分形理論在高爐渣球磨工藝中的應用.pdf

1、破碎顆粒材料無論是粒度分布還是顆粒輪廓曲線均滿足統(tǒng)計自相似，可用分形維數(shù)表征，破碎顆粒材料的團聚同樣是人們一直關注的課題。本文主要以攀鋼破碎后高爐渣為研究對象，采用行星式球磨機對高爐渣進行二次破碎，以激光粒度儀為粒度測量設備獲取高爐渣粒度信息，采用掃描電鏡采集原渣及破碎后高爐渣SEM圖像以研究行星式球磨機工藝參數(shù)與高爐渣體分形維數(shù)之間的關系及團聚對分形維數(shù)的影響。主要工作包括以下幾個方面：
　　1.概述了分形理論在礦石破碎中的發(fā)展

2、現(xiàn)狀，簡介了高爐渣的物性和分形理論在粒度表征及破碎工藝參數(shù)中的應用；分析了球磨時間、球磨機轉速、球料比三個工藝參數(shù)對破碎后高爐渣粒度及分布的影響球；采用GBL-101BI型激光粒度儀測量了原渣及53組工藝參數(shù)下的高爐渣樣本，獲得粒度報告211個；采用掃描電鏡拍攝了1組原渣樣本及5組工藝參數(shù)下的高爐渣樣本，并借助ImageJ圖形分析軟件對單顆粒圖像進行二值化處理，獲得單顆粒圖像372個。
　　2.基于MATLAB軟件平臺編制高斯-牛

3、頓法程序，用于擬合顆粒材料Rosin-Rammler粒度分布函數(shù)，并以菱鎂礦等3種材料的粒度測量結果及文獻中3種材料的實驗數(shù)據(jù)為例，與文獻常用擬合方法進行了對比分析，結果表明，高斯-牛頓法擬合結果優(yōu)于其它三種方法。
　　3.通過正交實驗分析，選擇6組高爐渣為研究對象，采用課題組分形維數(shù)測定模型，應用粒度分布函數(shù)法及高斯-牛頓法擬合結果計算了高爐渣的體分形維數(shù)；應用功率譜法，通過選擇合適的截止頻率計算了高爐渣的面分形維數(shù)；應用碼尺法

4、，通過選擇適當步長計算了高爐渣的線分形維數(shù)，進一步實驗驗證了課題組提出的體、面和線分形維數(shù)關系的合理性。
　　4.基于三因素三水平正交分析結果，應用回歸正交組合設計建立了球磨工藝參數(shù)與體分形維數(shù)之間的二次回歸方程，并將其用于體分形維數(shù)的預測，預測最大相對誤差為2.76％。
　　5.基于6組高爐渣分形維數(shù)測量結果，簡要分析了團聚對二次破碎后高爐渣體、面和線分形維數(shù)的影響，并與高爐渣SEM圖像定性分析結果進行了對比；通過將放大倍

5、數(shù)由2.0k增至10.0k，拍攝團聚現(xiàn)象較為嚴重的單顆粒SEM圖像，進一步分析了團聚對單顆粒圖像面和線分形維數(shù)測量結果的影響；結果表明，體分形維數(shù)為2.40、面分形維數(shù)為2.30左右時高爐渣團聚較嚴重。
　　6.建立了以球磨工藝參數(shù)為輸入，180個體分形維數(shù)及對應的工藝參數(shù)為訓練數(shù)據(jù)，以體分形維數(shù)為輸出的BP神經網絡模型，用于給定31組工藝參數(shù)對應的31個體分形維數(shù)的預測，并與同樣工藝條件下體分形維數(shù)測量結果進行了對比，兩者相對誤