本發(fā)明具體為一種基于雙能xrt透射技術(shù)的礦石揀選設(shè)備及礦石識(shí)別方法，涉及選礦。

背景技術(shù)：

1、新開采的礦石含有大量的脈石和喪失提取價(jià)值的低品位礦石，為了便于表述，以上脈石和低品位礦石統(tǒng)稱為廢石。礦石揀選設(shè)備的作用是將廢石分離出來，只保留具有提取價(jià)值的中高品位礦石，這些中高品位礦石包括鑲嵌或包裹在脈石內(nèi)的礦石。礦石揀選的意義不僅體現(xiàn)在節(jié)能環(huán)保和降本增效上，還對(duì)資源的可持續(xù)利用具有深遠(yuǎn)的影響。據(jù)測算，礦石揀選可減小30-50%的能源消耗和尾礦排放，相當(dāng)于降低了15-30%的選礦成本，大幅提高了資源的利用率。

2、礦石揀選設(shè)備的工作原理是利用x射線在不同物質(zhì)中的穿透特性，x射線的穿透特性與礦物的密度、原子序數(shù)和厚度相關(guān)。x射線對(duì)高密度或高原子序數(shù)礦物（如金屬礦石）的穿透性低，探測器能夠探測得到灰度較大的影相；x射線對(duì)低密度礦物（如石英石、脈石）的穿透性高，探測器能夠探測得到灰度較小的影相。

3、現(xiàn)有的礦石揀選設(shè)備主要由進(jìn)料斗、傳送帶、x射線源、探測器、工業(yè)照相機(jī)、圖像識(shí)別及定位跟蹤系統(tǒng)、氣排槍吹選系統(tǒng)組成，在料斗內(nèi)盛放有礦石顆粒，傳送帶的作用是帶動(dòng)礦石顆粒向前移動(dòng)，x射線源和探測器的作用是獲得礦石顆粒的透射影相或熒光光譜，圖像識(shí)別及定位跟蹤系統(tǒng)的作用是識(shí)別、定位和跟蹤廢石，氣排槍吹選系統(tǒng)的作用是將廢石分揀出來。但是在實(shí)際使用中發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有礦石揀選設(shè)備存在以下缺陷：

4、1、現(xiàn)有礦石揀選設(shè)備只能對(duì)礦石顆粒進(jìn)行單角度照射，系統(tǒng)無法全面獲取礦物在礦石顆粒內(nèi)的三維分布信息，有可能低估或高估礦石的品位。例如，高密度礦物集中在投影較小的區(qū)域時(shí)，其它區(qū)域的低透射性信號(hào)會(huì)拉低對(duì)礦石品位的整體判斷。再例如，高密度礦物分散在厚度較大的區(qū)域時(shí)，大厚度的低穿透性信號(hào)會(huì)拉高對(duì)礦石品位的整體判斷。低估礦石的品位會(huì)造成礦石資源的損失，高估礦石的品位會(huì)提高能源消耗和尾礦排放。

5、2、現(xiàn)有礦石識(shí)別方法都是根據(jù)透射影像中有沒有目標(biāo)礦物顯示，以及目標(biāo)礦物顯示區(qū)域的大小來區(qū)分精礦石和廢石，這種識(shí)別方法忽視了目標(biāo)礦物在礦石顆粒內(nèi)的占比，有可能將體積大的低品位礦石識(shí)別為精礦石，將體積小的中高品位礦石識(shí)別為廢石。

6、3、礦石顆粒隨機(jī)散落在傳送帶上，圖像識(shí)別及定位跟蹤系統(tǒng)和氣排槍吹選系統(tǒng)難于精準(zhǔn)分揀廢石。

7、4、礦石顆粒有時(shí)會(huì)堆疊在傳送帶上，此時(shí)會(huì)發(fā)生識(shí)別和分揀錯(cuò)誤。

8、檢索文獻(xiàn)：

9、中國專利：cn?108067439?a

10、中國專利：cn?118926129?a

11、中國專利：cn?118142876?a

12、中國專利：cn?118287399?a

13、xrt智能揀選機(jī)在凡口鉛鋅礦的試驗(yàn)研究?《礦業(yè)研究與開發(fā)》2019年第12期

14、中國xrt智能預(yù)選拋廢技術(shù)應(yīng)用研究與實(shí)踐?《金屬礦山》2024年第8期

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了克服背景技術(shù)中的不足，本發(fā)明公開了一種基于雙能xrt透射技術(shù)的礦石揀選設(shè)備及礦石識(shí)別方法，其目的是：

