选矿工艺指标动态表达设计与实现.pdf

2 0 1 9 年第6 期有色金属 选矿部分 7 3 d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．1 6 7 l - 9 4 9 2 ．2 0 1 9 ．0 6 ．0 1 4 选矿工艺指标动态表达设计与实现 宋晓梅1 ’2 ⋯，周俊武1 ’2 ⋯，余刚1 ’2 ⋯，郭振宇1 ’2 ’3 张海洋1 ’2 ⋯，宋振国1 ’4 ，罗溪梅 1 ．北京矿冶科技集团有限公司，北京1 0 0 1 6 0 ；2 ．矿冶过程自动控制技术 国家重点实验室，北京1 0 0 1 6 0 ；3 ．矿冶过程自动控制技术北京市重点实验室，北京1 0 0 1 6 0 ； 4 ．省部共建复杂有色金属资源清洁利用国家重点实验室，昆明6 5 0 0 9 3 摘要选矿企业的效益与生产指标密切相关，工艺指标对企业优化生产，提高企业效益有着重要意义，设计实现了选 矿工艺指标的信息化表达与存储技术，基于e a s y U I 软件设计界面，实现了一种可动态配置的选矿工艺的数据库存储技术，介 绍了选矿工艺表达的模块化设计思路，利用动态配置功能实现了工艺指标表达的灵活性和通用性。通过现代化信息技术实 现选矿工艺数字化平台后，形成的知识库，对新建选矿厂的设计或老选矿厂的技术改造提供数字化技术支撑，能够快速智能 的进行选矿工艺指标数据检索、提取，有助于选矿工艺人员快速选择选矿工艺技术，推动矿物加工科学与技术的发展。 关键词选矿；工艺指标；动态表达 中图分类号T P 3 1 ；T D 9 2 8 ．9文献标志码A文章编号1 6 7 1 9 4 9 2 2 0 1 9 0 6 一0 0 7 3 一0 6 T h eD e s i g na n dI m p l e m e n t a t i O nO fD y n a m i cE x p r e s s i o no fM i n e r a lP r o c e s s i n gI n d e x e s S O N GX i 以D m P i ’’2 ’3 ，Z H O UJ “卵∞“2 2 ～，y UG 以”g 。 3 ，G U 0Z P 卵y “1 2 ～， Z H A N G H “i y n 行g1 ’2 ～，S O N GZ P 行g “o ⋯，L U 0X i m P i 4 j ．B G R J M MT F f 押o Z o g yG n p “户C o ．，L ￡d ．，B P 巧i 以gj0 0 j6 0 ，C 矗i 押盘； 2 ．S ￡n ￡已K P yL n 6 0 r n ￡o r yD 厂P n 口f P s sA “￡o ，“ n ￡i o 行M i 行i n gn ，z dM P ￡口Z Z 甜，．g y ，B e i 歹i 行gj 0 0 j 6 0 ，C i 门口； 3 ．B P 巧i 行gK P yL 以6 0 r 以f o r yo 厂A “￡o ，n 以f i o 行。厂M i 行i 行g 口卵dM P ￡n ￡Z 甜r g y ，B P 巧i 卵g 】O O j 6 D ，C i ，2 n ； 4 ．S ￡口f PK P yL n 6 0 ，．n ￡o r yo 厂C o m 户Z P TN o 卵厂P r r D “sM 已f 口ZR P s o “r f F sC Z P 口卵L k i Z i z n ￡i o ”， K “”Ⅲi 门g6 5 0 0 9 3 ，C i 九日 A b s t r a c t T h eb e n e f i t so fo r e d r e s s i n ge n t e r p r i s eh a v ec l o s er e l a t i o n s h i pw i t hp r o d u c ei n d e x e s ，p r o c e s s i n d e xf o re n t e r p r i s et o o p t i m i z ep r o d u c t i o n ， i m p r o v et h ee f f i c i e n c yo ft h ee n t e r p r i s eh a si m p o r t a n t s i g n i f i c a n c e ．