Forecasting silicon ore concentrate yield using machine learning methods

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The article effectively applies machine learning methods to predict the production of silicon ore concentrate. The problem of silica content control is a problem for the mining industry, since the quality of the final product and its cost depend on it [9; 10]. During the study, the data obtained from the flotation plant after their preliminary processing were used to identify the most dynamically changing factors (flotation indicators). Random forest and recurrent convolutional neural network LSTM models were trained with different sets of input features. The quality of the models used was assessed using the mean square error (MSE), mean absolute error (MAE) and determination coefficient (R-squared) metrics. As a result of the experiments, it was found that instant flotation indicators have a lesser effect on improving the quality of the forecast, and unique variables taken with different lags lead to an increase in accuracy. The results of the study can be used at enterprises engaged in the processing of silicon ore for more complete automation and optimization of flotation control processes.

About the authors

Olga S. Buslaeva

South Ural State University

Author for correspondence.
Email: buslaevaos@susu.ru
ORCID iD: 0000-0002-7763-527X
SPIN-code: 7432-6003
Scopus Author ID: 57221265394

Cand. Sci. (Eng.); associate professor, Department of Digital Economy and Computer Science

Russian Federation, Chelyabinsk

Vyacheslav A. Konov

South Ural State University

Email: konovva@susu.ru
ORCID iD: 0009-0004-8489-2997
SPIN-code: 2502-5832

Cand. Sci. (Eng.); associate professor, Department of Digital Economy and Computer Science

Russian Federation, Chelyabinsk

Aleksandr G. Palei

South Ural State University

Email: paleiag@susu.ru
ORCID iD: 0009-0005-3793-301X
SPIN-code: 5542-6772
Scopus Author ID: 57205615841

Cand. Sci. (Eng.); associate professor, Department of Digital Economy and Computer Science

Russian Federation, Chelyabinsk

Nikolai A. Ushakov

South Ural State University

Email: kashak2000@gmail.com

postgraduate student; Department of Digital Economy and Computer Science

Russian Federation, Chelyabinsk

References

  1. Pavlov A.V., Polinov A.A., Spirin N.А. et al. Use of model systems for solving new technological problems in blast-furnace production. Metallurgist. 2017. No. 61 (5-6). Pp. 448–454. doi: 10.1007/s11015-017-0516-7.
  2. Spirin N.A., Polinov A.A., Gurin I.A. et al. Information system for real-time prediction of the silicon content of iron in a blast furnace. Metallurgist. 2020. No. 63 (9-10). Pp. 898–905. doi: 10.1007/s11015-020-00907-y.
  3. Pavlov A.V., Spirin N.A., Gurin I.A. et al. Information-modeling system for prediction of the composition and properties of final slag in a blast furnace in real time. Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 2023. No. 66 (2). Pp. 245–252. (In Rus.). doi: 10.17073/0368-0797-2023-2-245-252.
  4. Song J., Xing X., Pang Z., Lv M. Prediction of silicon content in the hot metal of a blast furnace based on FPA-BP model. Metals. 2023. No. 13. P. 918. doi: 10.3390/met13050918.
  5. Spirin N.A., Lavrov V.V., Rybolovlev V.Yu. et al. Digital transformation of pyrometallurgical technologies: State, scientifc problems and prospects of development. Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 2021. No. 64 (8). Pp. 588–598. (In Rus.). doi: 10.17073/0368-0797-2021-8-588-598.
  6. Zhou H., Zhang Y., Yang C., Sun Y. Deep learning based silicon content estimation in ironmaking process. IFAC-PapersOnLine. 2020. Vol. 53. No. 2. Pp. 10737–10742. doi: 10.1016/j.ifacol.2020.12.2854.
  7. Fomicheva S.G., Konev A.V. Adaptive control system for silicon oxide concentration in slags at processing copper-nickel ores. Software & Systems. 2014. No. 3 (107). Pp. 31–140. (In Rus.). EDN: TPOVTV.
  8. Sokolov B.V., Yusupov R.M. The conceptual and technical basics for qualimetry of models and multiple-model complexes. News of RAS. Theory and Control Systems. 2004. No. 6. Pp. 6–16. (In Rus.). EDN: OSKXTP.
  9. Kaung P.A., Isakov A.E., Panfilov I.A. et al. Principles for forming environmentally safe and economically effective sustainable development of geo resources. MIAB. Mining Inf. Anal. Bull. 2024. No. 7-1. Pp. 159–175.
  10. Yang K., Hu C. A prediction method of silicon content in hot metal of blast furnace. Metallurgiya. 2022. Vol. 61. No. 3-4. Pp. 581–584.
  11. Drumond P., Kappes D., Moraes C. de et al. Soft sensor: Machine learning tradicional ou deep learning? 22°. Seminário de Automação e TI. São Paulo, 2018. Pp. 231–242. doi: 10.5151/2237-0234-31915.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Fig. 1. Dataset information

Download (233KB)
3. Fig. 2. Average unique values per hour

Download (401KB)
4. Fig. 3. Average unique values per day

Download (415KB)
5. Fig. 4. Correlation matrix

Download (499KB)


License URL: https://www.urvak.ru/contacts/

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».