賀 馳

（遼寧省核工業(yè)地質(zhì)二四一大隊有限責(zé)任公司，遼寧 丹東 118100）

選礦本身是一個相對比較復(fù)雜的工業(yè)生產(chǎn)過程，所有來自于采礦場的礦石，需要經(jīng)過選礦過程當(dāng)中涉及到的各個作業(yè)，最后才能夠得到符合標(biāo)準(zhǔn)要求的情況。在選礦作業(yè)具體展開中，主要涉及到的環(huán)節(jié)包括破碎篩分以及磨礦分級等。每一個環(huán)節(jié)都具有一定的復(fù)雜性特點，不僅會涉及到動力學(xué)過程，而且還會涉及到物理以及化學(xué)過程，尤其是碎礦篩分以及磨礦分級可以被看作是其中必不可少的重要工序。磨礦作業(yè)在選礦場的建設(shè)和發(fā)展中，需要投入的資金比例相對比較大，同時磨礦產(chǎn)品自身的質(zhì)量將會對整個選別環(huán)節(jié)指標(biāo)產(chǎn)生一系列影響。

1 磨礦過程的穩(wěn)態(tài)檢測與優(yōu)化意義

系統(tǒng)的動態(tài)優(yōu)化可以被看作是針對各種不同類型控制變量的一種控制方式，與干擾變量進(jìn)行結(jié)合，實現(xiàn)不可測變量有針對性的估計。針對各種不同類型的系統(tǒng)設(shè)定值進(jìn)行有效的計算，促使系統(tǒng)可以實現(xiàn)安全穩(wěn)定的運(yùn)行，同時能夠達(dá)到控制要求。穩(wěn)態(tài)優(yōu)化主要是與系統(tǒng)現(xiàn)階段的操作特性進(jìn)行結(jié)合，在保證可以滿足約束條件的基礎(chǔ)上，能夠促使系統(tǒng)在運(yùn)行時滿足新時期背景下提出的個性化要求，保證可以將目標(biāo)函數(shù)要求落實到實處。

穩(wěn)態(tài)優(yōu)化在實踐中主要是針對擾動影響進(jìn)行分析，對系統(tǒng)自身的最優(yōu)設(shè)定值進(jìn)行深入探尋，大多數(shù)情況下與經(jīng)濟(jì)效益之間具有一定關(guān)聯(lián)性的優(yōu)化，可以被看作是穩(wěn)態(tài)優(yōu)化的主要范圍。在系統(tǒng)連續(xù)過程當(dāng)中，將過程操作作為基本約束條件，利用某種經(jīng)濟(jì)指標(biāo)實現(xiàn)對目標(biāo)的優(yōu)化[1]。將尋優(yōu)計算得出的最優(yōu)生產(chǎn)工藝參數(shù)直接提供給相對應(yīng)的操作人員進(jìn)行有效落實，整個過程可以被看作是離線優(yōu)化的過程，如果在實踐中可以直接將最優(yōu)工藝參數(shù)直接看作是控制器的設(shè)定值，由控制系統(tǒng)進(jìn)行操作，那么整個過程可以被看作是在線優(yōu)化。

磨礦過程的優(yōu)化可以被看作是在線穩(wěn)態(tài)優(yōu)化，在這個磨礦過程當(dāng)中，最為重要的任務(wù)之一是要促使磨礦原料粉碎到合適的粒度，促使有用的礦物成分能夠直接從脈石當(dāng)中進(jìn)行解離，或者不同有用成分相互之間可以實現(xiàn)有效解離，這樣能夠為后續(xù)的選別過程提供可靠的原料作為支持。由于各種不同類型的選礦方法以及工藝流程，根據(jù)現(xiàn)實情況的不同粒度組成的物料，其自身對應(yīng)的選礦效率具有非常明顯的差異性。同時不同物料分選力度的下限也大不相同，因此要針對給定的礦石以及選礦流程，與磨礦產(chǎn)生最適合的粒度進(jìn)行結(jié)合。粒度組合給料具有非常重要的影響和作用，磨礦過程穩(wěn)態(tài)優(yōu)化可以被看作是在整個生產(chǎn)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的出發(fā)點，針對整個磨礦過程的最優(yōu)工作狀態(tài)操作參數(shù)進(jìn)行找尋和利用[2]。在實踐中要保證磨礦產(chǎn)品質(zhì)量的提升，從中獲取到最優(yōu)粒度組成的磨礦產(chǎn)物。通常情況下可以表現(xiàn)成為解離充分以及過粉碎碎輕等，磨礦作業(yè)在具體展開中會涉及到的影響因素相對比較多，同時影響因素大多數(shù)比較復(fù)雜，磨礦過程穩(wěn)態(tài)優(yōu)化涉及到的內(nèi)容相對比較廣泛。要想從根本上保證磨礦過程兩個目標(biāo)的穩(wěn)態(tài)優(yōu)化相對比較困難，過去在優(yōu)化研究方面主要是針對礦石對象以及流程特點等展開有針對性的分析。將其中涉及到的重點內(nèi)容作為主攻方向，但是在實際生產(chǎn)中，兩個目標(biāo)是需要同時進(jìn)行綜合考慮。優(yōu)化的最終結(jié)果可以直接被看作是磨礦過程可控變量的一種給定值，磨礦過程的整個優(yōu)化和完善在某種程度上可以被看作是在線穩(wěn)態(tài)多目標(biāo)的優(yōu)化。

