赤铁矿选矿厂综合生产指标分解的优化方法研究

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1、东北大学博士学位论文摘要赤铁矿选矿厂综合生产指标分解的优化方法研究摘要赤铁矿选矿通过原料处理、竖炉焙烧、磨矿、磁选、精矿以及尾矿处理工序将赤铁矿矿石中的有用元素与脉石及有害元素进行分离，得到铁精矿作为原料供给钢铁工业。综合生产指标是反映企业产品产量、质量、成本以及消耗的指标，赤铁矿选矿厂的综合生产指标包括月的精矿产量、精矿品位、全选比以及原矿消耗量。选矿厂的计划调度主要任务一是根据综合生产指标的目标值产生生产计划及作业计划，最终形成生产指令用来启停选矿生产设备，调配水电气及原料等资源；二是将综合生产

2、指标层层分解到日综合生产指标：各工序(原料处理、竖炉焙烧、磨矿、磁选、精矿以及尾矿处理)作业班的生产量、精矿品位、精矿产量及全选比。工艺技术部门将日综合生产指标转化各工序的工艺指标，如磨矿工序的磨矿粒度、竖炉焙烧工序的一次溢流回收率，然后转化为选矿过程控制系统设定值，控制系统使输出跟踪设定值，从而将综合生产指标控制在目标值范围内。因此，将综合生产指标分解为日综合生产指标的正确与否对能否将选矿厂综合生产指标控制在目标值范围内具有重要意义。选矿厂综合生产指标分解过程具有多层次、多目标、多约束、时变、非线

3、性等特性。多层次表现在需要将月原矿消耗量层层分解到各工序作业班的生产量，将月的精矿品位、精矿产量、全选比层层分解到日；多目标表现在分解过程须按精矿品位、精矿产量、全选比、原矿消耗量的顺序依次保证在目标值范围内，同时要求精矿库存适量，精矿产量均衡，精矿品位的废次尽量减少，各工序作业班生产量均衡；分解过程受设备能力，库存能力，精矿需求，入选原矿的品位、价格、供应能力等多方面约束；其中设备能力，精矿需求等约束具有时变特性；每日库存状态与库存能力，每日精矿产量与设备能力等之间具有强非线性。因此，难以采用已有

4、的计划调度优化方法求日综合生产指标，只能通过人工凭经验分解与试凑来产生日综合生产指标。但人工分解过程费时保守，难以在满足上述约束的条件下保证综合生产指标在目标值范围内。本文在国家高技术研究发展计划(863计划)“选矿工业过程综合自动化系统研究与开发(2004AA412030)’’的支持下，以实现综合生产指标的优化控制为目标，开展了综合生产指标分解的优化方法研究，提出了保证综合生产指标在目标值范围内的确定日综合生产指标的优化方法；设计开发了实现上述优化方法的软东北大学博士学位论文摘要件包，并应用该软件

5、包进行了综合生产指标优化分解的实验，实验结果验证了所提方法的有效性。本文主要工作归纳如下：(1)提出的日综合生产指标优化方法包括月原矿消耗量优化方法，日原矿消耗量优化方法及各工序作业班生产量优化方法，该方法首先求得月原矿消耗量的最优值并以此为基础通过金属平衡公式求得精矿品位，精矿产量，全选比作为约束求得日原矿消耗量优化值，并以此为基础通过金属平衡公式求得精矿品位，精矿产量，全选比作为约束求得各工序作业班生产量优化值，并以此为基础采用金属平衡公式求得精矿品位，精矿产量及全选比，从而确定了日综合生产指标

6、。月原矿消耗量优化方法以按重要程度与综合生产指标目标值偏差量最小为目标函数，将综合生产指标目标值范围、精矿成本、各种原矿供应总量作为约束条件，建立了以月原矿消耗量为决策变量的非线性目标规划模型，采用了以递归排序为核心的遗传算法求出月原矿消耗量的最优值。日原矿消耗量优化方法以每日精矿产量与月精矿产量的日平均值偏差以及精矿库存量最小为目标函数，以月原矿消耗量优化值为基础通过金属平衡求出的精矿品位、精矿产量、全选比以及每日设备能力、各种原矿混合后品位、精矿库存及精矿品位的上下限作为约束条件，建立以日原矿消

7、耗量为决策变量的非线性多目标规划模型。采用改进的多目标粒子群算法求出了每日各种原矿消耗量的最优值。各工序作业班生产量优化方法以降低每日精矿品位废次惩罚费用以及各工序前后班生产量变化最小为目标函数，将日原矿消耗量优化值为基础通过金属平衡计算出的精矿品位、精矿产量、全选比以及进入到磁选工序的矿石品位、各种缓冲仓料位、精矿品位的上下限作为约束条件，建立了以各工序作业班生产量为决策变量的非线性多目标规划模型，采用改进的多目标粒子群算法求解得了各工序作业班生产量的优化值。(2)应用MicrosoftVisua

8、lStudio2005开发环境，编程语言采用C拌和Matlab，后台数据库使用SQLServer2000，基于WebService技术采用模块化方法设计开发了实现上述优化方法的软件包。该软件由系统管理、月原矿消耗量优化及金属平衡、日原矿消耗量优化及金属平衡、各工序作业班生产量优化及金属平衡、信息查询、系统维护等模块组成。(3)结合某赤铁矿选矿厂综合生产指标分解过程，将该厂综合生产指标目标值：精矿品位52．66％，精矿产量18．23万吨，全选比2．0049，原矿消耗量3