矿量会根据生产任务产生变化，为便于说明，引入比率 k，k=重叠率/矿石面积占比。安装前，取 5 组连续图像数据，统计结果如表 1 所列。安装角钢之后，取 5 组连续图像数据，统计结果如表 2 所列。从表 1、2 数据可得：未安装时，比率 k1 的平均值为 1.39；安装后，比率 k2 的平均值为 1.18，下降 15.11%。这说明基于 EDEM 优化的拦截型挡板给料装置对矿石的均匀给料有提升效果，可以降低矿石的重叠率。图 4矿石和废石的重叠图像Fig.4 Overlap image of ore and waste rock 图 5倒置型分料挡板的模拟Fig.5 Simulation of inverted distributing baffle图 6拦截型分料挡板的模拟Fig.6 Simulation of interceptive distributing baffle表 1安装前的数据统计结果Tab.1 Data statistical results before installation序号1