2 磨礦過程的系統(tǒng)分析與穩(wěn)態(tài)檢測

2.1 磨礦過程的系統(tǒng)分析

在磨礦過程中，磨機(jī)的粉磨將會對磨礦過程產(chǎn)品自身的質(zhì)量以及產(chǎn)量產(chǎn)生直接性的影響。分級過程主要是針對合格或者不合格磨礦產(chǎn)品有針對性的分離處理，促使合格產(chǎn)品可以直接進(jìn)入到下一系列的工作當(dāng)中，不合格的產(chǎn)品會直接被送入到磨機(jī)當(dāng)中進(jìn)行妥善處理。針對磨礦系統(tǒng)的整個狀態(tài)進(jìn)行客觀分析，同時對數(shù)學(xué)模型進(jìn)行科學(xué)合理的構(gòu)建和利用，在正常生產(chǎn)中返砂量以及皮帶機(jī)給料量相互之間可以被看作是循環(huán)負(fù)荷，其自身的變化范圍大概控制在2～5左右[3]。

2.1.1 系統(tǒng)的穩(wěn)定

在動態(tài)平衡狀態(tài)下的磨礦過程工作狀態(tài)相對比較穩(wěn)定，在此狀態(tài)下的磨礦過程可以被看作是典型平穩(wěn)隨機(jī)過程。除了各種不同類型隨機(jī)干擾會產(chǎn)生的一系列波動影響之外，各變量的均值并不會受到時間影響而發(fā)生一系列的變化。介質(zhì)通常情況下會直接沿著磨機(jī)的長度方向進(jìn)行有效分布，以此為基礎(chǔ)，保持均勻狀態(tài)。物料力度的分布梯度會呈現(xiàn)出普遍狀態(tài)，因此在整個輸入的條件下，其自身的穩(wěn)定性能夠保證系統(tǒng)的穩(wěn)定輸出。

2.1.2 系統(tǒng)的失穩(wěn)與漂移

對于任何不穩(wěn)定的外部輸出而言，勢必都會導(dǎo)致系統(tǒng)狀態(tài)受到影響而發(fā)生一系列變化。系統(tǒng)在受到波動影響之后，外部輸入會小于處理能力，系統(tǒng)自身的狀態(tài)波動會導(dǎo)致輸出波動受到影響，系統(tǒng)自身可以達(dá)到一種新動態(tài)平衡點。系統(tǒng)在受到波動之后，其自身的外部輸入與系統(tǒng)處理能力相比要更大一些的時候，介質(zhì)無法及時將物料進(jìn)行有效排放[4]。物料的積累導(dǎo)致介質(zhì)的粉磨作用會受到嚴(yán)重的削弱影響，導(dǎo)致物料在整個磨機(jī)內(nèi)越來越多。

2.2 磨礦過程的穩(wěn)態(tài)檢測

針對磨礦過程模型進(jìn)行穩(wěn)態(tài)優(yōu)化之前，為了從根本上保證優(yōu)化結(jié)果的有效性和針對性，需要針對整個磨礦過程是否處于穩(wěn)定狀態(tài)進(jìn)行合理的判斷。只有處于穩(wěn)態(tài)狀態(tài)下，系統(tǒng)優(yōu)化結(jié)果才能夠給予正確的引導(dǎo)和支持。

2.2.1 穩(wěn)態(tài)檢測變量的選擇

磨礦過程的穩(wěn)態(tài)優(yōu)化結(jié)果可以被看作是被磨礦控制提供有效設(shè)定值的基礎(chǔ)，磨礦過程的穩(wěn)定控制會涉及到給礦過程以及磨礦濃度等各方面的有效控制。磨礦過程多變量穩(wěn)定控制對應(yīng)的控制變量可以分為給水量以及分級機(jī)補(bǔ)加水等，由于受到控變量的影響，必須要保證磨礦過程能夠達(dá)到的穩(wěn)態(tài)狀態(tài)才能夠?qū)崿F(xiàn)優(yōu)化。也就是在實踐中只要保證給礦量以及給水量等可以處于穩(wěn)態(tài)狀態(tài)下，這樣才能夠保證整個磨礦過程的穩(wěn)定狀態(tài)。

2.2.2 穩(wěn)態(tài)的基本概念

工業(yè)過程的穩(wěn)態(tài)形式具有非常明顯的廣義性特點，會涉及到的內(nèi)容包括周期、穩(wěn)態(tài)以及常值穩(wěn)態(tài)等，由于工況的不斷變化，設(shè)定點的調(diào)整等因素帶來的一系列影響，過程穩(wěn)態(tài)也會在各種不同類型的穩(wěn)態(tài)形式中發(fā)生一系列變化。也就是在一段時間范圍內(nèi)，過程變量會逐漸呈現(xiàn)出一種相對比較穩(wěn)態(tài)的形式。在另一時間段內(nèi)則可以以其他的形式表現(xiàn)出來，在整個時間段范圍內(nèi)，過程當(dāng)中的各變量也會呈現(xiàn)出不同的穩(wěn)態(tài)形式。