2、1、對(duì)礦石顆粒進(jìn)行多角度照射，準(zhǔn)確獲取礦物在礦石顆粒內(nèi)的分布情況；

3、2、以目標(biāo)礦物與礦石的體積比作為判定依據(jù)，提高對(duì)礦石顆粒的識(shí)別精度；

4、2、簡化結(jié)構(gòu)，提高揀選的準(zhǔn)確性，避免礦石顆粒出現(xiàn)堆疊。

5、本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

6、技術(shù)方案1：

7、一種基于雙能xrt透射技術(shù)的礦石揀選設(shè)備，包括：

8、料箱，其內(nèi)盛放有礦石顆粒；

9、多排橡膠滑槽，礦石顆粒可沿橡膠滑槽向下滾動(dòng)；

10、上料滾筒，水平設(shè)置在料箱內(nèi)，用于將料箱內(nèi)的礦石顆粒逐個(gè)地投放在多排橡膠滑槽的坡頂部位；

11、至少三組由x射線源和探測器組成的成像單元，采用雙能xrt透射技術(shù)，用于獲取礦石顆粒在多排橡膠滑槽內(nèi)向下滾動(dòng)時(shí)的透射影像；

12、廢石識(shí)別系統(tǒng)，用于識(shí)別廢石和標(biāo)記廢石所在的橡膠滑槽；

13、擋選系統(tǒng)，包括對(duì)應(yīng)設(shè)置在橡膠滑槽坡底部位的傳感器和擋選機(jī)構(gòu)，當(dāng)擋選系統(tǒng)得知某條橡膠滑槽內(nèi)存在廢石，且傳感器感應(yīng)到該廢石進(jìn)入坡底部位，擋選機(jī)構(gòu)動(dòng)作，改變?cè)搹U石的拋落軌跡。

14、實(shí)施技術(shù)方案1后，本發(fā)明產(chǎn)生的有益效果是：

15、1、橡膠滑槽具有足夠大的摩擦力，可使礦石顆粒產(chǎn)生滾動(dòng)而不是滑動(dòng)。其次，橡膠滑槽作為礦石顆粒的載體具有均勻的低透射特性，可排除載體對(duì)透射影像的干擾。還有，橡膠滑槽具有擋邊，一是擋邊可約束礦石顆粒的滾動(dòng)路線，使礦石顆粒只能在某條橡膠滑槽內(nèi)滾動(dòng)；二是擋邊可在透射影像上顯示出平行的暗條紋，有助于廢石識(shí)別系統(tǒng)和擋選系統(tǒng)定位廢石出現(xiàn)在哪條橡膠滑槽內(nèi)。

16、2、現(xiàn)有技術(shù)中，當(dāng)x射線源照射礦石顆粒時(shí)，礦石顆粒要么是隨傳送帶平動(dòng)，要么是處于拋落狀態(tài)。本發(fā)明通過橡膠滑槽使礦石顆粒產(chǎn)生滾動(dòng)，在不影響生產(chǎn)效率的情況下可獲得多幅礦石顆粒在不同滾動(dòng)角度下的透射影像，進(jìn)而通過影像解析準(zhǔn)確獲取礦物在礦石顆粒內(nèi)的分布情況。

17、3、相比xrf透射技術(shù)，雙能xrt透射技術(shù)能夠產(chǎn)生高能射線和低能射線，在雙能射線的照射下，同一原子序數(shù)的物質(zhì)對(duì)低能射線和高能射線的吸收程度不同，這樣就可以通過對(duì)比將目標(biāo)礦物與其它物質(zhì)區(qū)分開，形成灰度區(qū)別明顯的目標(biāo)礦物分布區(qū)域。

18、4、相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明不需要工業(yè)照相機(jī)和復(fù)雜的定位跟蹤系統(tǒng)，僅通過橡膠滑槽和傳感器就可提高揀選的可靠性和準(zhǔn)確性。

19、5、上料滾筒可保證每次僅有一個(gè)礦石顆粒進(jìn)入橡膠滑槽內(nèi)，解決了礦石顆粒容易出現(xiàn)堆疊的問題。

20、基于技術(shù)方案1的改進(jìn)技術(shù)方案2：在多排橡膠滑槽的槽底面上設(shè)置有用于阻絆礦石顆粒，使礦石顆粒產(chǎn)生滾動(dòng)的橫絆條，橫絆條設(shè)置在相鄰的兩個(gè)成像單元之間。

21、實(shí)施技術(shù)方案2后，其產(chǎn)生的有益效果是：在特殊情況下，礦石顆粒有可能在橡膠滑槽內(nèi)滑動(dòng)，設(shè)置橫絆條可迫使礦石顆粒滾動(dòng)。

22、基于技術(shù)方案1的改進(jìn)技術(shù)方案3：在上料滾筒的筒面上沿周向陣列設(shè)置有多排僅能容納一個(gè)礦石顆粒的容石腔，上料滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過容石腔將料箱內(nèi)的礦石顆粒逐個(gè)地投放在多排橡膠滑槽的坡頂部位。

23、實(shí)施技術(shù)方案3后，其產(chǎn)生的有益效果是：設(shè)置容石腔可保證上料滾筒在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)僅有一個(gè)礦石顆粒進(jìn)入橡膠滑槽內(nèi)。

