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铁矿石烧结优化配矿的基础与应用研究

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摘要

第一章 文献综述

1.1 铁矿石烧结发展现状

1.1.1 烧结在钢铁工业中的地位和作用

1.1.2 国内铁矿石烧结发展现状

1.1.3 铁矿石资源状况

1.2 铁矿石烧结性能研究现状

1.2.1 铁矿石基础性能

1.2.2 铁矿石高温性能

1.3 烧结过程模拟模型研究现状

1.3.1 制粒模型

1.3.2 烧结过程模拟模型

1.3.3 烧结产质量指标预测模型

1.3.4 铁矿石烧结综合模拟模型

1.4 烧结优化配矿研究现状

1.4.1 优化配矿试验研究及生产实践

1.4.2 优化配矿模型研究现状

1.5 本论文的提出

第二章 方案设计与研究方法

2.1 研究方案设计

2.1.1 铁矿烧结过程分析

2.1.2 研究方案设计

2.2 铁矿石性能研究方法

2.2.1 物化性能

2.2.2 制粒性能

2.2.3 成矿性能

2.2.4 烧结性能

2.3 数据库相关技术的选取

2.3.1 数据库系统

2.3.2 数据库编程技术

2.3.3 ADO编程方法

2.4 建模方法的选取

第三章 铁矿石基础性能研究及数据库的建立

3.1 原料的物化性能

3.1.1 铁矿石的物化性能

3.1.2 其它原料的物化性能

3.2 铁矿石制粒性能研究

3.3 铁矿石成矿性能研究

3.4 铁矿石烧结性能研究

3.5 系统数据库的建立

3.5.1 数据库结构

3.5.2 数据库文件类型

3.5.3 数据库的存储结构

3.5.4 数据库的内容

3.5.5 数据管理平台

3.6 本章小结

第四章 烧结矿产质量指标预测模型的研究

4.1 影响烧结产质量指标的主要因素研究

4.1.1 矿物组成对烧结指标的影响

4.1.2 +5mm粒级含量对烧结指标的影响

4.1.3 各粒子含量对烧结指标的影响

4.1.4 碱度对烧结指标的影响

4.1.5 化学成分对烧结指标的影响

4.2 烧结矿产质量指标预测模型

4.2.1 烧结矿化学成分计算模型

4.2.2 烧结矿产质量预测模型

4.3 本章小结

第五章 烧结优化配矿专家系统的研究

5.1 烧结配矿经济模型的建立

5.1.1 配料计算模型

5.1.2 烧结工艺参数预测模型

5.1.3 烧结配矿经济模型

5.2 烧结配矿寻优算法的研究

5.2.1 寻优算法的选取

5.2.2 遗传算法的构造和执行过程

5.2.3 遗传算法的编码方式

5.2.4 遗传算子操作

5.2.5 遗传算法相关参数的确定

5.3 烧结优化配矿专家系统

5.3.1 铁矿石分类标准

5.3.2 初始配矿方案的产生

5.3.3 配矿调整

5.4 本章小结

第六章 烧结优化配矿系统的开发与应用

6.1 软件系统的开发与实现

6.1.1 开发工具的选取

6.1.2 运行模式的确定

6.1.3 图形显示技术

6.2 软件系统的实现

6.2.1 系统结构

6.2.2 原料性能数据库

6.2.3 配料计算模块

6.2.4 产质量模型建模平台

6.2.5 寻优配矿模型

6.2.6 用户级别确定

6.3 优化配矿系统的工业应用

6.3.1 高铁低硅烧结

6.3.2 高褐铁矿配比烧结

6.3.3 硫酸渣烧结应用

6.4 本章小结

第七章 结论

参考文献

附录

致谢

攻读学位期间主要的研究成果

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摘要

随着现代钢铁工业的不断发展,铁矿石资源日趋紧张,使得国内烧结厂原料结构波动大,生产极不稳定。如何在有限的资源条件下,快速准确地获得产质量指标满足要求、经济性好的配矿方案及相应的工艺参数,在原料条件发生变化时能快速稳定烧结生产过程已成为烧结乃至炼铁工作者的研究热点和重点。
   本文以原料主要靠外购的涟钢烧结厂作为主要研究和成果应用对象,在系统研究了原料物化性能、制粒性能、成矿性能和烧结性能及其关系的基础上,将理论计算模型、BP神经网络模型、遗传优化模型和专家系统相结合,构建了烧结优化配矿专家系统,并在涟钢进行了工业应用,取得了良好的效果。
   采用Access2003数据库技术构建了系统数据库,包括原料基础性能(物化性能、制粒性能和成矿性能)数据库、混合料烧结性能(单矿及配矿烧结)数据库、烧结生产信息库(配矿方案、工艺参数、产质量指标)、配矿专家知识库、模型库(模型参数及BP网络模型)等;并采用VC++软件开发工具,搭建了数据管理、模型建立和知识管理平台,实现了文字、数据和图片等多种信息的综合管理。数据管理系统具有添加、删除、修改、查找、加载、保存文件等功能。
   根据烧结杯试验研究结果,结合生产经验,以混合料的化学成分、矿物组成、碱度、不同粒径颗粒的含量等作为输入参数,以烧结速度(利用系数)、转鼓强度和固体燃耗作为模型的输出参数;采用三层BP神经网络模型对烧结矿的产质量指标进行了预测,模型的预报命中率达85%以上;系统还提供了建模平台,用户可根据预报效果要求修正模型的输入、输出参数,模型学习参数等,模型的适应性强。
   根据原料物化性能、制粒性能、成矿性能和烧结性能的研究结果,采用线性回归分析的方法,建立了烧结适宜混合料水分和燃料配比计算模型,模型准确率达到了93%以上。
   系统获得烧结优化配矿方案的过程如下:在已知原料条件(原料物化性能、供应条件)和烧结矿产质量指标要求的条件下,先采用线性规划法获得化学成分满足要求的配料方案组;采用产质量指标预测模型和工艺参数优化模型,预测各方案的产质量指标和适宜的工艺参数,根据配矿经济模型评价各方案的经济性;在成分满足要求的配矿方案组内,以产质量指标作为约束函数,以经济性作为评价函数,采用遗传算法获得产质量指标满足要求、经济性好的配矿方案,并给出配矿方案相应的工艺参数、产质量指标;若用户对系统提供的方案不满意,可以采用配矿调整专家系统,根据专家经验对方案进行调整,直到用户满意为止。

著录项

  • 作者

    胡友明;

  • 作者单位

    中南大学;

  • 授予单位 中南大学;
  • 学科 钢铁冶金
  • 授予学位 博士
  • 导师姓名 姜涛,范晓慧;
  • 年度 2011
  • 页码
  • 总页数
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 中文
  • 中图分类 TF046.4;
  • 关键词

    铁矿石; 烧结; 优化配矿; 专家系统;

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