矿产资源是国民经济基础，选矿工业为国 民经济发展提供原材料保障，选矿工业 高质量发展是促进传统矿业转型和助力 国民经济高质量发展的重要基础，智能选矿是促进 选矿工业高质量发展的重要手段。

    智能工厂是面向工厂层级的智能制造系统，通 过物联网对工厂内部参与产品制造的设备、材料、 环节等全要素进行有机互联与泛在感知，结合大数 据、云计算、虚拟制造等数字化、智能化技术，实 现对生产过程的深度感知、智慧决策和精准控制， 达到对生产过程高效、高质量的管控一体化运营目 的。智能选矿是依托现有信息物理制造系统，通过 大数据、物联网、云计算及虚拟制造等信息集成和 处理技术，实现选矿过程资源优化配置和智能优化 制造，助力选矿行业高质量发展。

选矿自动化、信息化与智能化现状 

    选矿生产主要有如下特点和难点：选矿生产原 矿性质复杂、多变和不可控；选矿生产具有流程、 离散和间歇作业混合特征，过程机理复杂，具有多 变量、非线性、大滞后和强耦合等特性；国内外没 有任何2个选矿厂的原矿、工艺流程和装备完全相 同，企业管理水平、装备可靠性、生产运维人力资 源状况参差不齐。 

    针对上述选矿生产的特点和难点，近10年来，国 内外自动化、信息化与智能化主要技术进展如下。

选矿过程在线分析检测技术

    应用基础研究的快速发展促进了选矿高端分析 系统等智能装备的开发与应用。近年来，矿石块度 分析、磨机状态监测、矿浆粒度测量、浮选泡沫 状态分析和矿浆品位测量等技术获得了较大发展 和应用。

1）磨机负荷状态检测 

   澳大利亚工业研究协会（AMIRA）、澳大利 亚科学联邦工业组织（CSIRO）、芬兰奥图泰矿业 公司（OUTOTEC，简称奥图泰）、加拿大矿业技 术研究组织（COREM）以及国内矿冶科技集团有 限公司（简称矿冶集团）等较早开展了磨机负荷状 态检测的研发工作。经过十多年的发展，奥图泰矿 业公司的MillSense、加拿大矿业技术研究组织的 SAG-Tools、矿冶集团的磨机负荷监测系统在磨机 负荷检测上获得了成功应用。

2）矿浆品位在线检测分析 

   奥图泰公司形成了Courier X系列产品；美国 热电公司形成了MSA矿浆品位载流分析仪，矿冶 集团形成了自主知识产权的BOXA、BOXA-e以及 BOXA-h型系列产品，并实现了基于云服务的远程 维护。BOXA型品位分析仪如图1所示。

3）矿石块度、浮选泡沫状态分析

   美 国SplitEngineering公司、芬兰美卓 （ Mesto ）公司以及国内矿冶集团先后对输 送带矿石图像的分割技术进行了研究，其中 SplitEngineering公司的Split-Online，美卓公司的 VisioRock以及矿冶集团的BOSA型矿石块度图像 分析仪均在不同类型的矿山实现了工业闭环应用。 

4）泡沫图像 

    奥图泰公司、南非明泰科公司（Mintek）、瑞 士SGS公司以及国内中南大学、矿冶集团先后对泡 沫图像的机器视觉分析与选矿机理进行深入研究， 其中奥图泰公司的ForthSense、明泰科的FloCam以 及矿冶集团的BFIPS型泡沫图像分析仪先后在不同 类型的矿山得到了工业闭环应用。 

