Entre os equipamentos de concentração gravítica que atravessam um século, a mesa de concentração, com as suas vantagens únicas de alta razão de enriquecimento e ausência de poluição química, mantém até hoje uma posição "insubstituível" na recuperação de minerais finos de metais-chave como tungsténio, estanho, tântalo e nióbio a nível global. No entanto, a dependência da inspeção visual humana e do ajuste manual para a placa de recolha de concentrado, um modo operacional utilizado há décadas, tornou-se a "última barreira" para a modernização inteligente das plantas de processamento mineral. Recentemente, a equipa de Yang Wenlong e Qiu Mingguang da Universidade de Ciência e Tecnologia de Jiangxi, na China, em colaboração com o Instituto de Investigação Metalúrgica de Ganzhou, Limitada, e o Grupo de Controlo da Indústria do Tungsténio de Jiangxi, publicou resultados inovadores na revista internacional Gold, Volume 47, Número 5, desenvolvendo com sucesso um sistema de controlo inteligente para a recolha de concentrado em mesas de concentração, baseado em visão computacional e aprendizagem profunda. Os dados dos testes industriais são animadores: o teor de WO₃ (trióxido de tungsténio) no concentrado aumentou até 2,9 vezes, e o teor de Sn (estanho) no concentrado mais do que duplicou. Isto significa que o problema de "vigilância visual humana e instabilidade de precisão", que há muito aflige o setor de concentração gravítica, finalmente alcançou uma rutura tecnológica sistemática.

Inspeção visual humana da faixa mineral, recolha de concentrado fora de controlo

A mesa de concentração utiliza o campo de forças combinado do fluxo de água transversal e da vibração longitudinal na superfície da mesa para fazer com que os minerais leves e pesados se separem ao longo de trajetórias específicas. A razão de enriquecimento para minerais de grão fino pode atingir mais de 100:1, sendo reconhecida como uma "ferramenta de separação de alta precisão" no domínio da concentração física. Dezenas de milhares de mesas de concentração operam anualmente nas principais plantas de processamento mineral, fornecendo uma base indispensável de matérias-primas para as indústrias aeroespacial, de baterias de nova energia e de materiais semicondutores da China. No entanto, em ambientes industriais, a distribuição da faixa mineral na mesa de concentração apresenta características de forte interferência, com limites dinâmicos e difusos. Os métodos tradicionais de observação visual dependem fortemente da experiência e proficiência dos trabalhadores. Flutuações na flutuabilidade da polpa, variações na granulometria e condições de iluminação do ambiente local podem facilmente levar a atrasos ou ultrapassagens na recolha, resultando não só na perda de concentrado, mas também afetando diretamente a estabilidade e a produção sustentável dos processos de fundição a jusante.

OreBound-YOLO: Reconstrução do "centro nervoso inteligente" para perceção dos limites da faixa mineral

Face à necessidade premente de perceção visual e controlo em tempo real dos limites da faixa mineral em condições industriais adversas, a equipa de investigação construiu sistematicamente uma arquitetura de ciclo fechado de três níveis — "camada preparatória, camada de controlo, camada de aplicação" — introduzindo pela primeira vez a tecnologia de deteção de objetos por aprendizagem profunda no controlo automatizado de todo o processo de recolha de concentrado em mesas de concentração.

A nível algorítmico, a equipa propôs o algoritmo de identificação de pontos de fronteira da faixa mineral OreBound-YOLO. Este algoritmo, baseado na rede de alta precisão YOLOv7, realizou quatro melhorias principais para superar obstáculos técnicos como os limites fracos das bordas da faixa mineral e as flutuações dinâmicas na largura da faixa na mesa de concentração:

Reconstrução da extração de características: Utilização de módulos de convolução C3k2 para reconstruir a rede principal, aumentando significativamente a capacidade de expressão de características para texturas subtis e estruturas espaciais da faixa mineral;

Fusão bidirecional de características: Introdução da estrutura FPN (Rede de Pirâmides de Características) + PAN (Rede de Agregação de Caminhos) para realizar a fusão bidirecional multiescala de características de localização de baixo nível e informações semânticas de alto nível, capturando eficazmente as características multinível da distribuição de minerais de diferentes granulometrias;

Melhoria da perceção de limites fracos: Incorporação do mecanismo de atenção C2PSA, permitindo que o modelo se concentre nas regiões de limites fracos das bordas da faixa mineral, suprimindo com precisão interferências de ruído industrial como nevoeiro na superfície da mesa, reflexos de sombras e partículas de lamas flutuantes;

Otimização da precisão de regressão: Utilização inovadora da função de perda EIoU para substituir a perda de regressão tradicional, melhorando significativamente a precisão da regressão das caixas delimitadoras e resolvendo eficazmente o problema de desvio dos pontos de fronteira em áreas de limites difusos da faixa mineral.

