李德鹏等：一种基于鲁棒随机向量函数链接网络的磨矿粒度集成建模方法 .69· 成比例的水，以稳定球磨机内部矿浆浓度，保证球磨 (1)磨机给可矿量a,对磨矿粒度r的影响. 机保持最佳工作状态.然后，矿浆经球磨机出口处 在磨矿粒度r合格的前提下，通常希望磨机给 排出送入螺旋分级机，在叶片搅拌作用下分成两类 矿量α，越高越好，但单独增加磨机给矿量α，将降低 矿浆，即溢流矿浆和底流矿浆.分级机补水用于调 矿粒与钢球碰撞并破裂的几率.由粉磨动力学方 节分级浓度以使溢流矿浆保持适当比例的粒度.含 程，即 有较大粒度的底流矿浆返回至球磨机中再研磨，而 R,Roexp(-kt") (1) 含有较小粒度的溢流矿浆由螺旋分级机下端溢流口 可知，由于k是与矿粒破裂几率相关的参数，n是与 流出，形成磨矿产品以供后续的选别作业 矿石性质相关的参数，t是研磨时间，因此对于粗粒 原矿仓 .CT 分级机补水 级R。一定的矿石，k变小，则从磨机出口排出的粒度 将随粗粒级R,的增加而变粗.此时，分级机返砂量 球磨机 也随之增多，导致进入磨机的矿浆总量增加，加快矿 浆在磨机内的流动速度，从而减少矿物的研磨时间 t.而t越小，R越大，磨可矿粒度r将变大 传送带 T (2)磨机入口给水流量，对磨矿粒度r的 e,CT) ① 影响. 螺旋分级机 磨矿过程是由矿物的破裂和物料的运输两个相 互制约的子过程组合而成的，磨矿浓度通过影响磨 磨机补水 滋流产品 矿黏度来同时影响这两个过程的参数，其主要通过 磨机入口给水流量α，来调节.图2给出了磨矿速率 一球磨机给矿量，th;a2一球磨机入口给水量，m3.h1: 和磨矿浓度的关系，即分别在磨矿低浓度A区，中 a4一螺旋分级机溢流质量分数：4一球磨机电流，A:2一螺旋分 浓度B区和高浓度C区，由于钢球周围黏着的矿粒 级机电流，A:T一检测仪：W一质量：F一流量：C一电流：D一密度 图1磨矿过程工艺流程 量不同，磨矿速率也不同，且成非线性变化.此外， Fig.I Flow diagram of grinding process 当磨矿旷浓度改变时，矿浆流速变化，磨矿时间t随之 变化，由粉磨动力学方程(1)可知，磨矿粒度r将发 通常，磨矿粒度过大，容易使已单体解离的有用 生改变.磨矿浓度与相对黏度呈非线性关系，而且 矿物过粉碎，难以回收，且增加能耗：而矿石粒度过 随着磨矿粒度的变化而变化.因此磨机入口给水流 小，矿物不能达到单体解离，难以分选.因此，选别 量α，与磨到矿粒度r之间具有复杂非线性特性. 作业要求过粗和微细粒度均要少，而中间易选粒级 要多.在实际磨矿过程中，通常采用磨矿粒度，作 D 为评价磨矿产品质量的重要工艺指标.所谓磨矿粒 度，是指矿石产物中直径小于0.074mm的颗粒在该 零阶破裂区 产物的占比. 一阶破裂区 1.2磨矿过程特性分析 为提高选别作业的精矿品位和有用矿物的回收 率，减少有用矿物的金属流失，要求磨矿粒度r控制 在一定范围内，然而，由于我国所处理的铁矿石大多 磨矿质量分数%小一-一一声大 数为赤铁矿，其矿石性质不稳定，矿浆颗粒存在磁团 图2批次磨矿试验下的磨矿速率与磨矿浓度关系 聚现象，难以采用在线粒度检测仪表实现磨矿粒度 Fig.2 Relationship between grinding rate and mill density based on batch grinding experiment 指标的准确测量，只能靠实验室人工化验的方法获 得，无法满足磨矿粒度闭环优化控制的要求，为此需 (3)分级机溢流质量分数α，对磨矿粒度r的 要采集过程数据，利用影响因素间接估计磨矿粒度 影响. r,建立其软测量模型.影响磨矿粒度r的因素包括 由重力选矿原理可知，分级机是按不同粒级的 磨机给矿量α1，磨机入口给水流量a2,分级机溢流 矿粒在流体中沉降速率的差异而进行分级的，而沉 质量分数α，等操作参数，以及矿石粒度B,和可磨性 降速率直接影响着分级机的分级效率，由于分级机 B,等矿石性质，各影响因素具体分析如下. 