选矿过程智能优化控制技术 

   1）磨矿智能优化控制 国内外许多的矿业公司推出了包含磨矿智能控 制算法和磨矿流程仿真的软件产品。其中，国外 明泰科公司推出的StarCS系列控制软件产品中的 MillStar，奥地利ANDRITZ集团的半自磨和球磨机 先进控制专家系统（ACE），美卓公司OCS软件 平台中用于磨矿回路优化控制的组件，澳大利亚 Manta Cube磨矿控制软件等。在国内，矿冶集团在 2018年正式推出了BPM-G 磨矿专家控制系统，并 在山东黄金集团三山岛金矿、江铜集团德兴铜矿和 紫金集团穆索诺伊铜矿等多个矿业企业的磨矿生产 流程中实现了工业应用，提高了磨矿生产处理量， 稳定了磨矿流程和产品指标。BPM-G 磨矿专家控 制系统如图2所示。 

2）浮选智能优化控制 国外明泰科公司推出的StarCS系列控制软件产 品中的FloatStar，奥图泰公司的浮选ACT先进控制 工业套装，瑞士SGS公司的浮选专家控制系统产品等在国外矿山有较多应用。国内矿冶集团推出了 BPM-F 浮选专家控制软件，并且在江铜集团城门 山铜选和德兴铜矿实现了基于品位在线检测的闭环 控制，稳定了精矿品位，提高了回收率。BPM-F  磨矿专家控制系统如图3所示。

3）浓密智能优化控制 国外明泰科公司的LeachStar软件中包含了对 浓密机的优化控制，奥图泰公司提供SUPAFLO 高效浓密机控制技术来实现浓缩过程的控制， FLSmidth Minerals公司对浓密机提出一整套优化 控制策略，形成专家系统软件。国内矿冶集团推出 了BPM-T 浓密脱水专家控制软件，并在山东黄金 三山岛金矿、江铜集团城门山铜矿等矿山的浓密脱 水流程实现了工业应用，提高并稳定了浓密机底流 浓度等工艺指标，降低了生产人员劳动强度，实现 了浓密和脱水工序的有效衔接和协调生产。

图1 BOXA型品位分析仪

图2 BPM-G 磨矿专家控制系统

图3 BPM-F 磨矿专家控制系统

网络化服务系统

   近年来，国内外研究机构致力于建立网络化数 据中心和控制中心，提供矿业制造自动化整体技术 和全生产周期服务，通过互联网、云服务等技术与 矿业相结合，加强对行业的集中监控、技术与运 营服务来促进矿业经济可持续发展。奥图泰公司建 立了由众多资深专家组成的全球性的网络，为企业 提供远程故障诊断和故障分析处理、先进控制策略 服务、应用评估和优化效果报告。美卓和纽蒙特公 司都建立了包含已有矿山的矿石性质和生产流程的 网络数据库，并使用该数据库提供矿石性质分析、 选厂设计、设备选型和优化控制等服务。澳大利亚 JKMRC与CRC-ORE研究中心开发了基于仿真决策 支持系统的综合矿物加工模拟平台（IES），下一 步正研发基于数字孪生的平台。澳大利亚工业研究 协会建立了用于参考、培训和教育的全球信息资源 的矿床数据中心。国内外矿业公司和研究机构通过 这些网络化服务技术的应用，降低成本、减少矿产 资源消耗、提高资源利用率以及提升绿色环保能 力。国内也建立了矿冶智能优化制造云服务平台， 集成了典型企业的生产数据，初步实现远程监控。

智能选矿面临的机遇与挑战

    从全球范围来看，我国矿产领域总体上处于“部 分工艺技术并跑、基础研究和装备自动化跟跑，智能 化滞后”的地位。从总体上讲，我国选矿工业自动 化、信息化、智能化面临着以下机遇和挑战。

智能选矿原创性基础理论不强

   我国矿业开发水平在过去几十年的发展中已有 较大提升，在应用技术研究以及选矿工艺层面发展 较快，但在基础研究和原始创新研究层面还需大幅 提升。其中在碎磨、浮选机理等方面研究还不够深 入，对颗粒气泡相互作用、复杂流体作用、动力学 计算模拟的认识还不够透彻等。在磨矿、浮选新机 理与数字孪生方面，需要开展各种有限差分、有限 元、离散元等与机器学习、数字孪生相融合的创新理 论方法研究，面临着很大挑战，同时也是创新机遇。