T h ed y n a m i c a l l yc o n f i g u r et e c h n o l o g yo fi n f o r m a t i o ne x p r e s s i o na n ds t o r a g eo fo r ed r e s s i n g p r o c e s si n d e x e s ， b a s e do nt h ee a s y U Is o f t w a r ei n t e r f a c ed e s i g n i n g ， i sd e s i g n e da n di m p l e m e n t e di nt h i s p a p e r ． T h i s p a p e r i n t r o d u c e st h ep r o c e s so ft h ee x p r e s s i o no fm o d u l a rd e s i g n ， u s i n gt h ed y n a m i c c o n f i g u r a t i o nf u n c t i o n ，w h i c hr e a l l z e st h ef l e x i b i l i t ya n dv e r s a t i l i t yo ft e c h n i c a li n d e xe x p r e s s i o n ． T h r o u g h t h ep r o c e s so fm o d e r ni n f o r m a t i o nt e c h n o l o g yt or e a l i z et h em i n e r a lp r o c e s s i n gd i g i t a lp l a t f o r m ， f o r ma m i n e r a lk n o w l e d g eb a s es y s t e m ，w h i c hp r o v i d e sd i g i t a lt e c h n i c a ls u p p o r tf o rt h ed e s i g no fn e wc o n c e n t r a t o r o rt e c h n i c a lt r a n s f o r m a t i o no fo l dc o n c e n t r a t o r ，w h i c hc a nr e t r i e v ea n de x t r a c tm i n e r a lp r o c e s s i n gi n d e xd a t a r a p i d l ya n di n t e l l i g e n t l y ． I t i s h e l p f u l t os e l e c tm i n e r a lp r o c e s s i n gt e c h n o l o g yq u i c k l ya n dp r o m o t et h e d e v e l o p m e n to fm i n e r a lp r o c e s s i n gs c i e n c ea n dt e c h n o l o g y ． K e yw o r d s m i n e r a lp r o c e s s i n g ；p r o c e s si n d e x e s ；d y n a m i ce x p r e s s i o n 矿物加工技术对矿产资源的开发及综合利用具 有重大作用，我国对矿产资源需求持续增加，矿物加 工的难度增大，要求更多的选矿研究和设计人员为 工艺、装备的技术进步和工程转换提供技术支撑。 传统的矿物加工技术研发过程中现代信息技术没有 与矿物加工技术研发和工程设计合理深度融合，历 基金项目中国工程院化工、冶金与材料学部咨询项目 2 0 1 8x Y 一1 5 收稿日期2 0 1 9 一0 6 2 8修回日期2 0 1 91 0 0 8 作者简介宋晓梅 19 8 7 ，女，山西省忻州人．工程师，硕士，从事软件研发工作。 万方数据 7 4 有色金属 选矿部分2 0 1 9 年第6 期 史试验数据、设计数据、生产数据等大数据没有得到 有效利用，使得矿物加工技术研发过程存在开发周 期长、效率低，需要开展大量重复的试验工作等弊 端，另外还存在试验数据不能很好的进行对比、统计 分析，试验间参照性低、关联性小，选矿研究人员难 以很好的借鉴相关历史选矿经验、技术。 孙传尧院士提出了基因矿物加工工程[ 1 ] ，简称 G M P E G e n e t i cM i n e r a lP r o c e s s i n gE n g i n e e r i n g ， 是以矿床成因、矿石性质、矿物特性等矿物加工的 “基因”特性研究与测试为基础，建立和应用数据库， 并将现代信息技术与矿物加工技术深度融合，经过 智能推荐、模拟仿真和有限的选矿验证试验，快捷、 高效、精准地选择选矿技术和工艺流程，为新建选矿 厂的设计或老选矿厂的技术改造提供支撑。 