24、基于技術(shù)方案3的改進(jìn)技術(shù)方案4：在料箱內(nèi)設(shè)置有可水平轉(zhuǎn)動(dòng)的撥料板，撥料板用于將礦石顆粒向上料滾筒一側(cè)撥動(dòng)，使礦石顆粒進(jìn)入容石腔內(nèi)。

25、實(shí)施技術(shù)方案4后，其產(chǎn)生的有益效果是：在料箱內(nèi)設(shè)置撥料板，有助于礦石顆粒進(jìn)入容石腔內(nèi)，不留空位。

26、應(yīng)用于技術(shù)方案1-4的一種礦石識(shí)別方法，通過解析礦石顆粒在不同滾動(dòng)角度下的透射影像，求出目標(biāo)礦物或其伴生礦物體積與礦石顆粒體積比，若該體積比大于揀選閾值，則判定該礦石顆粒為精礦石；若該體積比大于揀選閾值，則判定該礦石顆粒為廢石。

27、實(shí)施上述礦石識(shí)別方法后，本發(fā)明產(chǎn)生的有益效果是：

28、本礦石識(shí)別方法不是依靠目標(biāo)礦物顯示區(qū)域的大小來區(qū)分精礦石和廢石，也不是依靠目標(biāo)礦物顯示區(qū)域與礦石輪廓的面積比來區(qū)分精礦石和廢石，而是以目標(biāo)礦物或其伴生礦物體積與礦石顆粒體積之比作為揀選標(biāo)準(zhǔn)，這種以體積比作為揀選閾值的礦石識(shí)別方法能夠真實(shí)體現(xiàn)礦石的含礦量，不會(huì)造成礦石品位的錯(cuò)估。

29、對(duì)于金礦石等貴金屬礦石來說，礦含量本身就很小，如果將金礦石作為目標(biāo)礦物，很難在透射影像中顯示出來。金的伴生礦物有銀、銅、鉛、鋅、黃鐵礦、方鉛礦、閃鋅礦、黃銅礦等，這些伴生礦物的含量高，且與金礦石的形成密切相關(guān)，可替代金元素作為礦石?的識(shí)別依據(jù)。

30、基于上述礦石識(shí)別方法的實(shí)施方案1：獲取各透射影像中礦石顆粒的投影輪廓和目標(biāo)礦物的投影形狀，通過濾波反投影算法或迭代重建算法重建礦石顆粒和目標(biāo)礦物的立體結(jié)構(gòu)，然后分別求出目標(biāo)礦物和礦石顆粒的體積以及體積比。

31、實(shí)施方案1的優(yōu)點(diǎn)是能夠直觀地展現(xiàn)目標(biāo)礦物的三維構(gòu)造，缺點(diǎn)是計(jì)算量大、系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間慢、容易出現(xiàn)偽影。

32、基于上述礦石識(shí)別方法的實(shí)施方案2：選取三幅透射影像，通過統(tǒng)計(jì)所在區(qū)域內(nèi)的像素?cái)?shù)量得到礦石顆粒輪廓的投影面積以及目標(biāo)礦物分布區(qū)域的投影面積然后根據(jù)公式估算目標(biāo)礦物分布區(qū)域的體積與礦石顆粒體積v之比。

33、實(shí)施方案2適用于礦石顆粒和目標(biāo)礦物的形狀都接近正方體或長方體的情況，其優(yōu)點(diǎn)是計(jì)算量小、可在極短時(shí)間內(nèi)計(jì)算出體積比，其缺點(diǎn)是誤差大。

34、基于上述礦石識(shí)別方法的實(shí)施方案3：選取一幅透射影像，將礦石顆粒的投影輪廓分為脈石分布區(qū)域和目標(biāo)礦物分布區(qū)域，并通過統(tǒng)計(jì)所在區(qū)域內(nèi)的像素?cái)?shù)量得到礦石顆粒輪廓的投影面積s，以及目標(biāo)礦物分布區(qū)域的投影面積；以脈石分布區(qū)域內(nèi)的平均灰度為基準(zhǔn)求得礦石顆粒的平均厚度h，以目標(biāo)礦物分布區(qū)域內(nèi)的平均灰度為基準(zhǔn)求得目標(biāo)礦物分布區(qū)域的平均厚度，然后根據(jù)公式計(jì)算目標(biāo)礦物分布區(qū)域的體積與礦石顆粒體積v的體積比。選取多幅透射影像，并計(jì)算目標(biāo)礦物分布區(qū)域的體積與礦石顆粒體積比，然后以各體積比的平均體積比作為目標(biāo)礦物與礦石顆粒的體積比。

35、實(shí)施方案3的優(yōu)點(diǎn)是適用性廣、計(jì)算量小、系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間快、誤差小，是較為理想且具有實(shí)用價(jià)值的方法。