关键核心部件和装备依赖性强 

   选矿过程参数一次检测元器件、在线检测仪器 设备和核心部件对国外依赖程度较高，我国在先进 选矿装备及核心零部件上仍然依赖进口，关键材 料、核心部件和装备仍然受制于人。例如，振动传 感、高压电源、光管、电镜等高精密元器件，高性 能碎磨设备、高效浓密设备等仍依赖国外，需要自 主研发与创新突破。

基础软件和工业软件薄弱 

   智能化软件系统和硬件系统处于起步阶段，在 选矿过程智能化基础研究、综合矿业软件开发与应 用、大型选矿装备协同作业控制、选矿过程精细化 管控等领域，与国外相比仍存在较大差距。行业 缺乏自主可控的基础工业软件和信息化手段的有效 供给。结合新一代信息技术，开发智能矿业相关技 术、装备和软件，建立服务行业的云平台，实现矿 产资源开发全过程全生命周期的动态优化，是我国 传统矿业转型发展的重大机遇。 

智能选矿关键科学问题与技术 

    智能选矿的发展，需要从基础理论科学、装备 与系统智能化技术研发着手，为产品化、产业化应 用提供坚实基础，依此助力矿山技术经济高质量发 展，关键科学问题与技术研发与应用涉及以下3个 方面。 选矿过程智能化基础研究 

   基于矿石流的数据采集与价值分析基础理论， 选矿全过程、全生命周期数字孪生、动态优化模 型，实现资源利用效率最大化。

选矿装备精准感知与过程智能控制技术

   多金属矿物微量元素在线精准检测技术、极端 工况条件下选矿产品质量检测技术。复杂工况条件 下的多变量、强耦合、大滞后选矿过程自适应自愈 控制技术。

基于工业大数据的智能化服务支撑平台

   选矿全生命周期信息采集、多源信息快速融 合、大数据治理与边缘计算分析，全类型故障诊断 预警方法，基于大数据与云服务平台的选矿全生命 周期服务平台等。 

智能选矿建设路径

     智能选矿的建设路径是实现流程工业选矿过程 智能优化制造技术，如图4所示。 

    选矿过程智能优化制造的建设路径包含以下4 个层次。

1) 第1层次，选矿厂数据采集平台与选矿数据 中心建设。通过建设工业物联网络框架，实现矿产 资源、选矿生产、能源、安全、环保等数据的集 成，保证选矿厂数据的完整性。

2) 第2层次，智能操作选矿厂建设。建设装备 远程智能监控和预测性维护系统，提高装备运转 率；建设选矿全流程智能化操作系统，形成专家 规则控制，实现少人无人操作调控，稳定工艺流程，优化操作岗位，提升选矿工业大数据的质量和 价值。

3) 第3层次，虚拟选矿厂建设。依照人-信息- 物理系统（HCPS）的理念，通过虚拟选矿厂平行 模拟实际选矿生产过程，实现数据的透明化和部分 数据的软测量功能，并通过超实时仿真功能对选 矿全流程生产进行快速决策，引导实际选矿厂快 速响应，实现全流程智能优化控制和选矿厂技术 指标优化。

4) 第4层次，协同云服务平台建设。通过对全矿及全行业海量历史数据进行大数据分析，挖掘长 周期数据的价值，实现选矿厂资产监管优化、全流 程及采选协同和综合经济指标优化。

图4 选矿过程智能优化制造建设路径

乾坤矿山的便携式螺旋支柱介绍

    乾坤矿山便携式螺旋支柱是一款矿井临时支护设备，是矿井适用的金属单体支柱，参数经过多次试验和客户使用数据验证的。这款支柱专为矿山井下临时支护设计制造，与市场上的其他支护不同，非边坡基坑支护，非液压非悬浮支柱，也不是锚杆网片等大面积常规支护产品，这款支柱具有轻便、结构简单、价格实惠、可回收反复使用、可远距离拆除等特点，深得客户喜爱。