基于案例推理的磨礦分級過程優(yōu)化研究

劉永生，韓翠香

（河北鋼鐵集團灤縣司家營鐵礦有限公司，河北 唐山 063700）

磨礦分級過程作為選礦廠生產中至關重要的一個環(huán)節(jié)，也是解離過程中的最后一個環(huán)節(jié)，分級過程設計與操作情況的優(yōu)劣，是直接影響礦廠整體經濟的基礎指標。我國現(xiàn)代市場的經濟競爭較為激烈，因此，礦產企業(yè)在進行磨礦分級過程當中，要提高自身企業(yè)的生產效率，這樣才能保障礦產企業(yè)的長期發(fā)展，從而提高競爭能力。為了減少產品工序質量的波動，以降低選礦成本和提高礦石處理量，本文提出了基于案例推理的磨礦分級過程優(yōu)化研究。

1 磨礦分級過程

選礦過程是一個典型而復雜的工業(yè)生產過程，大致分為破碎和選別兩大步驟。而在礦物原料中存在著有用礦物和脈石礦物，為在其中分離出符合冶煉要求的精礦，選礦廠在選礦作業(yè)過程中需要對礦物原料進行分離。磨礦分級作業(yè)是破碎解離過程的一個關鍵步驟，可以為選別作業(yè)提供原材料，生產出合格產品。

1.1 磨礦分級過程工藝

磨礦分級過程主要設備和磨礦分級過程工作流程都隸屬磨礦分級過程工藝。其中，磨礦分級過程當中的主要設備為磨礦機，它的主要功能是用于礦產資源的稀碎加工，分級環(huán)節(jié)所用的螺旋分級機及旋流器等；而磨礦機又是依照不同標準進行分類的，按排礦方法不同可分為中心排礦磨礦機、格子排礦磨礦機；按照磨礦介質不同可分為球磨機、自磨機等。

1.2 磨礦分級流程

磨礦分級工藝流程中，傳統(tǒng)的工作流程常用一段開路磨礦流程、一段閉路路程；兩段磨礦流程以及多段磨礦里過程階段。一段開路磨礦流程長用于粗磨工序當中，加工后的產品粒度較為粗糙，當對磨礦產品要求有限制——即要求粒度較細且均勻時可采用一段閉路磨礦流程，其生產率稍高于開路磨礦；當選礦廠要求產品粒度-200目占70%以上，或者是要求處理硬而難磨的礦石并要求粒度較細時，可采用兩段磨礦流程[1]。下圖為本文研究的兩段式閉路磨礦流程。

圖1 磨礦分級過程工藝流程

如圖1，球磨機II和水力旋流器組成的二段磨礦回路中，將泵池內的泵漿，想打入水利旋流器當中，并進行分級處理，此道工序完成過后，要復合標準細粒礦漿，通過溢流口進入下道選別工序。

2 基于案例推理的磨礦分級過程優(yōu)化研究

磨礦分級過程的優(yōu)化是結合相應技術經濟指標，對磨礦分級過程進行研究，從而總結出最佳的工作狀態(tài)，是一種典型而復雜的工業(yè)生產過程優(yōu)化控制。實現(xiàn)磨礦分級過程優(yōu)化是為了盡可能地增大磨機處理量，最大限度地降低磨機功耗和材料消耗，以實現(xiàn)磨礦產品中的粒度組成達到最佳狀態(tài)。

2.1 基于案例推理過程優(yōu)化方法的構架

本文對基于案例推理的磨礦分級過程優(yōu)化方法進行分析，分析細節(jié)主要分為兩個階段：離線準備與在線應用。

（1）離線準備階段主要完成以下工作：首先，構造案例。合適的工況條件和工藝指標是案例的屬性，可根據其優(yōu)化要求結合現(xiàn)場的經驗數據來進行選擇，將相應工況下的控制器經驗設定值作為案例的解，并存儲施工案例。其次，屬性約簡和規(guī)則挖掘。換句話說，它指的是案件更正的規(guī)則。在傳統(tǒng)的案例矯正方法中，相關知識難以獲取，阻礙了相關人員的制定和研究。因此，它具有一定的主觀性[2]。在這項研究中，為了實現(xiàn)規(guī)則和得到更多的獨立、智慧、更客觀的一組規(guī)則，將粗糙集的規(guī)則挖掘方法，應用于固定的規(guī)則獲取的情況下，通過粗糙集規(guī)則挖掘過程中，屬性的收縮,減少繁瑣的優(yōu)勢，可以使這樣然后案件本身精簡，案例推理過程的效率進一步提升。

