專利名稱：用于選礦生產(chǎn)過(guò)程的配礦方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于選礦生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
選礦是冶金、化工、建材等工業(yè)部門必不可少的極其重要的一環(huán)，鐵礦石也是鋼鐵生產(chǎn)的主要原料之一。選礦生產(chǎn)實(shí)踐表明，不同性質(zhì)的礦石在不同的配礦比例下，其精礦品位也不同，而合理的精礦品位是企業(yè)的重要生產(chǎn)參數(shù)。配礦是多階段的工藝過(guò)程，是礦物資源質(zhì)與量的相互協(xié)調(diào)與均衡，是原礦石加工處理能力及產(chǎn)品質(zhì)量、數(shù)量的相互匹配與控制，配礦過(guò)程應(yīng)該是延續(xù)于生產(chǎn)勘探至入爐冶煉的整個(gè)礦業(yè)活動(dòng)時(shí)期。礦石采出后，經(jīng)過(guò)選礦各系統(tǒng)料倉(cāng)(甚至中間貯礦倉(cāng))進(jìn)入球磨機(jī)，而這些環(huán)節(jié)都可以構(gòu)成配礦系統(tǒng)。從國(guó)內(nèi)外公開報(bào)道的文獻(xiàn)來(lái)看，已有的配礦工作研究?jī)H僅停留在采礦生產(chǎn)階段，而配礦系統(tǒng)的其它階段的研究還未見(jiàn)公開報(bào)道。選礦生產(chǎn)過(guò)程的配礦，對(duì)于確定入高爐的合理鐵精礦品位則是十分重要的。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種用于選礦生產(chǎn)過(guò)程的配礦方法。
本發(fā)明方法包括采集相關(guān)參數(shù)；確定每時(shí)段篩選期望的鐵精礦品位；建立模型，配置參數(shù)評(píng)價(jià)每個(gè)微粒的適應(yīng)度確定全局最好的適應(yīng)度；輸出原礦配礦比例等六個(gè)步驟。
1、采集相關(guān)參數(shù)需要采集一周原礦種類及庫(kù)存、設(shè)備生產(chǎn)能力及精礦需求量等參數(shù)，如已知進(jìn)行磁選的原礦種類為N種，其中第i(i＝1，、、、，N)種礦石的總量是Gi，粉礦和塊礦的比例μi1，鐵元素含量分別占ρi1，金屬回收率為ηi1，精礦產(chǎn)率為σ1。在計(jì)劃期[1，T]范圍內(nèi)t時(shí)段用于篩選粉礦和塊礦的設(shè)備額定生產(chǎn)能力CEt1(1=1,2);]]>庫(kù)存中鐵精礦的原始儲(chǔ)量為S0，各時(shí)段燒結(jié)廠所需的精礦量M(t)。
2、確定每時(shí)段篩選期望的鐵精礦品位制定選礦過(guò)程周計(jì)劃時(shí)決策者期望每時(shí)段的篩選的鐵精礦的金屬品位盡可能接近P0(t)。
3、建立模型，配置參數(shù)定義決策變量Xi(t)代表第i種原礦在時(shí)間t的投入量；P(t)代表實(shí)際綜合精礦品位，P0(t)為金屬平衡品位；
minf(x)=(1TΣt=1T[P(t)-P0(t)]2)1/2---(1)]]>s.t.
