鋁土礦連續(xù)球磨過程建模與關(guān)鍵參數(shù)優(yōu)化.pdf

1、鋁土礦選礦是我國(guó)首創(chuàng)的處理高硅鋁礦石的新工藝，該工藝通過提高礦石的鋁硅比使其適用于拜耳法氧化鋁生產(chǎn)，以降低氧化鋁的生產(chǎn)成本，具有很好的發(fā)展前景。球磨是選礦中一個(gè)十分重要的環(huán)節(jié)，它將經(jīng)過破碎的鋁土礦磨碎至一定細(xì)度，得到有用礦物基本單體解離或富集合的顆粒，再經(jīng)過分級(jí)過程后供浮選，其經(jīng)濟(jì)和技術(shù)指標(biāo)的好壞直接關(guān)系著整個(gè)選廠的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)指標(biāo)。
　　 由于鋁土礦來源復(fù)雜、品位波動(dòng)頻繁，其球磨過程由人工憑經(jīng)驗(yàn)控制，造成流程指標(biāo)波動(dòng)大、效率低等

2、問題。建立鋁土礦球磨過程模型，對(duì)研究流程的行為和實(shí)現(xiàn)優(yōu)化控制具有重要意義。然而，球磨過程影響因素眾多且相互耦合，包括物料的性質(zhì)、介質(zhì)參數(shù)、操作變量、磨機(jī)規(guī)格、轉(zhuǎn)速等，是一個(gè)非常復(fù)雜的系統(tǒng)。同時(shí)，這些因素的多變性和過程中的隨機(jī)因素大大增加了建模的難度。
　　 獲得物料的破碎分布函數(shù)(B)、物料在磨機(jī)內(nèi)的停留時(shí)間分布(RTD)函數(shù)和連續(xù)磨礦物料的比破碎速率函數(shù)(S)是建立球磨過程模型的關(guān)鍵，因此，本論文深入研究并優(yōu)化確定了這三個(gè)函數(shù)

3、參數(shù)，從而建立了球磨機(jī)磨礦過程的總體平衡模型，并將其引入磨礦分級(jí)過程的數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)。對(duì)實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)的預(yù)測(cè)結(jié)果表明了球磨機(jī)模型的有效性。論文主要研究工作及創(chuàng)新性如下：
　　 (1)針對(duì)礦石粒度分布嚴(yán)重不均造成自然粒級(jí)給料的磨礦數(shù)據(jù)無法準(zhǔn)確確定破碎分布函數(shù)，而傳統(tǒng)單粒級(jí)給料方法試驗(yàn)工作量大的問題，基于組合粒級(jí)給料方式的分批磨礦試驗(yàn)方法，獲取了大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，揭示了鋁土礦破碎的非一階特性，即鋁土礦粗粒級(jí)和細(xì)粒級(jí)的破碎速率隨時(shí)間的增加逐漸減

4、小，而引起非一階的最可能原因是鋁土礦本身的非均質(zhì)性。
　　 (2)針對(duì)鋁土礦不同粒級(jí)破碎速率隨時(shí)間變化快慢不同，且磨礦開始時(shí)減速快，然后逐漸趨于一階的特點(diǎn)，提出了分段線性化的非一階破碎描述方法。該方法對(duì)磨礦時(shí)間進(jìn)行分段，假設(shè)每一時(shí)間段內(nèi)破碎符合一階規(guī)律，以前一時(shí)間段的產(chǎn)品作為后一時(shí)間段的給料來計(jì)算物料的破碎速率和產(chǎn)品粒度分布，進(jìn)而準(zhǔn)確地確定了分批磨礦破碎速率隨粒度和時(shí)間變化的三維關(guān)系，且簡(jiǎn)化了模型的求解。在此基礎(chǔ)上，優(yōu)化確定了鋁

5、土礦的破碎分布函數(shù)?；谒@參數(shù)，對(duì)分批磨礦產(chǎn)品粒度進(jìn)行預(yù)測(cè)，累積粒度分布的相對(duì)誤差均位于±5％以內(nèi)，非累積粒度分布的絕對(duì)誤差均位于±2％以內(nèi)，表明了所獲參數(shù)具有較高的準(zhǔn)確性。
　　 (3)結(jié)合磨機(jī)本身的分級(jí)作用，采用兩個(gè)小混合器加一個(gè)大混合器的等價(jià)模型表示RTD。針對(duì)等價(jià)模型參數(shù)示蹤測(cè)量方法難度大，而從實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)辨識(shí)的方法會(huì)影響破碎速率函數(shù)精度的問題，提出基于實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)直接估算平均停留時(shí)間的方法，從而確定了鋁土礦連續(xù)球磨的RT

6、D，并避免了RTD對(duì)破碎速率函數(shù)的影響。
　　 (4)針對(duì)鋁土礦的非均質(zhì)性，基于分批磨礦結(jié)果，提出了連續(xù)磨礦的非一階破碎速率函數(shù)模型；針對(duì)破碎速率函數(shù)優(yōu)化辨識(shí)的邊界約束不確定問題，提出了基于軟約束調(diào)整的優(yōu)化方法，保證破碎速率滿足給定目標(biāo)的同時(shí)減小了搜索代價(jià)，進(jìn)而確定了不同生產(chǎn)條件下最優(yōu)的破碎速率函數(shù)；分析破碎速率與磨礦條件和礦石性質(zhì)的關(guān)系，建立了破碎速率函數(shù)的最小二乘支持向量機(jī)(LS SVM)軟測(cè)量模型。
　　 (5)針