（2）在線應用階段主要分為案例檢索重用、案例在線修正以及案例存檔三大過程[3]。為提升檢索效率，需要經過組織競網絡，來組織獲取到案例庫中的分級檢索方法，如對在主案例庫和緩存案例庫的檢索中得出的檢索結果進行綜合，對于得出相似度符合要求的源案例，則可重用其解，否則需進行案例在線修正。若得出的源案例相似度不符合要求時，需要根據離線準備階段，挖掘出規(guī)則求解，然后將所得到的解應用到生產過程中。若以上修正案例的應用效果良好，則可將其存儲到緩存案例庫中。

2.2 基于案例推理的磨礦分級過程的優(yōu)化實現(xiàn)

2.2.1 建立案例庫

在建立磨礦分級的案例庫時需要區(qū)分條件屬性和解屬性，將給礦量、磨礦濃度以及分級機溢流濃度等可變量作為解屬性，其他工況作為案例構造的條件屬性。如：在兩段回路磨礦過程工藝中，按照優(yōu)化變量細分為：①給礦量優(yōu)化案例庫、②磨礦濃度和分級機溢流濃度優(yōu)化案例庫、③旋流器給礦濃度和給礦壓力優(yōu)化案例庫，此三種案例庫屬性不同但操作流程相同[4]。

在①中，給礦粒度、磨機電流以及磨機音頻和返砂量為條件屬性，給礦量為解屬性；②中，給礦量、排礦細度、分溢細度及返砂比等為條件屬性，磨礦濃度和分級機溢流濃度為解屬性；③中，二段球磨機排礦濃度、排礦細度以及旋流器給礦細度等為條件屬性，旋流器給礦濃度和及其給礦壓力為解屬性。

2.2.2 實驗仿真驗證

以磨礦濃度和分級機溢流濃度優(yōu)化為例，對磨礦分級過程優(yōu)化的實驗仿真驗證，構造案例如表1所示。

表1 磨礦濃度和分級機溢流濃度優(yōu)化初始案例庫

對上表中的初始案例庫進行規(guī)則挖掘，得到的磨礦濃度優(yōu)化的8條規(guī)則和分級機溢流濃度優(yōu)化的9條規(guī)則。

2.2.3 案例在線修正與存儲

案例檢索環(huán)節(jié)中，源案例與目標案例的最大相似度值＜閾值0.9時，可判定該源案例不能為目標案例提供合適的解，此時需要進行案例在線修正[5]。早在離線準備階段中，就已經完成案例修正規(guī)則的獲取工作，因此，當存在需要修改的目標用例時，只需根據此規(guī)則獲取解決方案屬性。這樣，目標案例的條件屬性和反編組將形成一個新的案例，并通過評估其解決方案屬性的應用效果來判斷新案例是否包含在存儲中。

3 結語

磨礦分級作業(yè)不僅在選礦廠生產中占據較大的成本費用比重，其工序產品質量的優(yōu)劣還是后續(xù)作業(yè)效果的影響因素之一。由于磨礦過程本身具備的復雜特性，使得我國磨礦過程自動化水平低下，這樣一來，在優(yōu)化控制的研究成果方面就很難得到良好的推廣。而磨礦分級過程的設計和操作情況在優(yōu)化運行后，不僅能提升礦山產品的生產能力，還能降低選礦生產成本，減少產品質量的波動。因此，為提升礦山企業(yè)的競爭力，保障其能夠發(fā)展壯大，不斷探究磨礦分級過程的優(yōu)化已是必然趨勢。