3 磨礦過程的多目標(biāo)模型分析與優(yōu)化仿真

3.1 磨礦過程的多目標(biāo)模型分析

3.1.1 決策變量

決策變量是指針對目標(biāo)有決定性影響的變量，與現(xiàn)階段的研究結(jié)果進(jìn)行結(jié)合，決策變量主要是在磨礦過程數(shù)學(xué)模型開始建設(shè)的基礎(chǔ)上，利用決定性準(zhǔn)數(shù)對其進(jìn)行合理的判斷。其中包括給料力度分布因子、給料因子、介質(zhì)填充因子、介質(zhì)沖擊作用因子以及介質(zhì)研磨作用因子和磨礦濃度、磨機(jī)轉(zhuǎn)速率。這些都可以被看作是整個磨礦工藝操作當(dāng)中直接或者間接變量的影響參數(shù)。在實際生產(chǎn)中，這些變量要與目前的實際生產(chǎn)條件進(jìn)行結(jié)合，這樣才能夠保證整個生產(chǎn)過程的有效性和針對性。

3.1.2 目標(biāo)函數(shù)

目標(biāo)函數(shù)可以被看作是在正確優(yōu)化思想影響下的一種選定，由決策變量來表達(dá)，將其直接看作是指標(biāo)函數(shù)的一種評價方式。與目前現(xiàn)有的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行結(jié)合，對選中的產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率模型以及產(chǎn)品粒度分布模型等進(jìn)行合理分析，這樣可以將其看作是優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)。通過這種方式在實踐中的合理利用，由于產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率模型以及磨礦產(chǎn)品自身力度分布模型能夠?qū)φ麄€磨礦產(chǎn)品自身的質(zhì)量以及產(chǎn)量進(jìn)行有針對性的描述，會直接影響到整個選礦廠的經(jīng)濟(jì)效益。在現(xiàn)實操作中，促使其能夠達(dá)到一種相對比較理想的水平，由此可以看出，磨礦過程的優(yōu)化可以被看作是一個多目標(biāo)優(yōu)化的問題。與目前磨礦過程數(shù)學(xué)模型當(dāng)中的推導(dǎo)結(jié)果進(jìn)行結(jié)合分析時，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率方面，如果從量的角度出發(fā)，可以對磨機(jī)自身的粉磨能力進(jìn)行有效反饋，數(shù)值越大就意味著和磨礦產(chǎn)品的產(chǎn)量越大，系統(tǒng)自身的粉磨能力越強(qiáng)。產(chǎn)品粒度分布因子如果從質(zhì)的角度出發(fā)對其進(jìn)行分析，可以對磨礦粉磨能力進(jìn)行有效反饋，意味著整個磨機(jī)產(chǎn)品當(dāng)中過粗或者過細(xì)的顆粒相對比較少，對于后續(xù)一系列作業(yè)的開展而言可以提前打下良好基礎(chǔ)。

3.1.3 約束條件

現(xiàn)階段多目標(biāo)優(yōu)化當(dāng)中主要的問題是帶約束條件的優(yōu)化問題相對比較多，約束條件形式包括由等式約束以及不等式約束。在整個優(yōu)化過程當(dāng)中，決策變量需要在整個決策空間當(dāng)中對其自身的取值進(jìn)行有效的變化，促使目標(biāo)函數(shù)能夠獲取到對應(yīng)比較理想的數(shù)值，但是對于系統(tǒng)操作而言，其自身的決策變量會受到各種不同類型因素的影響。為了從根本上保證整個系統(tǒng)在運(yùn)行時的穩(wěn)定性，促使各約束條件在形式上都能夠給出更加具體的工藝要求，對上下界約束進(jìn)行合理的選擇和利用。與磨礦機(jī)械設(shè)備、生產(chǎn)時的基本操作條件進(jìn)行結(jié)合，最終可以得到的決策變量約束集如表1所示。

表1 決策變量約束集

4 結(jié)語

磨礦過程的穩(wěn)態(tài)優(yōu)化對于磨礦產(chǎn)品自身產(chǎn)量和質(zhì)量提升而言，具有非常重要的影響和作用。磨礦過程的穩(wěn)態(tài)檢測可以被看作是磨礦過程穩(wěn)態(tài)優(yōu)化的必要前提條件，只有處于相對比較穩(wěn)態(tài)的狀態(tài)下，才能夠保證優(yōu)化的效果。工業(yè)過程的穩(wěn)態(tài)本身具有一定的廣義性特點，因此在整個磨礦中，需要對整個過程是否處于穩(wěn)態(tài)狀態(tài)進(jìn)行有效的檢測。正態(tài)分布法是目前比較常見的一種方式，在實踐中的整體應(yīng)用效果普遍比較良好，有利于為磨礦過程的穩(wěn)態(tài)優(yōu)化效果提供保障[5]。