Аннотация:
Актуальность работы обусловлена необходимостью вовлечения в переработку свинцово-цинковых руд Казахстана со сложной минералогией и тонковкрапленной текстурой, высоким содержанием углеродсодержащих минералов и кремнезема, относимых к категории труднообогатимых. Целью являлось сравнение эффективности предварительной сортировки: традиционного XRT-сепаратора и новейшего XRT-сепаратора Photon AI. Методология базировалась на поэтапных испытаниях: лабораторно-аналитические и опытно-промышленные исследования на традиционном XRT-сепараторе (март 2024 г.) и опытно-промышленные испытания на XRT-сепараторе Photon AI (октябрь 2025 г.), выполненных специалистами компании Ganzhou HPY Technology Co., Ltd. Установлено, что XRT-сепарация Photon AI обеспечивает устойчивое достижение промышленных показателей обогащения в отличие от традиционного подхода. Приведенные результаты подтверждают перспективность применения новых технологий для решения задач эффективного предобогащения и минимизации разубоживания при переработке упорных, сложнообогатимых полиметаллических руд.
I. История возникновения проекта
Объект исследований — свинцово-цинковое месторождение осадочного типа в Казахстане. Руды характеризуются тонкой вкрапленностью сульфидов (сфалерит, галенит), представленных пылевидными и эмульсионными выделениями размером 0,5–20 мкм в углеродисто-кремнистых доломитах. Сульфиды образуют тесные срастания с жильными минералами (кварц, углеродистое вещество), что обусловливает их труднообогатимый характер. Дополнительными осложняющими факторами являются высокая склонность руды к шламообразованию (содержание фракции –10+0 мм после буровзрывных работ достигает 50–55%) и экстремально низкие зимние температуры (до –28,6°C), предъявляющие повышенные требования к морозостойкости оборудования. Совокупность указанных факторов — тонкая вкрапленность, сложные срастания, шламообразование и суровый климат — делает применение традиционных гравитационных, флотационных и стандартных сенсорных методов сепарации малоэффективным.
II. Сравнение результатов технологии интеллектуальной сенсорной сепарации
1.Опытно-промышленные испытания на традиционном XRT-сепараторе (март 2024 г.)
Томографический анализ выявил низкую различимость руд с разным содержанием компонентов и значительное перекрытие данных на диаграммах рассеяния, что свидетельствует о нецелесообразности применения традиционной XRT-сепарации. При оптимальном режиме (выход хвостов 20,33%) содержание целевых металлов (Pb+Zn) в хвостах составило 1,43%, при увеличении выхода до 32,17% — 2,24%, что существенно выше требуемого промышленного предела (0,35%). Извлечение в концентрат — 83,6–92,7%. Низкая эффективность обогащения обусловлена недостаточной контрастностью атомных номеров целевых минералов и пустой породы, а также тонкой вкрапленностью компонентов, препятствующей формированию четкого сигнала в традиционной XRT-технологии.
2. Опытно-промышленные испытания на XRT-сепараторе Photon AI (октябрь 2025 г.)
В ходе промышленных испытаний достигнуты целевые показатели: выход хвостов 29,6%, извлечение целевых металлов 97% при содержании в хвостах 0,32% и производительности 30–40 т/ч. Для более точного моделирования условий работы рудника в промышленном режиме, с учетом горнотехнических факторов и систем разработки, было согласовано использование определенных пропорций руда:порода, что обеспечивает наличие показателей разубоживания и потерь (доля породы суммарно от 25% до 33% в зависимости от системы отработки), при этом содержание целевых металлов (Pb+Zn) в хвостах составило 0,24–0,29%. Подтверждена стабильная работа оборудования на фракции –40+10 мм в течение длительного периода при производительности 35 т/ч.
В ходе испытаний было определено оптимальное содержание пустой породы в исходной руде (25-35%) соответствующее показателям потерь и разубоживания характерным для камерно-целиковой и подэтажно-камерной системы разработки месторождения.
Применение данного подхода к оптимизации параметров сортировки руды на сепараторе РРС в дальнейшем позволит повысить техническую и экономическую эффективность разработки месторождения обеспечивая более рациональное использование минерального сырья и снижение производственных потерь.
III. Ключевые отличия и преимущества технологии Photon AI
Принципиальное отличие фотонного сепаратора HPY от традиционных XRT-систем, обусловившее достижение промышленных показателей на руде, ранее признанной несортируемой, заключается в смене технологической парадигмы на трех уровнях: сенсорном, алгоритмическом и эксплуатационном.
1)Мультимодальный сенсорный анализ
Традиционная XRT-сепарация основана на монопроекционной рентгеновской визуализации, отражающей усредненный атомный номер материала. В условиях тонкой вкрапленности усредненный сигнал куска нивелирует присутствие полезного компонента, что затрудняет разделение бедных руд и пустой породы. Фотонная технология HPY интегрирует данные многоканальных сенсоров (включая рентгеновскую томографию), что позволяет детектировать локальные обнажения целевых минералов даже при их тонкодисперсном распределении.