Σt=1Txi(t)≤Gi,i=1,···,N;---(2)]]>Σi=1Nxi(t)×μil≤CEl(t),l=1,2,···,M;t=1,···,T;---(3)]]>Στ=1t[Σi=1Nxi(τ)Σl=1L(μil×ρil×ηil)-M(τ)]+S0≥0,t=1,···,T;---(4)]]>P(t)=Σi=1Nxi(t)Σl=1M(μil×ρil×ηil)Σi=1Nxi(t)Σl=1M(μil×σl),t=1,···,T;---(5)]]>xi(t)≥0，i＝1，…，N，t＝1，…，Y； (6)模型說(shuō)明目標(biāo)函數(shù)(1)是使得各時(shí)段金屬平衡偏差最??；約束條件(2)是指各類原礦總量限制；約束條件(3)是指中間產(chǎn)品生產(chǎn)的設(shè)備能力限制；約束條件(4)保證鐵精礦需求量限制；約束條件(5)是指綜合鐵精礦品位；約束條件(6)是指第i種原礦在時(shí)間t的投入量大于0。
選礦生產(chǎn)過(guò)程配礦優(yōu)化模型屬于非線性規(guī)劃，由于PSO算法的簡(jiǎn)單易于實(shí)現(xiàn)，適合求解非線性問(wèn)題，變量為實(shí)數(shù)有界問(wèn)題的優(yōu)點(diǎn)，所以結(jié)合問(wèn)題的特點(diǎn)，故嘗試采用該算法求解。
配置參數(shù)表微粒數(shù)量m、慣性權(quán)重、加速常數(shù)、最大速度/最大運(yùn)行代數(shù)；4、評(píng)價(jià)每個(gè)微粒的適應(yīng)度eval(x)為了限制不可行解，采用罰函數(shù)法。定義ΔGi、ΔCE1和ΔM(t)代表各約束的違反量，其中ΔGi=max{Σt=1Txi(t)-Gi,0}]]>ΔCEl(t)=max{Σi=1Nxi(t)×ηil-CEl(t),0}]]>
ΔM(t)=max{Στ=1tM(τ)-Στ=1tΣi=1Nxi(τ)×ηi-S0,0}]]>評(píng)價(jià)函數(shù)選擇如下的乘法形式eval(x)＝P0-f(x)×P(x)，這里p(x)=1N+N×T+T(Σi=1NΔGiΔGimax+Σi=1NΣτ=1TΔCEl(t)ΔCElmax(t)+Σt=1TΔM(t)ΔMmax(t))]]>其中ΔGimax、ΔCElmax(t)和ΔMmax(t)代表當(dāng)前種群中各約束的最大違反量；ΔGimax=max{ϵ,ΔGi};]]>ΔCElmax(t)=max{ϵ,ΔCEl(t)};]]>ΔMmax(t)＝max{ε，ΔM(t)}；對(duì)于每個(gè)微粒，將其適應(yīng)度與經(jīng)歷過(guò)的最好位置做比較；如果較好，則將其作為當(dāng)前的最好位置；5、對(duì)于每個(gè)微粒，將其適應(yīng)度與全局所經(jīng)歷過(guò)的最好位置做比較；如果較好，則重新設(shè)置索引號(hào)；根據(jù)公式調(diào)整微粒的速度和位置；粒子速度和位置調(diào)整公式如下υit=ωit×υit+c1rand()×(gitbest-xit)+c2rand()×(hitbest-xit);]]>xi(t)＝xi(t)+υit；6、根據(jù)最大代數(shù)判斷是否達(dá)到算法終止條件，如達(dá)到則輸出原礦配礦比例值，如未滿足則返回步驟4。
本發(fā)明為選礦生產(chǎn)提供了一種有效的配礦方法，改變了由人工計(jì)算造成的誤差和憑人工經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行金屬平衡分析造成的主觀失誤，解決了選礦廠生產(chǎn)過(guò)程的科學(xué)配礦問(wèn)題。


圖1為本發(fā)明方法的軟件流程圖具體實(shí)施方式
根據(jù)酒鋼選礦廠生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際數(shù)據(jù)，提出了用金屬平衡法來(lái)指導(dǎo)選礦生產(chǎn)，以中間倉(cāng)及庫(kù)存量為最小目標(biāo)，建立基于合理配礦的物料平衡、能力平衡、投入產(chǎn)出等因素的選礦生產(chǎn)計(jì)劃優(yōu)化模型，并運(yùn)用粒子群優(yōu)化算法PSO(particle swarm optimization algorithm)算法求解此問(wèn)題，顯然其解為可行解，滿足期望值，表明該發(fā)明是解決選礦過(guò)程配礦問(wèn)題的一個(gè)有效的方法并容易實(shí)現(xiàn)，可以減少由于人工計(jì)算造成的計(jì)算誤差，和憑人工經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行金屬平衡分析造成的主觀失誤，為選礦廠的成本核算、計(jì)劃和生產(chǎn)指導(dǎo)提供重要理論依據(jù)。
