基于矿石粒度结构参数确定磨矿时间的方法技术

本发明专利技术提供了一种基于矿石粒度结构参数确定磨矿时间的方法，分别对采集到的不同时间点的矿石进行粒度检测，并将测试结果的范围记做区间I，同时构造一个与区间I相对应的无量纲区间J，根据构造的配分函数族分别计算广义分形谱参数和奇异谱参数，并拟合出不同参数随时间变化的趋势图，对矿石粒度结构进行评价，同时确定最优球磨时间。本发明专利技术基于多重分形理论计算了广义分形谱参数的变化，从粒度范围、集中度和均匀度三个方面全面表征矿石粒度结构；同时通过分析奇异谱参数的变化，分析磨矿过程中矿石粒度结构中粒度的局部变化情况，从整体和局部两方面入手，更加全面准确地对矿石粒度结构进行评价，同时得出最优球磨时间。同时得出最优球磨时间。同时得出最优球磨时间。

【技术实现步骤摘要】
基于矿石粒度结构参数确定磨矿时间的方法


[0001]本专利技术涉及金属矿山磨矿
，尤其涉及一种基于矿石粒度结构参数确定磨矿时间的方法。

技术介绍

[0002]磨矿是金属矿山生产过程的重要环节，该环节能耗极高，且投资巨大。如果磨矿时间选择不合理，不仅使矿石粒度结构不佳，同时会造成能耗增加。根据磨矿动力学理论可知，磨矿效率会随着球磨时间的增加而逐渐降低，但磨矿的合理时间如何确定，矿石粒度结构是否合理却未有明确的评价指标。另外，随着球磨时间的增加，矿石粒度在不断减小的同时还伴随着小颗粒矿石之间的团聚现象。因此，随着球磨时间的不断增加，矿石粒度虽然整体上表现为减小的趋势，但这种减小的趋势并非线性变化，而是呈阶段性变化，而且随着球磨时间的不断增加，还会增加能耗，使生产成本增加。因此，磨矿过程中，需要设置合适的球磨时间，以得到合理的矿石粒度结构，同时节约成本。
[0003]目前评价矿石粒度结构大多采用经验法或dmean(平均粒度)法，这两种方法存在理论依据不足、评价指标单一的问题，导致矿石粒度结构的评价结果不准确；同时，这两种方法无法表征磨矿过程矿石粒度的阶段性变化。因此需要提出具有充分理论依据的多指标评价方法，以确定合适的球磨时间。
[0004]另外，矿石粒度结构本身就是一个具有分形特征的复杂系统。一方面，矿石在粗破、运输、筛分过程中由于冲击、搬运等作用，颗粒逐渐磨损破碎，其粒度分布不断趋近于分形结构；另一方面，在球磨过程中，棱角突出或存在软弱骨架结构的矿石颗粒再次发生破碎、细化，其粒度结构进一步复杂化。因此，在评价磨矿过程中矿石粒度结构时，需要兼顾矿石粒度结构局部异质性和非均匀性的分形理论。
[0005]申请号为CN113345075A的专利技术专利公开了一种基于CT三维模型重构的砾岩粒度评价方法，该方法首先对被选取的砾岩进行三维扫描，获取砾岩样品的二维灰度图像及三维数字岩心数据体，并对所得图像进行处理；然后对图像中的砂砾进行提取并分割，对每一个砂砾的直径进行计算并构建砂砾的三维模型；最后对砾岩中砂砾和填隙物进行粒度分析。该方法虽然实现了岩样无损条件下，砂砾中砾石大小及其分布的分析，但是，(1)该方法是对10
‑
100mm粒径的砾岩中每一个砂砾的直径进行计算并构建砂砾的三维模型，而磨矿领域的矿石颗粒粒径仅在0
‑
2000μm范围内，粒径分布远小于砾岩，因此若对每一个矿石颗粒的直径进行计算并构建三维模型是一个浩大的工程，且操作难度更大，使该方法无法实现对矿石粒度的评价；(2)该方法完全通过理论分析实现，而实际操作中会存在各种问题，致使纯的理论分析存在误差。可见该方法不适用于磨矿过程的矿石粒度结构评价，且评价结果的准确性有待商榷。