2)Алгоритмическое обеспечение на основе глубокого обучения
Ключевым элементом является применение архитектур глубоких нейронных сетей (ResNet, YOLO), обеспечивающих высокоточное визуальное восприятие. За 20 мс извлекается комплекс признаков (цвет, текстура, минеральные включения, морфология), включая характеристики, недоступные визуальному анализу. Реализован механизм адаптивного инкрементального обучения, позволяющий алгоритму повышать точность классификации по мере накопления данных об изменчивости руды. Этим объясняется динамика испытаний: первоначальное незначительное превышение содержания Zn в хвостах было скорректировано в процессе дообучения модели с выходом на стабильные показатели.
3)Инженерная реализация и эксплуатационная надежность
Оборудование адаптировано для эксплуатации в условиях низких температур за счет специализированных систем холодостойкости компрессорного, трубопроводного и электроавтоматического оборудования. Технологическая линия включает полный цикл подготовки и сепарации материала. Высокая степень заводской готовности подтверждена сроками запуска: монтаж начат 16.09.2025, промышленные испытания завершены 17.10.2025.
IV. HPY: первопроходец в сфере применения ИИ для обогащения руд
Технология разработана компанией Ganzhou HPY Technology Co., Ltd. (Ганьчжоу, КНР) — специализированным предприятием в области интеллектуальной сенсорной сепарации (рентгеновская, фотонная, лазерно- эмиссионная). Оборудование применяется для предварительного обогащения широкого спектра руд (W, Sn, Pb, Zn, Cu, Au, Ag, Mn, барит). Компания располагает лабораторной базой для полного цикла испытаний и имеет опыт реализации проектов в различных климатических зонах (Центральная Азия, Россия, Африка).
| Наименование показателя | Элемент | Ед. изм. | Март, 2024 | Октябрь, 2025 | ||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| XRT (теоретический расчёт) | XRT (опыт 1) | XRT (опыт 2) | XRT+Photon | |||||||||||
| Исходная | Концентрат | Хвосты | Исходная | Концентрат | Хвосты | Исходная | Концентрат | Хвосты | Исходная | Концентрат | Хвосты | |||
| Выход | % | 100 | 76,12 | 23,88 | 100 | 67,83 | 32,17 | 100 | 79,67 | 20,33 | 100 | 70,42 | 29,58 | |
| Содержание | Pb | % | 0,844 | 1,080 | 0,09 | 0,684 | 0,940 | 0,076 | ||||||
| Zn | % | 3,196 | 4,08 | 0,380 | 2,432 | 3,352 | 0,240 | |||||||
| Pb+Zn | % | 4,040 | 5,160 | 0,470 | 4,04 | 4,98 | 2,24 | 4,04 | 4,70 | 1,43 | 3,116 | 4,292 | 0,316 | |
| Извлечение | Pb | % | 97,45 | 96,72 | ||||||||||
| Zn | % | 97,16 | 97,08 | |||||||||||
| Pb+Zn | % | 97,22 | 83,61 | 92,69 | 97,00 | |||||||||
| Коэффициент обогащения | Pb | 1,28 | 1,37 | |||||||||||
| Zn | 1,28 | 1,38 | ||||||||||||
| Pb+Zn | 1,28 | 1,23 | 1,16 | 1,38 | ||||||||||
V. Выводы и перспективы
Промышленными испытаниями на свинцово-цинковом месторождении Казахстана установлено следующее:
1)Традиционная XRT-технология не обеспечивает эффективного разделения труднообогатимых руд с тонкой вкрапленностью, высокоуглеродистых и высококремнистых разновидностей вследствие недостаточной контрастности атомных номеров и плотности разделяемых компонентов.
2)Фотонная технология HPY, основанная на мультимодальном сенсорном анализе и классификации с использованием алгоритмов глубокого обучения, позволяет стабильно достигать промышленных показателей на рудах данной категории: содержание целевых металлов (Pb+Zn) в хвостах — 0,32%, извлечение — 97%, удаление пустой породы — 29,58%.
3)Экономический эффект от применения технологии выражается в сокращении объема материала, направляемого на измельчение и флотацию, на 30% и повышении содержания металла в питании в 1,38 раза, что снижает эксплуатационные затраты и повышает производительность передела.
4)Предварительные результаты переработки отвального материала указывают на потенциал вовлечения в эксплуатацию техногенных образований с извлечением остаточных полезных компонентов.
Полученные результаты подтверждают перспективность применения XRT- сепарации Photon AI для промышленного освоения сложных типов руд и могут быть использованы при проектировании технологических схем переработки аналогичного минерального сырья.