混匀矿布料数值模拟及端部料取用优化分析

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1、万方数据分类号UDC密级学位论文混匀矿布料数值模拟及端部料取用优化分析作者姓名：指导教师：二亡牵J田魏国副教授东北大学材料与冶金学院申请学位级别：硕士学科类别：工程学科专业名称：冶金工程论文提交日期：2014年6月论文答辩日期：2014年6月学位授予日期：2014年7月答辩委员会主席：刘承军评阅人：东北大学2叭4年6月万方数据AThesisinFerrousMetalIurgy舢IlIlIⅧⅢ川Ⅷ㈣洲㈣Y2989454NumericalSimulationofIronoreStacl【ingProcessandReclaimingoptimization

2、fortheEndsofStackByYuLeiSupervisor：AssociateProfessorW色iGuoNortheasternUniversi锣June2014万方数据独创性声明本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢=也．恩。学位论文作者签名：孑督日期：≯I扛、7．f学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学

3、有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。作者和导师同意网上交流的时间为作者获得学位后：半年口一年口一年半口两年b／学位论文作者签名：哥胄签字日期：．四f4，．7、1导师签名：签字日期：万方数据东北大学硕士学位论文摘要混匀矿布料数值模拟及其优化分析摘要矿石原料来源广泛，品位、成分千差万别。为防止矿石成分波动影响高炉炉况顺行，～般将矿石混匀后供烧结使用。实际生产中多采用混匀料场，将不同种类的矿石按一定比例混成混匀

4、大堆。实践证实，混匀过程可保证供给烧结的原料成分尽量稳定，高炉可获得较好的效果。然而，在混匀大堆的两端混匀矿质量波动较大，无法直接取用，影响了混匀生产效率和混匀生产效果。本研究根据实际生产过程的特点，通过试验考察了对粉体自然堆积过程特点，并在此基础上建立了混匀矿堆积模型，利用矿石堆角、矿石堆积量及布料区问等参数，得到三维空间下混匀矿堆内部结构；通过取料模型分析了不同取料倾角、取料位置的混匀矿成分；根据生产要求，对混匀矿合理的端部料取用量进行了优化分析。主要结论如下：(1)使用细砂进行物理模拟，根据物理模拟结果，提出锥犁料堆法模型：将布料过程分解为在离散化

5、的空间位置上布放的锥形料堆。据此确定了布料数学方程，进行了数学建模工作。(2)采用VisualC++语言开发了布料和取用的计算程序。为解决布料模块因试差法造成的循环结构多、计算量大等问题，采用先粗后细的两步法逐次逼近计算结果，效率明显改善。同时，选择快速而高效的Bresenllam算法对直线与圆算法进行拼接，进一步提高了计算效率。将细砂物理模拟与数学模型计算结果进行比较，二者基本规律和趋势一致。证明计算程序可用于模拟实际布料过程。(3)对计算结果的精度分析表明，程序计算误差可分为物料参数误差和模型缺陷误差两类。前者可通过提高物料参数数据的准确性控制，后者

6、为模型固有误差，减小模型网格的尺寸可在一定程度上降低误差。结果表明，计算精度与网格尺寸的三次方成反比例关系。(4)使用编制的计算程序分析了“变起点延时定终点”、“定起点定终点”两种布料模式的特点。结果显示：在同样的原料和布料顺序条件下，变起点布料头部料中各部分曲线变化较平缓，定起点布料头部区域内成分波动较大，与丰体部分偏差较大。“变III万方数据东北大学硕士学位论文摘要起点延时定终点”布料方式有利于减小端部料量。(5)通过计算分析了布料层数、取料倾角、矿石堆积顺序等因素对混匀矿成分的影响。结果表明增加布料层数成分稳定性有明显的提高；随着取料倾角与物料堆角

7、接近，端部料减少；矿石布料顺序对混匀矿成分有明显影响。(6)根据研究结果，对布料、取用过程等参数优化，确定了优化操作工艺。使用“变起点、延时定终点”布料方式，在保证料面覆盖和效率的情况下尽量提高布料层数，采用“等硅排铁”顺序布料，取料耙倾角37。的操作参数下，可以获得较小的端部料量。根据现场布料参数，取主体成分波动小于士(讹)％为波动极限，进行优化计算，结果表明，端部料长度由优化前24．4m(距头部16．0m至距尾部8．4m)，减小到6．0m(距头部3．0m至距尾部3．0m)。关键词：混匀矿；模拟；优化IV万方数据东北大学硕士学位论文AbstractNu

8、mericalSimulationofIronOreStac心ngProcess