[0006]申请号为CN113159562A的专利技术专利公开了一种用多元散料层空隙度评价烧结矿粒度的方法，该方法仅采用散料层孔隙度评价矿石破碎的粒度结构，评价指标过于单一，无法适用于具有分形特征的矿石粒度结构评价。可见，目前鲜有合适的用于准确评价矿石粒
度结构的多指标评价方法，以满足高磨矿效果和低磨矿能耗的切实需求。
[0007]有鉴于此，有必要设计一种改进的基于矿石粒度结构参数确定磨矿时间的方法，以解决上述问题。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的在于提供一种基于矿石粒度结构参数确定磨矿时间的方法，从磨矿过程的矿石粒度具有分形特征介入，一方面基于多重分形理论计算了广义分形谱参数的变化，从粒度范围、集中度和均匀度三个方面全面表征矿石粒度结构；另一方面，该方法通过分析奇异谱参数的变化，分析磨矿过程中矿石粒度结构中粒度的局部变化情况，从整体和局部两方面入手，利用多指标更加全面准确地对矿石粒度结构进行评价，同时得出兼顾磨矿效果和磨矿能耗的最优球磨时间。
[0009]为实现上述专利技术目的，本专利技术提供了一种基于矿石粒度结构参数确定磨矿时间的方法，包括如下步骤：
[0010]S1.样品采集：对球磨过程中不同时间点的矿石进行取样；
[0011]S2.粒度测试：对步骤S1采集到的不同时间点的矿石分别进行粒度检测，并将测试结果的范围记做区间I；
[0012]S3.区间重划分：将所述区间I构造成一个新的无量纲区间J，并将所述无量纲区间J划分成N个等距离的无量纲子区间，每个所述无量纲子区间的距离为ε；
[0013]S4.构造配分函数族：
[0014][0015]其中，μ
i
(ε)表示第i个无量纲子区间J
i
内分布的矿石占总矿石的体积百分含量；μ
i
(q,ε)表示第i个所述无量纲子区间J
i
的q阶概率；q为实数；
[0016]S5.计算广义分形谱参数：根据步骤S4得到的μ
i
(q,ε)和μ
i
(ε)，计算多重分形的广义分形维数D(q)；其中，
‑
10≤q≤10，当q＝0、1、2时，对应的D(0)、D(1)、D(2)分别表示矿石粒度的容量维数、信息维数和关联维数；
[0017]S6.计算奇异谱参数：根据步骤S4得到的μ
i
(q,ε)和μ
i
(ε)，计算多重分形的奇异性指数α(q)、多重分形谱函数f(α(q))、多重分形参数Δα和Δf；
[0018]S7.判断多重分形参数变化趋势：绘制出步骤S5和步骤S6中得到的D(0)、D(1)、D(2)、Δα、Δf随时间变化的趋势图，对矿石粒度结构进行评价；
[0019]S8.球磨时间确定：通过比较D(0)、D(1)、D(2)、Δα、Δf随时间变化的规律，得出兼顾磨矿效果和磨矿能耗的最优球磨时间。
[0020]作为本专利技术的进一步改进，步骤S5中，所述计算广义分形谱参数具体为：以1为步长，利用最小二乘法计算矿石粒度多重分形的广义分形维数D(q)；
[0021][0022][0023]其中，
‑
10≤q≤10；当q＝0、1、2时，对应的D(0)、D(1)、D(2)分别表示矿石粒度的容量维数、信息维数和关联维数。
[0024]作为本专利技术的进一步改进，步骤S6中，所述计算奇异谱参数具体为：以1为步长，利用最小二乘法计算矿石粒度多重分形的奇异性指数α(q)、多重分形谱函数f(α(q))、多重分形参数Δα和Δf；
[0025][0026][0027]Δα＝α
max
‑
α
min
；
[0028]Δf＝f(α
min