矿浆黏度是干涉沉降速率的主要因素，因此决定矿李德鹏等: 一种基于鲁棒随机向量函数链接网络的磨矿粒度集成建模方法 成比例的水,以稳定球磨机内部矿浆浓度,保证球磨 机保持最佳工作状态. 然后,矿浆经球磨机出口处 排出送入螺旋分级机,在叶片搅拌作用下分成两类 矿浆,即溢流矿浆和底流矿浆. 分级机补水用于调 节分级浓度以使溢流矿浆保持适当比例的粒度. 含 有较大粒度的底流矿浆返回至球磨机中再研磨,而 含有较小粒度的溢流矿浆由螺旋分级机下端溢流口 流出,形成磨矿产品以供后续的选别作业. 琢1—球磨机给矿量, t·h - 1 ;琢2—球磨机入口给水量, m 3·h - 1 ; 琢3—螺旋分级机溢流质量分数;c1—球磨机电流,A;c2—螺旋分 级机电流,A;T—检测仪;W—质量;F—流量;C—电流;D—密度 图 1 磨矿过程工艺流程 Fig. 1 Flow diagram of grinding process 通常,磨矿粒度过大,容易使已单体解离的有用 矿物过粉碎,难以回收,且增加能耗;而矿石粒度过 小,矿物不能达到单体解离,难以分选. 因此,选别 作业要求过粗和微细粒度均要少,而中间易选粒级 要多. 在实际磨矿过程中,通常采用磨矿粒度 r 作 为评价磨矿产品质量的重要工艺指标. 所谓磨矿粒 度,是指矿石产物中直径小于 0郾 074 mm 的颗粒在该 产物的占比. 1郾 2 磨矿过程特性分析 为提高选别作业的精矿品位和有用矿物的回收 率,减少有用矿物的金属流失,要求磨矿粒度 r 控制 在一定范围内,然而,由于我国所处理的铁矿石大多 数为赤铁矿,其矿石性质不稳定,矿浆颗粒存在磁团 聚现象,难以采用在线粒度检测仪表实现磨矿粒度 指标的准确测量,只能靠实验室人工化验的方法获 得,无法满足磨矿粒度闭环优化控制的要求,为此需 要采集过程数据,利用影响因素间接估计磨矿粒度 r,建立其软测量模型. 影响磨矿粒度 r 的因素包括 磨机给矿量 琢1 ,磨机入口给水流量 琢2 ,分级机溢流 质量分数 琢3等操作参数,以及矿石粒度 B1和可磨性 B2等矿石性质,各影响因素具体分析如下. (1)磨机给矿量 琢1对磨矿粒度 r 的影响. 在磨矿粒度 r 合格的前提下,通常希望磨机给 矿量 琢1越高越好,但单独增加磨机给矿量 琢1将降低 矿粒与钢球碰撞并破裂的几率. 由粉磨动力学方 程,即 Rt = R0 exp( - kt n ) (1) 可知,由于 k 是与矿粒破裂几率相关的参数,n 是与 矿石性质相关的参数,t 是研磨时间,因此对于粗粒 级 R0一定的矿石,k 变小,则从磨机出口排出的粒度 将随粗粒级 Rt的增加而变粗. 此时,分级机返砂量 也随之增多,导致进入磨机的矿浆总量增加,加快矿 浆在磨机内的流动速度,从而减少矿物的研磨时间 t. 而 t 越小,Rt越大,磨矿粒度 r 将变大. (2) 磨机入口给水流量 琢2 对磨矿粒度 r 的 影响. 磨矿过程是由矿物的破裂和物料的运输两个相 互制约的子过程组合而成的,磨矿浓度通过影响磨 矿黏度来同时影响这两个过程的参数,其主要通过 磨机入口给水流量 琢2来调节. 图 2 给出了磨矿速率 和磨矿浓度的关系,即分别在磨矿低浓度 A 区,中 浓度 B 区和高浓度 C 区,由于钢球周围黏着的矿粒 量不同,磨矿速率也不同,且成非线性变化. 此外, 当磨矿浓度改变时,矿浆流速变化,磨矿时间 t 随之 变化,由粉磨动力学方程(1)可知,磨矿粒度 r 将发 生改变. 磨矿浓度与相对黏度呈非线性关系,而且 随着磨矿粒度的变化而变化. 因此磨机入口给水流 量 琢2与磨矿粒度 r 之间具有复杂非线性特性. 图 2 批次磨矿试验下的磨矿速率与磨矿浓度关系 Fig. 2 Relationship between grinding rate and mill density based on batch grinding experiment (3) 分级机溢流质量分数 琢3 对磨矿粒度 r 的 影响. 由重力选矿原理可知,分级机是按不同粒级的 矿粒在流体中沉降速率的差异而进行分级的,而沉 降速率直接影响着分级机的分级效率,由于分级机 矿浆黏度是干涉沉降速率的主要因素,因此决定矿 ·69·