實(shí)例根據(jù)酒鋼選礦廠的實(shí)際情況，共期望精礦品位在52.5-53.5％，＞54.20％為高廢，＜52.20％為低廢。已知在計(jì)劃期T[1，4](四周)內(nèi)對(duì)5種原礦(包括鏡鐵礦(塊、粉)、低品位黑鷹山塊礦(塊、粉)、高磷黑鷹山塊礦(塊、粉)、黑鷹山粉礦、大堆粉礦、黑粉礦)進(jìn)行篩選，各種原礦的總量Gi，粉礦和塊礦的比例μi1，以及鐵元素含量分別占ρi1，金屬回收率為ηi1，精礦產(chǎn)率為σ1，見(jiàn)表1；生產(chǎn)組織方式，若設(shè)備能力及精礦需求量在計(jì)劃[1，2]范圍內(nèi)則選8系列進(jìn)行，也就是4臺(tái)弱磁球磨機(jī)和4臺(tái)強(qiáng)磁球磨機(jī)運(yùn)行。若設(shè)備及精礦需求量在計(jì)劃其[3，4]范圍內(nèi)，則選6系列運(yùn)行，也就是3臺(tái)弱磁球磨機(jī)和3臺(tái)強(qiáng)磁球磨機(jī)運(yùn)行。表2給出球磨臺(tái)時(shí)處理量及其他參數(shù)。
表1原礦綜合指標(biāo)和總量

表2已知設(shè)備能力和精礦需求量

我們采用下列參數(shù)值來(lái)控制算法微粒數(shù)量m＝10，C1＝C2＝2.0慣性權(quán)重＝0.5-0.9加速常數(shù)最大運(yùn)行代數(shù)＝60；表3給出不同計(jì)劃期內(nèi)原礦投入量和鐵精礦品位的仿真結(jié)果。
表3各周原礦投入量xi(t)綜合精礦品位

權(quán)利要求
1.一種用于選礦生產(chǎn)過(guò)程的配礦方法，其特征在于包括以下六個(gè)步驟(1)采集相關(guān)參數(shù)；(2)確定每時(shí)段篩選期望的鐵精礦品位；(3)建立模型，配置參數(shù)；(4)評(píng)價(jià)每個(gè)微檢的適應(yīng)度；(5)確定全局最好的適應(yīng)度；(6)輸出原礦配礦比例。
2.如權(quán)利要求1所述的用于選礦生產(chǎn)過(guò)程的配礦方法，其特征在于所述步驟(1)采集的參數(shù)包括一周原礦種類及庫(kù)存，設(shè)備生產(chǎn)能力及精礦需求量。
3.如權(quán)利要求1所述的用于選礦生產(chǎn)過(guò)程的配礦方法，其特征在于所述步驟(3)建立的模型為minf(x)=(1TΣt=1T[P(t)-P0(t)]2)1/2---(1)]]>s.t.Σt=1Txi(t)≤Gi,i=1,···,N;---(2)]]>Σi=1Nxi(t)×μil≤CEl(t),l=1,2···,M;t=1,···,T;---(3)]]>Στ=1t[Σi=1Nxi(τ)Σl=1L(μil×ρil×ηil)-M(τ)]+S0≥0,t=1,···,T;---(4)]]>P(t)=Σi=1Nxi(t)Σl=1M(μil×ρil×ηil)/Σi=1Nxi(t)Σl=1M(μil×σl),t=1,···,T;---(5)]]>xi(t)≥0，i＝1，…，N，t＝1，…，T； (6)其約束條件為(1)是使得各時(shí)段金屬平衡偏差最小；(2)是指各類原礦總量限制；(3)是指中間產(chǎn)品生產(chǎn)的設(shè)備能力限制；(4)保證鐵精礦需求量限制；(5)是指綜合鐵精礦品位；(6)是指第i種原礦在時(shí)間t的投入量大于0。
4.如權(quán)利要求1所述的用于選礦生產(chǎn)過(guò)程的配礦方法，其特征在于所述步驟(3)配置參數(shù)包括微粒數(shù)量m、慣性權(quán)重、加速常數(shù)、最大速度/最大運(yùn)行代數(shù)。
全文摘要
一種用于選礦生產(chǎn)過(guò)程的配礦方法，包括采集相關(guān)參數(shù)；確定每時(shí)段篩選期望的鐵精礦品位；建立模型，配置參數(shù)；評(píng)價(jià)每個(gè)微粒的適應(yīng)度；確定全局最好的適應(yīng)度；輸出原礦配礦比例等六個(gè)步驟，本發(fā)明為選礦生產(chǎn)提供了一種有效的配礦方法，改變了由人工計(jì)算造成的誤差和憑人工經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行金屬平衡分析造成的主觀失誤，解決了選礦廠生產(chǎn)過(guò)程的科學(xué)配礦問(wèn)題。
文檔編號(hào)C22B1/00GK1680945SQ200410021249
公開日2005年10月12日 申請(qǐng)日期2004年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月9日
發(fā)明者柴天佑, 李慧瑩, 黃肖玲 申請(qǐng)人:東北大學(xué)