【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于矿物加工，具体涉及一种矿物分选系统的放大方法。
技术介绍
1、对于常见的固体能源矿产来说，常见的选矿方法为湿法分选。但是，固体能源矿产分选加工是实现其资源高效利用和可持续发展的基础保障，而流态化干法分选技术则是固体能源矿产分选加工领域的重要组成部分，为干旱缺水、严寒冰冻地区的固体能源矿产加工利用提供了有效途径。
2、但是，目前分选流化床流态化特征和分选特性等方面的工作因受到技术理论及条件的制约，都是在实验室层次中进行的，在分选系统不断放大过程中存在着复杂流场的转变行为，使得原有的理论预测模型及试验结论产生偏差。另外，在工业应用中，气固分选流化床随着宏观尺度上的变大，气泡明显变大，颗粒返混剧烈，床层中沟流、聚团等不正常流化现象快速出现，导致床层密度分布不均匀，恶化了分选矿物分选效果，这些问题统称为系统的放大效应。
技术实现思路
1、鉴于上述分析，本专利技术旨在提供一种矿物分选系统的放大方法，解决了现有技术中分选系统的放大过程传统预测模型预测失准的问题。
2、本专利技术的目的主要是通过以下技术方案实现的：
3、本专利技术提供了一种矿物分选系统的放大方法，包括如下步骤：
4、步骤a：分别获取实际分选密度和理论分选密度；
5、步骤b：分别增加流化床的床体直径和流化床的静床高度中任意一个，重复步骤a，得到多组实际分选密度和理论分选密度；
6、步骤c：采用随机森林算法对多组实际分选密度和理论分选密度进行训练，
7、进一步地，流化床的床体直径的变量分别为d1、d2和d3，流化床的静床高度的变量为分别为h1、h2和h3，d1和h1对应实验室规模，d2和h2对应半工业工模，d3和h3对应工业规模。
8、进一步地，步骤a中，获取实际分选密度包括如下步骤：
9、步骤a1：将分选矿物置于流化床中，分别获取压降、分选矿物匀速段位移和运动时间；
10、步骤a2：根据分选矿物匀速段位移和运动时间计算得到沉降末速，根据压降计算得到床层密度；
11、步骤a3：分选矿物在流化床中受重力、浮力和介质阻力，当分选矿物在流化床中达到沉降末速时，根据受力平衡公式，即重力等于浮力与介质阻力之和，计算得到分选矿物的密度，即实际分选密度。
12、进一步地，沉降末速的计算公式如下：
13、u＝l/t
14、其中，u为沉降末速，m/s；l为分选矿物匀速运动段位移，m；t为运动时间，s。
15、进一步地，床层密度ρb的计算公式如下：
16、ρb＝△p/gh
17、其中，ρb为床层密度，g/cm3；△p为压降，pa；h为压降对应的两个测压点的高度差，m；g为重力加速度，m/s2。
18、进一步地，分选矿物的重力的计算公式如下：
19、
20、其中，g为重力，n；ρp为分选矿物的密度，g/cm3；g为重力加速度，m/s2；d为分选矿物的直径，m；
21、分选矿物的浮力的计算公式如下：
22、
23、其中，f浮为浮力，n；ρb为流化床的床层密度，g/cm3；g为重力加速度，m/s2；d为分选矿物的直径，m；
24、分选矿物的介质阻力的计算公式如下：
25、
26、其中，f曳为分选矿物的介质阻力，n；cd为曳力系数，n·s/m；ρb为流化床的床层密度，g/cm3；d为分选矿物的直径，m；u为沉降末速，m/s。
27、进一步地，当分选矿物达到沉降末速u时，根据受力平衡公式计算得到实际分选密度：
28、g＝f浮+f曳
29、
30、
31、进一步地，曳力系数的计算公式如下：
32、
33、其中，cd为曳力系数，n·s/m；re为雷诺数，0.1<re<1000；
34、
35、其中，μapp为表观粘度，pa.s；ρb为流化床的床层密度，g/cm3；u为沉降末速，m/s；d为分选矿物的直径，m。
36、进一步地，表观粘度的计算公式如下：
37、
38、μs＝μcol+μkin
39、
40、
41、
42、εg＝0.65(u-umf)/u
43、其中，μapp为表观粘度，pa.s；εg为流化床中的气体体积分数；μg为流化床中的空气粘度，pa.s；μs为流化床中的分选矿物的粘度，pa.s；μcol为碰撞粘度，pa.s；μkin为剪切粘度，pa.s；εmf为临界流化状态时乳化相空气体积分数；ds为分选矿物的平均直径，m；ρs为分选矿物的平均密度，g/cm3；e为粘滞系数，e＝0.96；g0为轴向颗粒分布函数；umf为最小流化速度，cm/s；u为沉降末速，m/s。
44、进一步地，分选矿物的粒径范围为20～30mm。
45、与现有技术相比，本专利技术至少可实现如下有益效果：
46、本专利技术提供的矿物分选系统的放大方法，主要用于固体能源矿、金属矿、非金属矿等的普通流化床、脉动流化床、振动流化床、磁场流化床的分选密度预测，使用机器学习算法对放大过程中流化床的分选密度波动进行预测，取决于数据量的大小，使用的机器学习算法可以为监督学习、无监督学习和强化学习，实现了分选系统放大过程流化床的分选密度变化的精准预测。
47、本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
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1.一种矿物分选系统的放大方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的矿物分选系统的放大方法，其特征在于，所述流化床的床体直径的变量分别为D1、D2和D3，所述流化床的静床高度的变量为分别为h1、h2和h3，所述D1和h1对应实验室规模，所述D2和h2对应半工业工模，所述D3和h3对应工业规模。
3.根据权利要求1所述的矿物分选系统的放大方法，其特征在于，所述步骤a中，获取实际分选密度包括如下步骤：
4.根据权利要求3所述的矿物分选系统的放大方法，其特征在于，所述沉降末速的计算公式如下：
5.根据权利要求3所述的矿物分选系统的放大方法，其特征在于，所述床层密度的计算公式如下：
6.根据权利要求3所述的矿物分选系统的放大方法，其特征在于，所述分选矿物的重力的计算公式如下：
7.根据权利要求6所述的矿物分选系统的放大方法，其特征在于，当分选矿物达到沉降末速u时，根据受力平衡公式计算得到实际分选密度：
8.根据权利要求7所述的矿物分选系统的放大方法，其特征在于，所述曳力系数的计算公式如下：
9.根据权利要求8所述的矿物分选系统的放大方法，其特征在于，所述表观粘度的计算公式如下：
10.根据权利要求1至9任一项所述的矿物分选系统的放大方法，其特征在于，所述分选矿物的粒径范围为20～30mm。
...【技术特征摘要】
1.一种矿物分选系统的放大方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的矿物分选系统的放大方法，其特征在于，所述流化床的床体直径的变量分别为d1、d2和d3，所述流化床的静床高度的变量为分别为h1、h2和h3，所述d1和h1对应实验室规模，所述d2和h2对应半工业工模，所述d3和h3对应工业规模。
3.根据权利要求1所述的矿物分选系统的放大方法，其特征在于，所述步骤a中，获取实际分选密度包括如下步骤：
4.根据权利要求3所述的矿物分选系统的放大方法，其特征在于，所述沉降末速的计算公式如下：
5.根据权利要求3所述的矿物分选系统的放大方法，其特征在...
【专利技术属性】
技术研发人员：段晨龙，高忠林，王维楠，毛朋飞，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：
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