智慧礦山-選礦工藝數字 3D 視覺化

前言

現代科技和工業的發展對礦物原料的要求越來越高，直接開採的原礦石往往達不到標準，而原礦通過選礦加工後則可以滿足要求。選礦技術在冶金、煤炭、化工、建材和環保等部門都得到應用，對國民經濟的發展意義重大。

HT for Web 不止自主研發了強大的基於 HTML5 的 2D、3D 渲染引擎，為視覺化提供了豐富的展示效果。介於 2D 組態和 3D 組態上，Hightopo（以下簡稱 HT ）的 HT for Web 產品上的有著豐富的組態化可供選擇，本文將介紹如何運用 HT 豐富的 2/3D 組態搭建出一個選礦工藝流程視覺化。

介面簡介及效果預覽

在瞭解選礦工藝後，我們使用 HT for Web 自主研發的 2D/3D 引擎，實現了選礦工藝 demo，它包含選礦場景和資料展示皮膚。如下圖：

介面支援國際化。（可通過右上角中英文切換按鈕來進行選擇當前頁面語言） 場景模型的載入和渲染需要一定的時間，為此我們設定了載入動畫，場景渲染時間由進度條來表示。

兩側包括中間的圖表，包含基本的折線圖、柱狀圖、表格（內容自動滾動）、餅圖、雷達圖等，有著各自的動效演示。

中間的場景有選礦中需要用到的一些裝置模型還有從原料礦石到可以使用的工業原料的生產路線，用最直觀的方式為我們呈現選礦工藝的整個流程。其中使用模型貼圖的 UV 偏移動畫模擬了礦料的傳輸過程。場景還有著與圖紙按鈕的功能互動，如選礦漫遊（選礦工藝流程）、全場漫遊（場景繞場檢視）、濃密機和球磨機的啟停動畫演示、六種選礦裝置的單獨檢視。

選礦漫遊

選礦工藝動畫過程，從礦石破碎到篩分再到磨礦、分級等一系列作業的漫遊動畫，讓我們拉近視角近距離感受選礦的每一步作業。

每一步作業動畫預設停留 5s，然後進到下一步動畫，我們也可以通過點選控制欄按鈕來控制動畫播放。

• 關閉：結束選礦漫遊動畫，返回頁面初始化視角

• 上一步：執行上一步動畫過程

• 下一步：執行下一步動畫過程

• 暫停：停止當前動畫，通過點選【上一步】【下一步】繼續動畫

• 5s 計時條：畫面停留時間計時

全場漫遊

通過改變視角繞場一週來瀏覽場景。（可通過點選視角復位按鈕終止動畫）

濃密機和球磨機啟停

通過修改每秒鐘模型旋轉的角度大小從而達到機器裝置緩慢停止或緩慢啟動的動畫效果。

裝置檢視

預設提供了六種機器裝置的檢視，通過上邊單選按鈕組來進行選擇檢視，在選中某個裝置後，場景會虛化其他所有裝置，並且將視角拉近至所選裝置，並會在右側彈出裝置介紹皮膚。 退出檢視：點選右上角關閉按鈕返回到檢視裝置前的視角，顯示原場景所有模型。

介紹皮膚動效分析：皮膚屬於場景中的一個 billboard 3D 公告板圖元，動效的實現我們利用了它的幾種內建樣式屬性（裁切方向、裁切比例、透明度）。

視角復位

點選返回初始化頁面時的視角。

實現價值

自然界中能直接用於冶煉的富礦並不多，特別是隨著工業生產的發展，富礦的儲量也在逐漸減少，因此不得不開採愈來愈多的貧礦。然而用低品位的貧礦冶煉是不經濟的。為了降低冶煉成本，有效地提取礦石中的有用成分，綜合利用國家資源，對從礦山開採出來的礦石，在冶煉之前要進行選礦。

選礦是根據礦石中不同礦物的物理、化學性質，把礦石破碎磨細以後，採用重選法、浮選法、磁選法、電選法等方法，將有用礦物與脈石礦物分開，並使各種共生（伴生）的有用礦物儘可能相互分離，除去或降低有害雜質，以獲得冶煉或其他工業所需原料的過程。產品中，有用成分富集的稱精礦；無用成分富集的稱為尾礦；有用成分的含量介於精礦和尾礦之間，需進一步處理的稱中礦。選礦是一個連續的生產過程，由一系列連續的作業所組成，包括準備作業、選別作業、產品處理作業。

• 準備作業：該作業包括破碎和篩分、磨礦和分級。目的主要使有用礦物與脈石礦物，有用礦物與無用礦物相互分開，達到單體分為分選作業做準備。這種準備作業是將物料分成若干適宜的粒級，為分選作業做準備。
• 選礦作業：這是選礦過程的關鍵作業（或稱主要作業）。它根據礦物的不同性質，採用不同的選礦方法，如浮選法、重選法或磁選法等等。
• 產品處理作業：主要包括精礦脫水和尾礦處理。精礦脫水通常由濃縮、過濾、乾燥（有時需要）三個階段組成。尾礦處理通常包括尾礦貯存和尾礦水處理。

選礦過程中對原礦的各個成分進行分離，除產出有用礦物外，其他的物質還可以變廢為寶，如火力發電廠的廢物粉煤灰，堆放佔地又造成環境汙染，是發電廠的一大優患，而把粉煤灰進行選礦處理可生產出鐵礦攢、玻璃微珠和水泥配料等多種有用產品。當然，選礦過程中，易產生有害氣體，水體汙染，固體廢料等環境汙染問題也是不容忽視的，需要相對應的進行處理，如選礦廢水經沉澱處理或活性炭吸附等處理達標後再進行排放。

總結

從礦山自動化到數字礦山，再到如今的智慧礦山，數字經濟化時代，有關未來礦山的建設與實現方式並不斷地日新月異。智慧礦山，智慧勘探，物聯網等新型技術概念的出現正引領傳統礦業加速向綠色、安全、智慧、高效方向發展。

2019 年圖撲軟體 HT 增強了基於 WebGL 的 3D GIS 技術在水利、化工和礦山等領域的實施應用，在傳統建模基礎上引入了航拍的傾斜攝影3D建模方案，解決了如化工園區、礦山這種場景面積大，傳統 3dsmax maya 之類工具手工實景建模工作量巨大的問題，通過無人機航拍，加後期資料處理，無縫融合 HT 原有 3D 模型，很好的解決了巨集觀和微觀融合一體化的需求。

礦業領域，圖撲 HT 與合作伙伴成功實施了紫金礦業全球多國礦山站點的 3D 視覺化綜合運維繫統：

2019 我們也更新了數百個工業網際網路 2D/3D 視覺化案例集，在這裡你能發現許多新奇的例項，也能發掘出不一樣的工業網際網路：《分享數百個 HT 工業網際網路 2D 3D 視覺化應用案例之 2019 篇》，更多行業應用例項可以參考官網案例連結： https://www.hightopo.com/demos/index.html