礦業(yè)領(lǐng)域

基于機(jī)器學(xué)習(xí)和X射線衍射形貌術(shù)(XRT)的

智能光電礦物預(yù)分選技術(shù)

Intelligent photoelectric pre-selection technique based on machine learning and X-ray diffraction (XRT)

北京浩沃特工業(yè)技術(shù)有限公司

Beijing HOT Mining Tech Co., Ltd

一、成果介紹

基于機(jī)器學(xué)習(xí)和X射線衍射形貌術(shù)(XRT)的智能光電礦物預(yù)分選技術(shù)主要應(yīng)用了人工智能算法與X射線形貌術(shù)兩大核心技術(shù)。

X射線形貌術(shù)主要利用X射線對礦石等物體進(jìn)行掃描，當(dāng)X射線穿透不同密度的礦石時，X射線衰弱強(qiáng)度不同。利用這種技術(shù)，可以在計(jì)算機(jī)中形成不同密度的物質(zhì)圖像。在通過人工智能算法對此圖像進(jìn)行識別，就可以將不同密度的物質(zhì)圖像加以區(qū)分。

隨著識別數(shù)據(jù)的累計(jì)，系統(tǒng)的機(jī)器學(xué)習(xí)算法會深入理解X射線穿透礦石后的光譜特性，有效剔除厚度對識別的影響。從這些數(shù)據(jù)中找出相應(yīng)規(guī)律，提升識別精確性，快速反應(yīng)，進(jìn)而提高整個機(jī)器分選的效率，后續(xù)還將減少X射線強(qiáng)度，以及太陽能驅(qū)動分選系統(tǒng)等方式，進(jìn)一步降低設(shè)備功耗，助力“雙碳”戰(zhàn)略。

該項(xiàng)技術(shù)可以用于各類礦石的預(yù)分選，減少進(jìn)入后續(xù)系統(tǒng)的礦石量，能打破傳統(tǒng)礦物分選設(shè)備的技術(shù)局限，降低選礦中破碎流程中的各類消耗，真正實(shí)現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)的高效環(huán)保，這項(xiàng)技術(shù)也將為全球礦業(yè)行業(yè)實(shí)現(xiàn)“減碳”的目標(biāo)要求。

圖 1成果外觀渲染圖

二、技術(shù)創(chuàng)新介紹

（一）所在行業(yè)技術(shù)創(chuàng)先水平

公司自主研發(fā)的結(jié)合實(shí)時在線品位分析的XRT智能分選技術(shù)產(chǎn)品填補(bǔ)了國內(nèi)黑色、有色金屬預(yù)拋尾機(jī)器人的空白。

公司創(chuàng)造了很多個“第一”。我們是全世界第一家將XRT智能分選設(shè)備應(yīng)用到海拔5000米以上高原地區(qū)的公司。首臺套，從樣機(jī)到合同，用時最短。

第一家將智能選礦設(shè)備推向國際市場的中國企業(yè)，已有蒙古國、秘魯推進(jìn)中的項(xiàng)目。

（二）所在行業(yè)技術(shù)領(lǐng)先水平

1.X射線探測器參數(shù)：

內(nèi)容	參數(shù)	性能
采集速度	83*10-6秒/次	世界領(lǐng)先
采集長度	16米	世界領(lǐng)先
采集精度	20位	世界領(lǐng)先

2.識別算法：

圖 2

主模型自學(xué)習(xí)優(yōu)化：基于大量數(shù)據(jù)自適應(yīng)學(xué)習(xí)；

分支模型：針對不同用戶訓(xùn)練配置；

我們的算法識別準(zhǔn)確率＞99.9%，歐洲公司的識別準(zhǔn)確率＞97.5%。

圖 3

識別算法可實(shí)現(xiàn)：

• 厚度3D重現(xiàn)，不受礦石厚度干擾，能夠?qū)崿F(xiàn)13mm~300mm粒度級精準(zhǔn)識別；
• 能量遷移矯正；
• 被檢測物體姿態(tài)干擾矯正；
• 多物質(zhì)同時同相識別。

3.分選精度:

算法和電控系統(tǒng)能靈活獨(dú)立控制每一個噴嘴，控制時間亞毫秒級別，精準(zhǔn)打擊礦石質(zhì)心，準(zhǔn)確率高于99.9%（1/1000），優(yōu)于歐美公司的99.5%的準(zhǔn)確率。

圖 4

與傳統(tǒng)礦石預(yù)處理技術(shù)相比，其分選效率提升了50%，分選精確性提升了30%，生產(chǎn)能耗降低了65%，節(jié)約了約42%的選礦成本。

4.輻射計(jì)量：

小于0.5mSv/年（每天8小時，全年無休），與歐洲公司水平一致。

三、社會價值

（一）經(jīng)濟(jì)價值

XRT將地球上具有“經(jīng)濟(jì)價值”的礦產(chǎn)資源量顯著增加，滿足可持續(xù)發(fā)展需求。幫助低品位礦石實(shí)現(xiàn)“預(yù)富集”，增加具有經(jīng)濟(jì)開采價值的礦體范圍，延長礦山生命周期。

（二）社會效益

XRT智能傳感光電分選技術(shù)，每臺設(shè)備運(yùn)行7000小時/年，將減少碳排放約3846.5噸CO?，幫助礦山實(shí)現(xiàn)“碳中和”，并滿足下游用戶“負(fù)責(zé)任開采”的要求和趨勢。

（三）已取得成效

西藏中瑞鉛礦，年處理礦石約150萬噸，利用該技術(shù)將為礦山每年處理廢石50萬噸每年將回收1500噸金屬量，產(chǎn)生約3000萬元的經(jīng)濟(jì)效益，合計(jì)每年產(chǎn)生約5500萬元的經(jīng)濟(jì)效益。該項(xiàng)技術(shù)還將大幅降低選礦尾砂的產(chǎn)率，減少土地占用和污染，同時它還將減少后續(xù)工藝的生產(chǎn)能耗，節(jié)約選礦成本，減少選礦藥劑的使用，保護(hù)環(huán)境，節(jié)能減排。

西藏中瑞項(xiàng)目為首臺套應(yīng)用，目前正在實(shí)施中，預(yù)計(jì)2022年初達(dá)產(chǎn)。

（四）未來展望

根據(jù)相關(guān)市場調(diào)研顯示，到2025年，全球每年的對XRT技術(shù)及配套系統(tǒng)的市場需求超過1000億美金，該數(shù)據(jù)未考慮碳中和帶來的強(qiáng)勁需求增長，因此該技術(shù)存在巨大的市場空間。

圖 5