Após a conclusão da modernização inteligente, este sistema de controlo, através de uma plataforma de aquisição de imagens de nível industrial e computação de ponta de alto desempenho, pode realizar, em milissegundos, a deteção em tempo real do ponto de separação da faixa mineral na superfície de cada mesa de concentração e o ajuste dinâmico do atuador servo da placa de recolha, eliminando completamente as flutuações de separação causadas por diferenças na experiência humana.

Salto histórico na recuperação de recursos de tungsténio e estanho

Os dados de testes industriais em larga escala da equipa da Universidade de Ciência e Tecnologia de Jiangxi mostram que, após a instalação do sistema de controlo inteligente de recolha de concentrado OreBound-YOLO, os indicadores de produção da mesa de concentração alcançaram um salto disruptivo:

O teor de WO₃ (trióxido de tungsténio) no concentrado aumentou 2,4 a 2,9 vezes;

O teor de Sn (estanho) no concentrado aumentou 1,4 a 2,1 vezes;

Simultaneamente, a perda de componentes valiosos nos rejeitos foi significativamente reduzida, e o teor global dos rejeitos diminuiu consideravelmente, melhorando a taxa de utilização dos recursos minerais e reduzindo drasticamente a dependência de mão de obra e os custos operacionais.

Na promoção e aplicação, esta tecnologia e equipamento demonstraram ainda um elevado potencial de benefício de recursos e de comercialização. De acordo com dados relevantes, após a implementação do sistema inteligente de recolha de concentrado em mesas de concentração numa grande mina na província de Jiangxi, a taxa de recuperação de WO₃ aumentou 14,11%, e a taxa de recuperação de Sn aumentou 15,66%, valores muito superiores aos indicadores técnico-económicos do processamento mineral sob operação manual tradicional, criando um valor económico significativo para a mina.

Nova infraestrutura inteligente para processamento mineral de todas as categorias e setores

Esta rutura sistemática não só traz valor económico e de redução de emissões a nível industrial para a separação de tungsténio e estanho, mas também confere um roteiro estratégico extremamente claro para a moderna indústria de processamento mineral da China:

Reconfigurar a capacidade de fornecimento estratégico de metais-chave: A China é o principal produtor e consumidor mundial de tungsténio e estanho, com uma procura crescente em áreas como baterias de nova energia, semicondutores avançados e ligas especiais. Um sistema de recolha de concentrado de alta precisão pode garantir a estabilidade do fluxo de recursos minerais de alto valor acrescentado a longo prazo, fortalecendo significativamente o controlo dos recursos estratégicos nacionais;

Capacitar cenários de recuperação de alto valor com granulometria estreita, como tântalo, nióbio, ilmenite e areias de praia: A forte capacidade de generalização algorítmica deste sistema técnico permite uma rápida adaptação a diferentes tipos de minério e modelos de mesa, com potencial para replicação em larga escala e reengenharia de processos inteligentes em minas complexas com múltiplos metais associados;

Construir uma base integrada para "plantas de processamento não tripuladas" e coordenação de grupos de minas: Combinado com controlo remoto 5G e arquitetura de computação de ponta, este sistema pode suportar a gestão centralizada de múltiplas mesas de concentração, promovendo a evolução das operações de processamento mineral da automação de máquinas individuais para a inteligência de todo o processo, fornecendo uma reserva tecnológica chave para a "produção no escuro" em plantas de processamento;

Promover a re-seleção de recursos de rejeitos e operações de baixo carbono: O sistema reduz significativamente as perdas nos rejeitos, ajudando as empresas a diminuir as emissões de carbono e a pressão de expansão das barragens de rejeitos, fornecendo suporte de processo sustentável para a transição da indústria mineira para um modelo "eficiente em recursos e amigo do ambiente".

Desde o nascimento do primeiro protótipo de mesa de concentração nos Estados Unidos no final do século XIX, passando pela mesa Wilfley que estabeleceu o padrão moderno de separação no século XX, até à implantação do "centro nervoso inteligente" de aprendizagem profunda neste equipamento centenário pela equipa da Universidade de Ciência e Tecnologia de Jiangxi, a história evolutiva da mesa de concentração, um equipamento-chave, virou uma página decisiva. A transição do paradigma de separação da "experiência humana" para a "condução por dados" está a levar as minas chinesas da "vigilância visual humana" para uma nova era de tomada de decisão inteligente em tempo integral, em todo o espaço e em todo o processo.