实现三位一体的基因矿物加工工程研究[ 1 ] ，革 新传统研究方法，需要开展对选矿工艺实现数据库 的表达设计，选矿工艺流程通常通过选矿工艺流程 图、数质量流程图等方式表示。图1 所示详细选矿 工艺流程图包含破碎、磨矿、筛分、浮选等各作业细 节，例如设备种类及型号、选矿药剂添加点和用量、 铜 浮选时间等工艺参数。图2 所示数质量流程图表达 了原矿以及中间产品的品位、产率、回收率等质量指 标。由于选矿工艺具有组合多、变化多、数据结构复 杂等特点，多数选矿计算软件只能针对固定流程工 艺，为适应选矿行业多变的选矿流程工艺，需要研究 设计与数据库结合的选矿流程工艺指标配置软件， 设计一套能实现动态配置选矿工艺指标的功能系 统，建立矿物加工知识库体系。利用信息化手段、大 数据技术，针对矿物加工矿物特性信息、矿物加工工 艺知识信息、矿物加工设计数据、试验数据，将现代 信息技术与矿物加工技术深度融合，能够快速智能 的进行选矿工艺指标数据查询、提取、分类，能够为 矿物加工的模拟仿真、智能决策提供数据支撑，能够 更好的研究矿物特性与选矿工艺的决定性因素，能 够帮助选矿工艺人员更加快捷、高效、精准地选择选 矿工艺技术，为选矿厂的设计和技术改造提供数据 支撑。系统建立的矿物数据库数字化平台，革新基 础研究方法和工程转化手段，有望对传统的选矿试 验方法提供根本性的创新，为地域和跨学科的科研 合作提供便利，推动矿物加工科学与技术的发展。 原矿 药剂用量单位酣； 图1详细选矿工艺流程图 部分 F i g ．1 T h ef l o wc h a r to fd e t a i l e dm i n e r a lp r o c e s s i n gp r o c e s s s e g m e n t 1 核心技术介绍 1 ．1 技术介绍 由于选矿过程本身的复杂性和矿石性质的不 同，选矿工艺流程是个非常复杂的过程，通过绘图软 件实现的选矿流程工艺不利于流程的计算口] ，因此 需要设计结构化的选矿工艺数据库，将选矿工艺信 息存储在结构化的数据库中，才能针对工艺流程进 行生产质量指标的优化工作。在分析选矿工艺流程 图后，工序作业会关联相关的作业属性，物料流会关 联相关的产品属性，因此基于属性信息的呈现选择 了基于e a s y U l 的P r o p e r t yG r i d 属性窗格呈现，如 表1 所示的属性信息，该属性是一个可编辑的行内 数据表格，支持任意类型的数据值，可以创建分层属 万方数据 2 0 1 9 年第6 期宋晓梅等选矿工艺指标动态表达设计与实现 7 5 性列表，通过编程实现后可以呈现如图3 所示信息界面。 原矿 图例 产率；铜品位；硫品位；铁品位；T R 0 ，品位 铜回收率；硫回收率；铁回收率；T R O ，回收率 磨矿 1 0 0 ．0 0 ；1 ．0 1 4 ；1 ．7 4 l ；1 6 ．6 7 ；O ．6 0 8 0 1 0 0 ．0 0 ；1 0 0 ．0 0 1 0 0 ．0 0 ；1 0 0 ．0 0 快速I 粗选 3 ．8 8 0 ；2 2 ．7 9 ；2 5 ．6 4 8 7 ．2 0 ；5 7 快速I 精选 2 ．6 8 2 ；2 7 ．7 9 ；1 4 ．6 6 1 3 ．7 3 1 0 ．0 9 2 ．6 8 2 ；2 7 ．7 9 ； 3 0 ．5 5 7 3 ．4 7 4 7 ．0 5 铜精矿l 混合 9 6 ．1 2 0 ；0 ．1 3 5 ；0 ．7 8 1 2 ．8 0 4 2 ．8 6 9 9 ．5 7 8 ；O ．1 4 ；0 ．8 5 1 3 ．9 3 4 8 ．5 8 浮选 7 ．4 5 6 ；1 ．1 6 ；7 ．8 6 8 ．5 0 3 3 ．6 7 2 ．“6 ；0 ．3 8 ；3 ．1 9 O ．9 2 4 ．4 8 3 ．4 5 8 ；O ．3 3 ；2 ．8 8 1 ．1 3 5 ．7 2 9 2 ．1 2 2 ；0 ．0 6 0 ；O ．2 8 5 ．4 3 ； 1 4 ．9 l 混合l 扫选I 士1 2 气8 9 ．6 7 6 ；0 ．0 51 ；O ．2 0 4 ．5 1 ；l O ．4 3 混合f 扫选Ⅱ 1 ．0 1 2 ；0 ．2 l ；2 ．1 4 O ．2 l 1 ．2 4 8 8 ．6 6 4 ；O ．0 4 9 ；O ．1 8 ；O ．6 2 1 2 4 ．