本發(fā)明涉及一種基于蒙特卡洛算法的燒結(jié)配礦方法，屬于金屬的冶煉。

背景技術(shù)：

1、燒結(jié)配礦是將鐵礦粉、熔劑、燃料等原料按照預(yù)先定義的礦料比例均勻混合，并通過燒結(jié)工藝生成燒結(jié)礦的關(guān)鍵過程。目前，許多企業(yè)依賴于經(jīng)驗(yàn)指導(dǎo)的方式來組織燒結(jié)生產(chǎn)，具體表現(xiàn)為在掌握現(xiàn)有礦石資源質(zhì)量的基礎(chǔ)上，根據(jù)各品種礦石在以往生產(chǎn)中的使用效果，以及歷史配比數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整，最終制定出預(yù)計(jì)成分和成本較為合理的計(jì)劃配比。然而，隨著進(jìn)口鐵礦粉供應(yīng)量和價(jià)格的不斷波動(dòng)，燒結(jié)原料的品種日益繁多，配系日趨復(fù)雜，且其性能表現(xiàn)也更加不穩(wěn)定，這些因素顯著增加了燒結(jié)配礦的難度。

2、在這種背景下，依靠人的主觀經(jīng)驗(yàn)調(diào)整配礦結(jié)構(gòu)的方式已經(jīng)難以應(yīng)對(duì)復(fù)雜多變的原料特性和市場(chǎng)環(huán)境。公開號(hào)為cn115612833a的發(fā)明專利公開了一種鐵礦燒結(jié)配礦篩選方法和系統(tǒng)，包括：預(yù)設(shè)多種配礦方案，其中鐵礦種的配比設(shè)置兩組以上,熔劑及其相應(yīng)燃料配比設(shè)置兩組以上；提取預(yù)設(shè)配礦方案中所有的鐵礦種配比分組，和其中一組熔劑及其相應(yīng)燃料配比分組，組合為第一實(shí)驗(yàn)組，進(jìn)行第一次同化性溫度實(shí)驗(yàn)；獲取第一實(shí)驗(yàn)組中同化性溫度最低的鐵礦種配比分組，和預(yù)設(shè)配礦方案中所有熔劑及其相應(yīng)燃料的配比分組，組合成第二實(shí)驗(yàn)組，進(jìn)行第二次同化性溫度實(shí)驗(yàn)和燒結(jié)杯實(shí)驗(yàn)；根據(jù)燒結(jié)杯實(shí)驗(yàn)中有效燒結(jié)溫度面積，篩選鐵礦燒結(jié)配礦方案。本發(fā)明實(shí)施例采用有效燒結(jié)溫度面積為指標(biāo)，受燃料、抽風(fēng)、透氣性、含水等影響因素較小，對(duì)確定燒結(jié)方案的指導(dǎo)更準(zhǔn)確可靠。但現(xiàn)有的方法無法保證最終獲得的配比在滿足化學(xué)成分合理性的前提下達(dá)到最低成本，這不僅限制了企業(yè)的生產(chǎn)效率，也在一定程度上阻礙了企業(yè)的降本增效目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。此外，現(xiàn)有技術(shù)中，燒結(jié)礦化學(xué)成分的預(yù)測(cè)通常通過將各品種礦粉的成分含量與其配比相乘，得到加權(quán)平均值來作為混勻礦的預(yù)測(cè)成分。然而，這種方法并未充分考慮到原料中的水分和燒損對(duì)最終成品的影響，導(dǎo)致預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)際生產(chǎn)存在一定偏差。因此，目前迫切需要一種科學(xué)、系統(tǒng)的配礦方法，以應(yīng)對(duì)當(dāng)前燒結(jié)生產(chǎn)中面臨的挑戰(zhàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)之弊端，提供一種基于蒙特卡洛算法的燒結(jié)配礦方法，在保證成品燒結(jié)礦化學(xué)成分符合要求的同時(shí)，提高企業(yè)的生產(chǎn)效率，降低燒結(jié)礦的生產(chǎn)成本。

