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中南大学研发的“矿物浮选泡沫图像处理技术”跻身国际先进水平

本文摘要:12月28日上午,中国有色金属工业协会的组织专家对我校与中国铝业股份有限公司中州分公司共同完成的矿物浮选泡沫图像处理技术及应用于项目展开了科技成果鉴定,参会专家完全一致指出该项目创新性显著,主要性能指标高于国际同类产品,整体技术超过国际先进设备水平,并具备很好的推广应用价值。 浮选是在特定工艺路线条件下,在矿浆中加入适量浮选药剂, 使目的矿物黏附在浮选药剂所产生的气泡上, 通过搜集含矿泡沫来提升精矿品位, 使之符合还原成冶金的拒绝。

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12月28日上午,中国有色金属工业协会的组织专家对我校与中国铝业股份有限公司中州分公司共同完成的矿物浮选泡沫图像处理技术及应用于项目展开了科技成果鉴定,参会专家完全一致指出该项目创新性显著,主要性能指标高于国际同类产品,整体技术超过国际先进设备水平,并具备很好的推广应用价值。  浮选是在特定工艺路线条件下,在矿浆中加入适量浮选药剂, 使目的矿物黏附在浮选药剂所产生的气泡上, 通过搜集含矿泡沫来提升精矿品位, 使之符合还原成冶金的拒绝。仍然以来,选厂工人通过观察浮选泡沫状态,来调整浮选操作者,以此平稳生产过程。

然而由于操作者人员的换人、实际操作的主观性和政治性较小,对泡沫状态的辨别没客观标准,以人工操作者居多的浮选过程无法正处于拟合运营状态。近年来,随着计算机应用技术的推展,计算机辅助测量技术在浮选泡沫图像分析中的应用于获得了飞速发展。2000年,芬兰奥托昆普公司发售了泡沫图像分析系统,该系统价格昂贵,无动态泡沫图像输入,操作者过于直观,系统数据管理能力受限,确保艰难;而且该系统在泡沫测量精度、实时性及可靠度方面受到限制,特征曲线无变化,无法体现工况变化情况,约将近国内浮选类似工艺条件的泡沫图像处理拒绝。

国内一些高校和研究院所针对泡沫图像特征提取方法也积极开展了研究,但自律研发的浮选泡沫图像处理系统在实际浮选生产过程中的顺利应用于实例还未见报导。因此,研究通用性强劲、精度高的浮选泡沫图像处理技术,并应用于浮选工业过程,是十分具备现实意义的课题。

  我校信息科学与工程学院桂卫华院长率领课题组,在国家自然科学重点基金项目面向节能降耗的有色冶金过程控制若干理论与方法研究(60634020)、国家自然科学基金项目具备信息不完善的有色冶金过程失望不确认优化方法研究(60574030)的反对下,针对矿物浮选过程泡沫的特点,与中国铝业股份有限公司中州分公司联合合作,积极开展了浮选泡沫图像处理技术的研究,研发了浮选泡沫图像处理系统,通过提供到高质量的泡沫图像,萃取泡沫颜色、尺寸、速度、纹理、支撑亲率、稳定度等泡沫图像特征,研发了浮选泡沫图像处理软件,通过动态特征曲线分析,为生产过程获取操作者指导信息,构建了浮选泡沫状态在线监测,有效地提升浮选生产效率,减少资源消耗和工人劳动强度,符合浮选生产过程高效利用矿产资源拒绝。  研制的泡沫图像处理系统与国外典型的奥托昆普泡沫分析仪的技术指标较为指出,在工作温度方面,奥托昆普泡沫分析仪工作温度为0-40摄氏度,而浮选生产一般在40摄氏度左右的环境下展开,泡沫分析仪设备无法长时间运营,而该系统系统设备需要在-10-+60摄氏度环境下工作,有效地解决问题了这一问题。在信号传输方面,浮选生产工艺流程宽,按正规化布线方式计算出来,浮选槽与监控室之间距离一般为300米,奥托昆普泡沫分析仪使用电缆展开传输,传输距离为200米,该系统使用光纤展开传输,仅次于传输距离为2000米,极大地提高了信号传输距离及抗干扰性。在图像输入方面,奥托昆普泡沫分析仪必须自由选择出售其便宜的图像输出模块,工业应用于受到限制,而该系统的泡沫图像处理系统可输入动态泡沫图像,这对浮选生产而言十分最重要。

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在泡沫颜色特征提取方面,奥托昆普的泡沫分析仪粗略地萃取R、G、B直方图,在现场险恶的环境光照条件下,无法精确体现工况,该系统从硬件与软件方面考虑到了浮选现场光线阻碍问题,在加装了防护罩的同时,明确提出多颜色空间信息融合方法萃取泡沫颜色特征,有效地防止了光照影响。在泡沫尺寸和速度特征提取方面,奥托昆普的泡沫分析仪限于于泡沫尺寸为[5mm, 20mm]、速度范围为[-250mm/s, 250mm/s]的浮选泡沫分析,该系统的泡沫图像处理系统可检测泡沫尺寸为1mm以上、速度范围为[-400mm/s, 400mm/s]的泡沫,提升了系统精度,不断扩大了应用于范围。

此外,奥托昆普的泡沫分析仪缺乏泡沫纹理与支撑亲率特征,而该系统所自由选择的泡沫特征极具代表性。  该系统于2008年9月投放中国铝业股份有限公司中州分公司试运营,试运营效果指出:  (1) 系统能动态提供泡沫图像,清晰度低。

可观赏生产现场的泡沫状况,并在工况出现异常情况下自动留存泡沫图像,便利操作者人员总结生产经验,提升工作效率。  (2) 系统有效地萃取了浮选泡沫颜色、尺寸、速度、承载量、纹理及稳定度来叙述泡沫外观特征,符合浮选实际生产必须,萃取的特征能动态地体现工况变化情况,通过这些泡沫特征需要及时地找到生产中不存在的问题。  (3) 系统能测量1mm以上气泡,能测量速度特征范围为[-400mm/s, 400mm/s],提升了泡沫特征的准确性,泡沫特征以曲线形式动态表明,生产工人能通过特征曲线趋势,判断生产工况,为生产操作者获取了依据。  (4) 系统可行性创建了泡沫图像特征与生产指标、关键工艺参数的关系,能根据泡沫图像特征预测精矿铝硅比、尾矿铝硅比和PH值,其历史数据分析与报表功能提升了生产的科学管理水平。

  (5)系统自投入使用以来,运营平稳可信,为企业节能减排、产品产量与质量的提升奠定了坚实基础。


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