智慧矿山-选矿工艺数字 3D 可视化

前言

现代科技和工业的发展对矿物原料的要求越来越高，直接开采的原矿石往往达不到标准，而原矿通过选矿加工后则可以满足要求。选矿技术在冶金、煤炭、化工、建材和环保等部门都得到应用，对国民经济的发展意义重大。

HT for Web 不止自主研发了强大的基于 HTML5 的 2D、3D 渲染引擎，为可视化提供了丰富的展示效果。介于 2D 组态和 3D 组态上，Hightopo（以下简称 HT ）的 HT for Web 产品上的有着丰富的组态化可供选择，本文将介绍如何运用 HT 丰富的 2/3D 组态搭建出一个选矿工艺流程可视化。

界面简介及效果预览

在了解选矿工艺后，我们使用 HT for Web 自主研发的 2D/3D 引擎，实现了选矿工艺 demo，它包含选矿场景和数据展示面板。如下图：

界面支持国际化。（可通过右上角中英文切换按钮来进行选择当前页面语言）场景模型的加载和渲染需要一定的时间，为此我们设置了加载动画，场景渲染时间由进度条来表示。

两侧包括中间的图表，包含基本的折线图、柱状图、表格（内容自动滚动）、饼图、雷达图等，有着各自的动效演示。

中间的场景有选矿中需要用到的一些设备模型还有从原料矿石到可以使用的工业原料的生产路线，用最直观的方式为我们呈现选矿工艺的整个流程。其中使用模型贴图的 UV 偏移动画模拟了矿料的传输过程。场景还有着与图纸按钮的功能交互，如选矿漫游（选矿工艺流程）、全场漫游（场景绕场查看）、浓密机和球磨机的启停动画演示、六种选矿设备的单独查看。

选矿漫游

选矿工艺动画过程，从矿石破碎到筛分再到磨矿、分级等一系列作业的漫游动画，让我们拉近视角近距离感受选矿的每一步作业。

每一步作业动画默认停留 5s，然后进到下一步动画，我们也可以通过点击控制栏按钮来控制动画播放。

关闭：结束选矿漫游动画，返回页面初始化视角
上一步：运行上一步动画过程
下一步：运行下一步动画过程
暂停：停止当前动画，通过点击【上一步】【下一步】继续动画
5s 计时条：画面停留时间计时

全场漫游

通过改变视角绕场一周来浏览场景。（可通过点击视角复位按钮终止动画）

浓密机和球磨机启停

通过修改每秒钟模型旋转的角度大小从而达到机器设备缓慢停止或缓慢启动的动画效果。

设备查看

默认提供了六种机器设备的查看，通过上边单选按钮组来进行选择查看，在选中某个设备后，场景会虚化其他所有设备，并且将视角拉近至所选设备，并会在右侧弹出设备介绍面板。退出查看：点击右上角关闭按钮返回到查看设备前的视角，显示原场景所有模型。

介绍面板动效分析：面板属于场景中的一个 billboard 3D 公告板图元，动效的实现我们利用了它的几种内置样式属性（裁切方向、裁切比例、透明度）。

视角复位

点击返回初始化页面时的视角。

实现价值

自然界中能直接用于冶炼的富矿并不多，特别是随着工业生产的发展，富矿的储量也在逐渐减少，因此不得不开采愈来愈多的贫矿。然而用低品位的贫矿冶炼是不经济的。为了降低冶炼成本，有效地提取矿石中的有用成分，综合利用国家资源，对从矿山开采出来的矿石，在冶炼之前要进行选矿。

选矿是根据矿石中不同矿物的物理、化学性质，把矿石破碎磨细以后，采用重选法、浮选法、磁选法、电选法等方法，将有用矿物与脉石矿物分开，并使各种共生（伴生）的有用矿物尽可能相互分离，除去或降低有害杂质，以获得冶炼或其他工业所需原料的过程。产品中，有用成分富集的称精矿；无用成分富集的称为尾矿；有用成分的含量介于精矿和尾矿之间，需进一步处理的称中矿。选矿是一个连续的生产过程，由一系列连续的作业所组成，包括准备作业、选别作业、产品处理作业。

准备作业：该作业包括破碎和筛分、磨矿和分级。目的主要使有用矿物与脉石矿物，有用矿物与无用矿物相互分开，达到单体分为分选作业做准备。这种准备作业是将物料分成若干适宜的粒级，为分选作业做准备。
选矿作业：这是选矿过程的关键作业（或称主要作业）。它根据矿物的不同性质，采用不同的选矿方法，如浮选法、重选法或磁选法等等。
产品处理作业：主要包括精矿脱水和尾矿处理。精矿脱水通常由浓缩、过滤、干燥（有时需要）三个阶段组成。尾矿处理通常包括尾矿贮存和尾矿水处理。

选矿过程中对原矿的各个成分进行分离，除产出有用矿物外，其他的物质还可以变废为宝，如火力发电厂的废物粉煤灰，堆放占地又造成环境污染，是发电厂的一大优患，而把粉煤灰进行选矿处理可生产出铁矿攒、玻璃微珠和水泥配料等多种有用产品。当然，选矿过程中，易产生有害气体，水体污染，固体废料等环境污染问题也是不容忽视的，需要相对应的进行处理，如选矿废水经沉淀处理或活性炭吸附等处理达标后再进行排放。

总结

从矿山自动化到数字矿山，再到如今的智慧矿山，数字经济化时代，有关未来矿山的建设与实现方式并不断地日新月异。智慧矿山，智能勘探，物联网等新型技术概念的出现正引领传统矿业加速向绿色、安全、智能、高效方向发展。

2019 年图扑软件 HT 增强了基于 WebGL 的 3D GIS 技术在水利、化工和矿山等领域的实施应用，在传统建模基础上引入了航拍的倾斜摄影3D建模方案，解决了如化工园区、矿山这种场景面积大，传统 3dsmax maya 之类工具手工实景建模工作量巨大的问题，通过无人机航拍，加后期数据处理，无缝融合 HT 原有 3D 模型，很好的解决了宏观和微观融合一体化的需求。

矿业领域，图扑 HT 与合作伙伴成功实施了紫金矿业全球多国矿山站点的 3D 可视化综合运维系统：

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