2、本發(fā)明所述問題是以下述技術(shù)方案解決的：

3、一種基于蒙特卡洛算法的燒結(jié)配礦方法，所述方法包括以下步驟：

4、a.獲取生產(chǎn)燒結(jié)礦的所有原料成分和價(jià)格信息；

5、b.建立基于原料成分和價(jià)格信息的成品燒結(jié)礦化學(xué)成分預(yù)測(cè)模型和燒結(jié)礦成本預(yù)測(cè)模型，成品燒結(jié)礦化學(xué)成分預(yù)測(cè)模型為：

6、

7、式中，ctfe代表燒結(jié)礦tfe含量；ccao代表燒結(jié)礦cao含量；代表燒結(jié)礦sio2含量；cmgo代表燒結(jié)礦mgo含量；代表燒結(jié)礦al2o3含量；r代表燒結(jié)礦堿度；n為生產(chǎn)燒結(jié)礦的原料種數(shù)；xi為第i種原料的配比，單位為％；h2o(i)代表第i種原料對(duì)應(yīng)h2o含量，單位為％；loi(i)代表第i種原料對(duì)應(yīng)的燒損，單位為％；tfe(i)代表第i種原料的tfe含量，單位為％；cao(i)代表第i種原料的cao含量，單位為％；sio2(i)代表第i種原料的sio2含量，單位為％；mgo(i)代表第i種原料的mgo含量，單位為％；al2o3(i)代表第i種原料的al2o3含量，單位為％；csur為原料總殘存，單位為％；原料總殘存的計(jì)算公式為：

8、

9、燒結(jié)礦成本預(yù)測(cè)模型為：

10、

11、式中，f為燒結(jié)礦成本；price(i)代表第i種原料對(duì)應(yīng)的價(jià)格，單位為元/噸；

12、c.設(shè)定各原料配比約束條件和燒結(jié)礦化學(xué)成分約束條件，其中各原料配比約束條件包括等式約束條件以及各原料配比的上限值和下限值，等式約束條件為：各原料配比總和為100％；燒結(jié)礦化學(xué)成分約束條件包括燒結(jié)礦中各種化學(xué)成分含量的上限和下限；

13、d.采用蒙特卡洛算法計(jì)算原料配比解和燒結(jié)礦成本；

14、e.按燒結(jié)礦成本的大小對(duì)原料配比解進(jìn)行排序，并輸出燒結(jié)礦成本最低的原料配比解及其對(duì)應(yīng)的成品燒結(jié)礦化學(xué)成分，得到優(yōu)化的配礦方案。

15、上述基于蒙特卡洛算法的燒結(jié)配礦方法，采用蒙特卡洛算法計(jì)算原料配比解和燒結(jié)礦成本的具體步驟如下：

16、①設(shè)定各原料配比的計(jì)算步長(zhǎng)以及迭代次數(shù)；

17、②初始化原料配比解和燒結(jié)礦成本的存儲(chǔ)列表；

18、③隨機(jī)生成前n-1種原料的配比值xi，i＝1,2,3,…,n-1，每種原料的配比值為計(jì)算步長(zhǎng)的整數(shù)倍，前n-1種原料的配比值隨機(jī)生成公式為：

19、

20、式中，ub(i)為第i種原料配比的上限值，單位為％；lb(i)為第i種原料配比的下限值，單位為％；st為設(shè)定的計(jì)算步長(zhǎng)；rand為0-1之間的隨機(jī)數(shù)；

21、④根據(jù)等式約束條件計(jì)算第n種原料的配比值xn：

22、

23、由n種原料的配比值構(gòu)成一個(gè)原料配比解；

24、⑤將原料配比解輸入燒結(jié)礦化學(xué)成分預(yù)測(cè)模型，計(jì)算出相應(yīng)的成品燒結(jié)礦化學(xué)成分；

25、⑥對(duì)計(jì)算出的成品燒結(jié)礦化學(xué)成分進(jìn)行驗(yàn)證，判斷其是否滿足所有燒結(jié)礦化學(xué)成分約束條件，若不滿足燒結(jié)礦化學(xué)成分約束條件，則舍棄該原料配比解；若滿足燒結(jié)礦化學(xué)成分約束條件，則將該原料配比解輸入到燒結(jié)礦成本預(yù)測(cè)模型，計(jì)算出對(duì)應(yīng)的燒結(jié)礦成本，并將原料配比解與其燒結(jié)礦成本一并記錄到原料配比解和燒結(jié)礦成本的存儲(chǔ)列表；

