分形理論在高爐渣球磨工藝中的應(yīng)用.pdf

1、破碎顆粒材料無論是粒度分布還是顆粒輪廓曲線均滿足統(tǒng)計(jì)自相似，可用分形維數(shù)表征，破碎顆粒材料的團(tuán)聚同樣是人們一直關(guān)注的課題。本文主要以攀鋼破碎后高爐渣為研究對(duì)象，采用行星式球磨機(jī)對(duì)高爐渣進(jìn)行二次破碎，以激光粒度儀為粒度測(cè)量設(shè)備獲取高爐渣粒度信息，采用掃描電鏡采集原渣及破碎后高爐渣SEM圖像以研究行星式球磨機(jī)工藝參數(shù)與高爐渣體分形維數(shù)之間的關(guān)系及團(tuán)聚對(duì)分形維數(shù)的影響。主要工作包括以下幾個(gè)方面：
　　1.概述了分形理論在礦石破碎中的發(fā)展

2、現(xiàn)狀，簡介了高爐渣的物性和分形理論在粒度表征及破碎工藝參數(shù)中的應(yīng)用；分析了球磨時(shí)間、球磨機(jī)轉(zhuǎn)速、球料比三個(gè)工藝參數(shù)對(duì)破碎后高爐渣粒度及分布的影響球；采用GBL-101BI型激光粒度儀測(cè)量了原渣及53組工藝參數(shù)下的高爐渣樣本，獲得粒度報(bào)告211個(gè)；采用掃描電鏡拍攝了1組原渣樣本及5組工藝參數(shù)下的高爐渣樣本，并借助ImageJ圖形分析軟件對(duì)單顆粒圖像進(jìn)行二值化處理，獲得單顆粒圖像372個(gè)。
　　2.基于MATLAB軟件平臺(tái)編制高斯-牛

3、頓法程序，用于擬合顆粒材料Rosin-Rammler粒度分布函數(shù)，并以菱鎂礦等3種材料的粒度測(cè)量結(jié)果及文獻(xiàn)中3種材料的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為例，與文獻(xiàn)常用擬合方法進(jìn)行了對(duì)比分析，結(jié)果表明，高斯-牛頓法擬合結(jié)果優(yōu)于其它三種方法。
　　3.通過正交實(shí)驗(yàn)分析，選擇6組高爐渣為研究對(duì)象，采用課題組分形維數(shù)測(cè)定模型，應(yīng)用粒度分布函數(shù)法及高斯-牛頓法擬合結(jié)果計(jì)算了高爐渣的體分形維數(shù)；應(yīng)用功率譜法，通過選擇合適的截止頻率計(jì)算了高爐渣的面分形維數(shù)；應(yīng)用碼尺法

4、，通過選擇適當(dāng)步長計(jì)算了高爐渣的線分形維數(shù)，進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了課題組提出的體、面和線分形維數(shù)關(guān)系的合理性。
　　4.基于三因素三水平正交分析結(jié)果，應(yīng)用回歸正交組合設(shè)計(jì)建立了球磨工藝參數(shù)與體分形維數(shù)之間的二次回歸方程，并將其用于體分形維數(shù)的預(yù)測(cè)，預(yù)測(cè)最大相對(duì)誤差為2.76％。
　　5.基于6組高爐渣分形維數(shù)測(cè)量結(jié)果，簡要分析了團(tuán)聚對(duì)二次破碎后高爐渣體、面和線分形維數(shù)的影響，并與高爐渣SEM圖像定性分析結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比；通過將放大倍

5、數(shù)由2.0k增至10.0k，拍攝團(tuán)聚現(xiàn)象較為嚴(yán)重的單顆粒SEM圖像，進(jìn)一步分析了團(tuán)聚對(duì)單顆粒圖像面和線分形維數(shù)測(cè)量結(jié)果的影響；結(jié)果表明，體分形維數(shù)為2.40、面分形維數(shù)為2.30左右時(shí)高爐渣團(tuán)聚較嚴(yán)重。
　　6.建立了以球磨工藝參數(shù)為輸入，180個(gè)體分形維數(shù)及對(duì)應(yīng)的工藝參數(shù)為訓(xùn)練數(shù)據(jù)，以體分形維數(shù)為輸出的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，用于給定31組工藝參數(shù)對(duì)應(yīng)的31個(gè)體分形維數(shù)的預(yù)測(cè)，并與同樣工藝條件下體分形維數(shù)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比，兩者相對(duì)誤