中南大學研發(fā)的“礦物浮選泡沫圖像處理技術”躋身國際先進水平
2008年12月30日 9:44 6107次瀏覽 來源: 中國有色網 分類: 重點新聞
12月28日上午,中國有色金屬工業(yè)協(xié)會組織專家對我校與中國鋁業(yè)股份有限公司中州分公司共同完成的“礦物浮選泡沫圖像處理技術及應用”項目進行了科技成果鑒定,與會專家一致認為該項目創(chuàng)新性明顯,主要性能指標優(yōu)于國際同類產品,整體技術達到國際先進水平,并具有很好的推廣應用價值。
浮選是在特定工藝路線條件下,在礦漿中加入適量浮選藥劑, 使目的礦物粘附在浮選藥劑所產生的氣泡上, 通過收集含礦泡沫來提高精礦品位, 使之滿足還原冶煉的要求。一直以來,選廠工人通過觀察浮選泡沫狀態(tài),來調整浮選操作,以此穩(wěn)定生產過程。然而由于操作人員的輪換、實際操作的主觀性和隨意性較大,對泡沫狀態(tài)的判斷沒有客觀標準,以人工操作為主的浮選過程難以處于最優(yōu)運行狀態(tài)。近年來,隨著計算機應用技術的推廣,計算機輔助測量技術在浮選泡沫圖像分析中的應用得到了飛速發(fā)展。2000年,芬蘭奧托昆普公司推出了泡沫圖像分析系統(tǒng),該系統(tǒng)價格昂貴,無實時泡沫圖像輸出,操作不夠直觀,系統(tǒng)數據管理能力有限,維護困難;而且該系統(tǒng)在泡沫測量精度、實時性及可靠度方面受到限制,特征曲線無變化,不能反映工況變化情況,達不到國內浮選特殊工藝條件的泡沫圖像處理要求。國內一些高校和研究院所針對泡沫圖像特征提取方法也開展了研究,但自主開發(fā)的浮選泡沫圖像處理系統(tǒng)在實際浮選生產過程中的成功應用實例還未見報道。因此,研究通用性強、精度高的浮選泡沫圖像處理技術,并應用于浮選工業(yè)過程,是非常具有現(xiàn)實意義的課題。
我校信息科學與工程學院桂衛(wèi)華院長帶領課題組,在國家自然科學重點基金項目“面向節(jié)能降耗的有色冶金過程控制若干理論與方法研究”(60634020)、國家自然科學基金項目“具有信息不完備的有色冶煉過程滿意不確定優(yōu)化方法研究”(60574030)的支持下,針對礦物浮選過程泡沫的特點,與中國鋁業(yè)股份有限公司中州分公司共同合作,開展了浮選泡沫圖像處理技術的研究,開發(fā)了浮選泡沫圖像處理系統(tǒng),通過獲取到高質量的泡沫圖像,提取泡沫顏色、尺寸、速度、紋理、承載率、穩(wěn)定度等泡沫圖像特征,開發(fā)了浮選泡沫圖像處理軟件,通過實時特征曲線分析,為生產過程提供操作指導信息,實現(xiàn)了浮選泡沫狀態(tài)在線監(jiān)測,有效提高浮選生產效率,降低資源消耗和工人勞動強度,滿足浮選生產過程高效利用礦產資源要求。
研制的泡沫圖像處理系統(tǒng)與國外典型的奧托昆普泡沫分析儀的技術指標比較表明,在工作溫度方面,奧托昆普泡沫分析儀工作溫度為0-40攝氏度,而浮選生產一般在40攝氏度左右的環(huán)境下進行,泡沫分析儀設備不能正常運行,而該系統(tǒng)系統(tǒng)設備能夠在-10-+60攝氏度環(huán)境下工作,有效解決了這一問題。在信號傳輸方面,浮選生產工藝流程長,按正規(guī)布線方式計算,浮選槽與監(jiān)控室之間距離一般為300米,奧托昆普泡沫分析儀采用電纜進行傳輸,傳輸距離為200米,該系統(tǒng)采用光纖進行傳輸,最大傳輸距離為2000米,極大地提高了信號傳輸距離及抗干擾性。在圖像輸出方面,奧托昆普泡沫分析儀需要選擇購買其昂貴的圖像輸出模塊,工業(yè)應用受到限制,而該系統(tǒng)的泡沫圖像處理系統(tǒng)可輸出實時泡沫圖像,這對浮選生產而言非常重要。在泡沫顏色特征提取方面,奧托昆普的泡沫分析儀粗略地提取R、G、B直方圖,在現(xiàn)場惡劣的環(huán)境光照條件下,不能準確反映工況,該系統(tǒng)從硬件與軟件方面考慮了浮選現(xiàn)場光線干擾問題,在安裝了防護罩的同時,提出多顏色空間信息融合方法提取泡沫顏色特征,有效地避免了光照影響。在泡沫尺寸和速度特征提取方面,奧托昆普的泡沫分析儀適用于泡沫尺寸為[5mm, 20mm]、速度范圍為[-250mm/s, 250mm/s]的浮選泡沫分析,該系統(tǒng)的泡沫圖像處理系統(tǒng)可檢測泡沫尺寸為1mm以上、速度范圍為[-400mm/s, 400mm/s]的泡沫,提高了系統(tǒng)精度,擴大了應用范圍。此外,奧托昆普的泡沫分析儀缺少泡沫紋理與承載率特征,而該系統(tǒng)所選擇的泡沫特征更具代表性。
該系統(tǒng)于2008年9月投入中國鋁業(yè)股份有限公司中州分公司試運行,試運行效果表明:
(1) 系統(tǒng)能實時獲取泡沫圖像,清晰度高。可觀看生產現(xiàn)場的泡沫狀況,并在工況異常情況下自動保存泡沫圖像,方便操作人員總結生產經驗,提高工作效率。
(2) 系統(tǒng)有效提取了浮選泡沫顏色、尺寸、速度、承載量、紋理及穩(wěn)定度來描述泡沫外觀特征,滿足浮選實際生產需要,提取的特征能實時地反映工況變化情況,通過這些泡沫特征能夠及時地發(fā)現(xiàn)生產中存在的問題。
(3) 系統(tǒng)能測量1mm以上氣泡,能測量速度特征范圍為[-400mm/s, 400mm/s],提高了泡沫特征的準確性,泡沫特征以曲線形式實時顯示,生產工人能通過特征曲線趨勢,判定生產工況,為生產操作提供了依據。
(4) 系統(tǒng)初步建立了泡沫圖像特征與生產指標、關鍵工藝參數的關系,能根據泡沫圖像特征預測精礦鋁硅比、尾礦鋁硅比和PH值,其歷史數據分析與報表功能提高了生產的科學管理水平。
(5)系統(tǒng)自投入使用以來,運行穩(wěn)定可靠,為企業(yè)節(jié)能減排、產品產量與質量的提高打下了堅實基礎。
責任編輯:王慧
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