)
‑
f(α
max
)；
[0029]其中，
‑
10≤q≤10。
[0030]作为本专利技术的进一步改进，步骤S7中，判断多重分形参数变化趋势时，需要对步骤S5和步骤S6中得到的多重分形参数进行分阶段分析。
[0031]作为本专利技术的进一步改进，所述分阶段分析包括如下步骤：
[0032]S71.本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于矿石粒度结构参数确定磨矿时间的方法，其特征在于：包括如下步骤：S1.样品采集：对球磨过程中不同时间点的矿石进行取样；S2.粒度测试：对步骤S1采集到的不同时间点的矿石分别进行粒度检测，并将测试结果的范围记做区间I；S3.区间重划分：将所述区间I构造成一个新的无量纲区间J，并将所述无量纲区间J划分成N个等距离的无量纲子区间，每个所述无量纲子区间的距离为ε；S4.构造配分函数族：其中，μ
i
(ε)表示第i个无量纲子区间J
i
内分布的矿石占总矿石的体积百分含量；μ
i
(q,ε)表示第i个所述无量纲子区间J
i
的q阶概率；q为实数；S5.计算广义分形谱参数：根据步骤S4得到的μ
i
(q,ε)和μ
i
(ε)，计算多重分形的广义分形维数D(q)；其中，
‑
10≤q≤10，当q＝0、1、2时，对应的D(0)、D(1)、D(2)分别表示矿石粒度的容量维数、信息维数和关联维数；S6.计算奇异谱参数：根据步骤S4得到的μ
i
(q,ε)和μ
i
(ε)，计算多重分形的奇异性指数α(q)、多重分形谱函数f(α(q))、多重分形参数Δα和Δf；S7.判断多重分形参数变化趋势：绘制出步骤S5和步骤S6中得到的D(0)、D(1)、D(2)、Δα、Δf随时间变化的趋势图，对矿石粒度结构进行评价；S8.球磨时间确定：通过比较D(0)、D(1)、D(2)、Δα、Δf随时间变化的规律，得出兼顾磨矿效果和磨矿能耗的最优球磨时间。2.根据权利要求1所述的基于矿石粒度结构参数确定磨矿时间的方法，其特征在于：步骤S5中，所述计算广义分形谱参数具体为：以1为步长，利用最小二乘法计算矿石粒度多重分形的广义分形维数D(q)；分形的广义分形维数D(q)；其中，
‑
10≤q≤10；当q＝0、1、2时，对应的D(0)、D(1)、D(2)分别表示矿石粒度的容量维数、信息维数和关联维数。3.根据权利要求1所述的基于矿石粒度结构参数确定磨矿时间的方法，其特征在于：步骤S6中，所述计算奇异谱参数具体为：以1为步长，利用最小二乘法计算矿石粒度多重分形的奇异性指数α(q)、多重分形谱函数f(α(q))、多重分形参数Δα和Δf；
Δα＝α
max
‑
α
min
；Δf＝f(α
min
)
‑
f(α
max
)；其中，
‑
10≤q≤10。4.根据权利要求1所述的基于矿石粒度结构参数确定磨矿时间的方法，其特征在于：步骤S7中，判断多重分形参数变化趋势时，需要对步骤S5和步骤S6中得到的多重分形参数进行分阶段分析。5.根据权利要求4所述的基于矿石粒度结构参数确定磨矿时间的方法，其特征在于：所述分阶段分析包括如下步骤：S71.根据步骤S5中广义分形谱参数的算法，以1为步长，得到D(q)
‑
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【专利技术属性】
技术研发人员：张升，周子龙，高志勇，赵聪聪，李航，王振，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：