[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于部分因子設(shè)計(jì)和響應(yīng)曲面法優(yōu)化選礦工藝的方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110799986.3
• 申請(qǐng)日: 2021-07-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113522528A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-10-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張琳;簡(jiǎn)勝;張晶;呂向文;楊林;趙敏捷;唐鑫;謝峰;閆森;刁微之
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 昆明冶金研究院有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): B03D1/00
• 分類(lèi)號(hào): B03D1/00;B03B1/00;G06F17/11;G06Q10/04;G06Q50/02
• 代理公司: 云南律翔知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 53219
• 代理人: 謝喬良

本發(fā)明公開(kāi)一種基于部分因子設(shè)計(jì)和響應(yīng)曲面法優(yōu)化選礦工藝的方法，將礦樣破碎后混勻、磨礦并進(jìn)行表征分析；根據(jù)分析選取對(duì)選礦指標(biāo)有影響的因素作為考察因素，同時(shí)根據(jù)實(shí)際試驗(yàn)確定選礦指標(biāo)；將考察因素作為自變量，選礦指標(biāo)作為因變量，采用部分因子法進(jìn)行設(shè)計(jì)并選礦試驗(yàn)后進(jìn)行方差和顯著性分析；根據(jù)分析結(jié)果選取顯著性靠前的因素為自變量，選礦指標(biāo)為因變量建立響應(yīng)曲面模型Y并試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果對(duì)Y進(jìn)行擬合，得到確定的響應(yīng)曲面模型Y’，通過(guò)對(duì)Y’全局優(yōu)化，得到自變量的最優(yōu)化指標(biāo)；選取最優(yōu)自變量指標(biāo)和未被選中自變量的因素中心值作為選礦工藝的操作條件。本發(fā)明具有操作簡(jiǎn)單、試驗(yàn)次數(shù)少、能夠有效實(shí)現(xiàn)選礦工藝條件的優(yōu)化等特點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于選礦技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于部分因子設(shè)計(jì)和響應(yīng)曲面法優(yōu)化選礦工藝的方法。

背景技術(shù)

選礦是根據(jù)礦石中不同礦物的物理、化學(xué)性質(zhì)，把礦石破碎磨細(xì)以后，采用重選法、浮選法、磁選法、電選法等，將有用礦物與脈石礦物分開(kāi)，并使各種共生（伴生）的有用礦物盡可能相互分離，除去或降低有害雜質(zhì)，以獲得冶煉或其他工業(yè)所需原料的過(guò)程。選礦能夠使礦物中的有用組分富集，降低冶煉或其它加工過(guò)程中燃料的消耗，減少運(yùn)輸費(fèi)用，減輕進(jìn)一步處理的困難，降低處理成本，使低品位的礦石能得到有效利用，實(shí)現(xiàn)礦物原料的綜合利用。由于世界礦物資源日益貧乏，越來(lái)越多地利用貧礦和復(fù)雜礦，因此需要選礦處理的礦石量越來(lái)越大。除少數(shù)富礦石外，金屬和非金屬礦石以及包括部分煤都需選礦來(lái)實(shí)現(xiàn)富集。

選礦試驗(yàn)是選礦的重要研究?jī)?nèi)容，試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)，是礦床評(píng)價(jià)、工藝流程確定及建廠設(shè)計(jì)的主要依據(jù)。然而，通常的選礦試驗(yàn)研究大多只是進(jìn)行了單因素試驗(yàn)，由于沒(méi)有考慮各因素之間的交聯(lián)、耦合等相互作用對(duì)選礦效果的影響，使得選礦指標(biāo)不能夠真正意義上達(dá)到最優(yōu)化。即便是有部分進(jìn)行了優(yōu)化試驗(yàn)設(shè)計(jì)，但通常只是采用全因設(shè)計(jì)、響應(yīng)曲面法等單一模型進(jìn)行了考察，由于單一優(yōu)化設(shè)計(jì)模型中試驗(yàn)次數(shù)隨著所選因素的增多而大量增加。以最為常用的單一響應(yīng)曲面法來(lái)說(shuō)，若要進(jìn)行6因素的試驗(yàn)研究，至少需要進(jìn)行77次試驗(yàn)才能夠完成。此外，隨著所選因素的增多，如單一響應(yīng)曲面法在試驗(yàn)后的響應(yīng)曲面分析和響應(yīng)曲面模型的擬合操作難度呈指數(shù)級(jí)上升，嚴(yán)重影響選礦試驗(yàn)的經(jīng)濟(jì)性和選礦進(jìn)度，故只適用于部分影響因素較少的特定礦物的選礦工藝優(yōu)化。現(xiàn)有技術(shù)中，為了降低響應(yīng)曲面法的試驗(yàn)次數(shù)和操作難度，一般根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選取有限數(shù)量的選礦因素作為響應(yīng)曲面法的自變量，但存在優(yōu)化效果與操作人員的經(jīng)驗(yàn)呈強(qiáng)相關(guān)，人為影響因素較大，在實(shí)際情況下能夠考慮的因素較為有限，導(dǎo)致優(yōu)化得到的工藝不確定因素較多，工藝的可靠性較低。因此，對(duì)于因素較多時(shí)，若想利用單一的優(yōu)化模型進(jìn)行合理的、較為全面的對(duì)選礦工藝條件進(jìn)行最優(yōu)化是不太現(xiàn)實(shí)的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于部分因子設(shè)計(jì)和響應(yīng)曲面法優(yōu)化選礦工藝的方法。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：包括礦物制備及表征分析、試驗(yàn)因素選取、部分因子試驗(yàn)、響應(yīng)曲面設(shè)計(jì)和分析、選礦工藝確定步驟，具體步驟內(nèi)容為：

A、礦物制備及表征分析：將礦樣破碎至2~3mm以下后混勻，選取混勻后的部分礦樣磨礦，然后對(duì)礦樣的表征進(jìn)行分析；

B、試驗(yàn)因素選取：根據(jù)表征分析結(jié)果，選取若干個(gè)對(duì)選礦指標(biāo)作為考察因素，同時(shí)根據(jù)實(shí)際確定選礦指標(biāo)；

C、部分因子試驗(yàn)：將選取的考察因素作為部分因子設(shè)計(jì)的自變量，選礦指標(biāo)作為因變量，采用部分因子法進(jìn)行設(shè)計(jì)并選礦試驗(yàn)，然后根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行方差和顯著性分析；

D、響應(yīng)曲面設(shè)計(jì)和分析：根據(jù)部分因子試驗(yàn)的分析結(jié)果為依據(jù)，對(duì)各因素的顯著性進(jìn)行排序，選取排序靠前的至少2個(gè)因素作為響應(yīng)曲面設(shè)計(jì)的自變量，部分因子試驗(yàn)的選礦指標(biāo)作為響應(yīng)曲面設(shè)計(jì)的因變量并進(jìn)行試驗(yàn)。利用Minitab或Design expert軟件對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化擬合，確定每個(gè)自變量的最佳參數(shù)水平范圍，每個(gè)自變量至少設(shè)計(jì)一高一低兩水平，分別記為“+”和“-”。建立因素水平表，進(jìn)行響應(yīng)曲面設(shè)計(jì)并進(jìn)行試驗(yàn)，分析得出二次回歸方程，建立響應(yīng)曲面模型Y’。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果對(duì)響應(yīng)曲面模型Y’進(jìn)行響應(yīng)曲面擬合，生成響應(yīng)面圖模型Y’得到最值，最值一般存在于曲面最高點(diǎn)或邊界點(diǎn)，其對(duì)的值為自變量的最優(yōu)化指標(biāo)；