3 0 ；9 ．1 9 ；8 2 ．7 9 ；9 0 ．5 0 图2 数质量流程图 部分 F i g ．2 T h en u m e r i c a lq u a l i t yf l o wc h a r t s e g m e n t 表1P r o p e r t yG r i d 属性 T a b l e1T h ep r o p e r t yo fe a s y u i 7 sP r o p e r t yG r i d 1 ．2 技术实现思路 为了突破现有选矿工艺流程数据计算和保存方 法的局限性，选矿工艺表达采用模块化设计思路。 如图4 所示基础数据表结构设计，将选矿流程分为 工序信息、作业信息、作业参数、药剂信息等集合类， 作为选矿流程通用性的模块要素，通过各个模块之 间相互组合构成新的集合类可以表达出流程工艺特 性。该设计思路一方面增加选矿工艺表达的灵活性 和通用性，另一方面，可以减少或消除各个相关模块 之间的相互影响，通过计算机实现能够形成的流程 化的数据表达后[ 3 ] ，完全适用复杂多变的选矿流程 工艺表达。 1 工序信息表中，包括破碎、磨矿、浮选、重选、 磁选、洗矿、筛分等过程，由工艺人员进行动态的维 护，实现新增和删除功能。 尾矿1 日髂尉搠量 ；药剂制度 用量 石灰 B I 2 0 4 一捕嘲疆一3n 咐s 4 0 0 f W S 一8；1 0 W 孓5；5 _ ●●_ ●● B I ．3 2 1 2 0 ～．。．．。．。．。．。．．。．．。．．。．。．．。．．。．。．．。．．。．。．。．．i ．．。．．．。．．．。．．．。．．。．。～ 图3e a s y u i 属性窗格呈现 F i g ．3 T h ed i s p l a yo fP r o p e r t yG r i dp a n e 2 作业信息表中包括粗选一、粗选二、扫选一、 扫选二、精选一、精选二等一系列的选矿作业信息。 3 作业参数记录工序作业的属性参数名称集 合，包括设备种类、设备型号、浮选槽数、浮选时间、 万方数据 7 6 有色金属 选矿部分2 0 1 9 年第6 期 P H 值、作业时间等。 4 产品信息记录选矿物料流产品的品位、回收 率、产率等产品信息集合。 通过分类信息存储后，可以利用计算机技术实 现类与类的关联，从而实现适应各类选矿工艺设计 的工艺流程数据保存‘4 | ，扩大工艺计算数据的适用 面，后续可以用于选矿流程的模拟计算。 工序代码 工序名称 作业代码 作业名称 作业参数代码 作业参数集合 作业属性值 图4基础数据表结构设计 F i g ．4T h ed e s i g no fb a s i cd a t at a b l es t r u c t u r e 2 总体设计 现以军五霎筹蓑霁誉芸了求’需要分层次模块化实 基础信息表结构维护后，为了实现动态的选矿1 任意一个流程作业都是由多个连续的作业环 工艺指标表达和数据存储，程序设计需要满足以下 节组成的[ 5 ] 。工艺人员根据作业集合选择相应的作 设计需求业表达各个作业环节，程序实现中设计作业环节的 1 作业环节需要存储工序特有的作业参数；主表信息用于维护工序、回路信息以及作业信息等 2 作业环节具有多个人料和多个出料，满足复对应关系。 杂选矿工艺流程的作业信息流；2 作业信息环节需要存储不同的作业参数功 3 物料流的人料和出料需要分别存储不同的产能，此功能如果要适应各种复杂的选矿工艺流程，需 品质量信息； 要实现动态的作业参数配置。如图5 所示工艺属性 4 作业环节入料的数质量信息与上一作业环节 配置图，工序信息集合中添加作业参数配置功能，对 的出料的数质量信息相同；应每一项工序信息分别从作业参数集合中选择工序 5 不同选矿流程的数质量图例不同，为了实现所属的作业参数，在进行流程信息录入时系统基于 选矿工艺参数的动态配置，作业参数和数质量流程e a s y U I 的属性窗格实现相应工序作业参数的录入 图例参数的动态配置是关键。和保存。 工序作业参数配置 工序信息 破碎重选 所属工序未选 择的作业参数 、 磨矿 磁选 卜＼ ／ 添加 移 除 浮选 洗矿 。所属工序已选 ，7 择的作业参数 筛分 ＼ 。。。。／ 图5 工序属性配置 F i g ．5 T h ec o n f i g u r a t i o no fp r o c e s sa t t r i b u t e 嚣冒 舅墨 万方数据 2 0 1 9 年第6 期宋晓梅等选矿工艺指标动态表达设计与实现 7 7 3 不同选矿流程需要设计不同的数质量流程图 例。如图6 所示产品信息配置，对应流程项目可以 动态从产品信息集合中选择对应的产品信息，系统 基于E a s y u i 的属性窗格实现相应的产品信息参数 值录入和保存。 图6 产品信息配置 F i g ．6 T h ec o n f i g u r a t i o no fp r o d u c ti n f o r m a t i o n 4 作业环节有多个物料的人料和出料，因此物 料信息与作业信息形成子母表，每一项作业信息可 以添加多个子物料信息，区分入料和出料。 5 作业环节人料与上一环节出料产品信息相 同，根据此特性，计算机可以通过配置出入料关系实 现了各个作业环节的连续链路关系表达[ 6 ] ，实现多 个作业环节的循环，建立流程点类的关联。 3应用效果 系统设计实现后，通过可视化界面实现对产品 信息集合的配置功能，输入对所需产品信息的数据 录入及配置属性进行数据库的存储实现后，可以对 工序作业信息操作选择操作，根据该工序属性信息 配置该工序所属的作业参数集合，配置界面操作简 单便捷。如图7 所示，根据工艺实际配置后，在信息 流程配置中，当选择对应的工序后，即可根据该工序 显示工序的作业属性集合，利用e a s y U I 实现了可视 化的属性界面供工艺人员将工艺数据提报存储在数 据库中，动态属性界面实现效果如图8 所示。 4结论 本文概述了选矿流程工艺指标的动态表达和实 现，基于数据库和软件编程技术，建立了选矿指标信 息数据库，将流程项目的作业信息、工序参数以及作 业参数信息等通过可动态配置的方式存储在关系数 据库中，基于e a s y u I 的可视化界面实现了流程信息 表达的功能实现，利用信息化技术手段实现了选矿 生产工艺的指标值的数据库存储技术。 万方数据 7 8 有色金属 选矿部分2 0 1 9 年第6 期 属性代码{ e q u 帚 6 R e g n n d g n n d f i I 嗍n e t k c o m a g n e c 脱I e c C O n d n { o b l l m e g m d m G 曙驰 到筻1 廖眭名称{ 设备种类及 是否再磨 含量 ％ 磁选条件 磁场强度 重选条件 作业时伺 细度级别 m 页靛共O 蠢 类型令 设备 磨矿 唐矿 醚 碰选 重选 重选 磨矿 2 0 颤’ 工序{ 浮选 浮选 浮选 浮选 } 燃1员 属性代码；量佳名称{ 类型{ n o l a l D n 砌浮进糟数浮选 们t 曲∞T - 陀浮选时问浮选 D H PH值浮选 m e d k a J 药剂种类及用量药剂 靛共O 墨∞锨’ 图7 作业参数配置 F i g ．7 T h ec o n f i g u r a t i o no fj o bp a r a m e t e r ●■l 鬟堋 ■■■e № ■■e № ■■■e 驰 ■瞳自嘲 ■■t 自％ ■_ 自№ n 口■w H 帅 n _ 一_ ■H - ■H m P 恤 l | 慧， 一量 图8 工艺指标动态实现 F i g ．8 T h ed y n a m i cr e a l i z a t i o no fp r o c e s si n d i c a t o r s 通过该技术实现的选矿工艺表达建立的选矿流 程数据库系统可录入各种复杂类型的选矿流程工艺 数据，将选矿各项工艺指标信息存储在数据库中，形 成矿物加工知识库体系，一方面有助于选矿工艺的历 史档案管理以及选矿工艺者的经验总结，另一方面也 为智能决策与过程仿真提供条件，供选矿工艺工作者 进行选矿工艺信息查询和工艺指标的计算优化有着 重要的意义，同时，选矿工艺流程变得更科学，能够帮 助选矿研究和设计人员更加快捷、高效、精准地选择 选矿工艺技术，相关计算分析变得更高效，为新建选 矿厂的设计或老选矿厂的技术改造提供数字化技术 支撑，对传统的选矿试验方法提供根本性的创新。 ■ ■■药射慨瞳 参考文献 [ 1 ] 孙传尧，周俊武，贾木欣，等．基因矿物加工工程研究[ J ] ． 有色金属 选矿部分 ，2 0 1 8 1 1 7 ． [ 2 ] 黄飞．选煤厂数质量流程图绘制与计算软件的开发研究[ J ] ． 煤炭加工与综合利用，2 0 1 4 1 2 2 2 6 ． [ 3 ] 乔宁．选矿过程工艺指标设定软件系统的设计与开发[ D ] ． 沈阳东北大学，2 0 0 6 ． [ 4 ] 刘建远．国外几个矿物加工流程模拟软件述评[ J ] ．国外 金属选矿，2 0 0 8 1 1 3 1 4 ． [ 5 ] 郑桂欣．化工过程流程模拟软件系统的开发[ D ] ．杭州 浙江大学，2 0 0 3 ． [ 6 ] 卫玉花．选煤工艺流程智能设计[ D ] ．太原太原理工大 学，2 0 0 5 ． 万方数据