26、⑦判斷當(dāng)前已完成的計(jì)算次數(shù)是否達(dá)到設(shè)定的迭代次數(shù)，若未達(dá)到迭代次數(shù)，則返回步驟③；若達(dá)到了迭代次數(shù)，則輸出原料配比解和燒結(jié)礦成本的存儲(chǔ)列表。

27、上述基于蒙特卡洛算法的燒結(jié)配礦方法，所述計(jì)算步長(zhǎng)st設(shè)定為0.1或1。

28、上述基于蒙特卡洛算法的燒結(jié)配礦方法，獲取生產(chǎn)燒結(jié)礦的所有原料成分和價(jià)格信息后，應(yīng)對(duì)數(shù)據(jù)的完整性進(jìn)行校驗(yàn)，需進(jìn)行完整性校驗(yàn)的數(shù)據(jù)包括含鐵料、燃料、熔劑的物料成分信息及價(jià)格信息數(shù)據(jù)。

29、上述基于蒙特卡洛算法的燒結(jié)配礦方法，對(duì)設(shè)定的各原料配比約束條件應(yīng)執(zhí)行數(shù)據(jù)合理性校驗(yàn)，具體校驗(yàn)方法為：所有原料配比的下限值之和應(yīng)小于或等于100％，配比的上限值之和應(yīng)大于或等于100％。

30、有益效果

31、本發(fā)明在充分考慮原料中的水分和燒損的前提下建立成品燒結(jié)礦化學(xué)成分預(yù)測(cè)模型和燒結(jié)礦成本預(yù)測(cè)模型，并采用蒙特卡洛算法得到成本最優(yōu)的原料配比結(jié)構(gòu)，不僅提高了生產(chǎn)效率，還顯著降低了燒結(jié)礦的生產(chǎn)成本，具有良好的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

技術(shù)特征：

1.一種基于蒙特卡洛算法的燒結(jié)配礦方法，其特征是，所述方法包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于蒙特卡洛算法的燒結(jié)配礦方法，其特征是，采用蒙特卡洛算法計(jì)算原料配比解和燒結(jié)礦成本的具體步驟如下：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于蒙特卡洛算法的燒結(jié)配礦方法，其特征是，所述計(jì)算步長(zhǎng)st設(shè)定為0.1或1。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于蒙特卡洛算法的燒結(jié)配礦方法，其特征是，獲取生產(chǎn)燒結(jié)礦的所有原料成分和價(jià)格信息后，應(yīng)對(duì)數(shù)據(jù)的完整性進(jìn)行校驗(yàn)，需進(jìn)行完整性校驗(yàn)的數(shù)據(jù)包括含鐵料、燃料、熔劑的物料成分信息及價(jià)格信息數(shù)據(jù)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于蒙特卡洛算法的燒結(jié)配礦方法，其特征是，對(duì)設(shè)定的各原料配比約束條件應(yīng)執(zhí)行數(shù)據(jù)合理性校驗(yàn)，具體校驗(yàn)方法為：所有原料配比的下限值之和應(yīng)小于或等于100％，配比的上限值之和應(yīng)大于或等于100％。

技術(shù)總結(jié)
一種基于蒙特卡洛算法的燒結(jié)配礦方法，所述方法包括以下步驟：a.獲取生產(chǎn)燒結(jié)礦的所有原料成分和價(jià)格信息；b.建立成品燒結(jié)礦化學(xué)成分預(yù)測(cè)模型和燒結(jié)礦成本預(yù)測(cè)模型；c.設(shè)定各原料配比約束條件和燒結(jié)礦化學(xué)成分約束條件；d.采用蒙特卡洛算法計(jì)算原料配比解和燒結(jié)礦成本；e.按燒結(jié)礦成本的大小對(duì)原料配比解進(jìn)行排序，并輸出燒結(jié)礦成本最低的原料配比解及其對(duì)應(yīng)的成品燒結(jié)礦化學(xué)成分，得到優(yōu)化的配礦方案。本發(fā)明在充分考慮原料中的水分和燒損的前提下建立成品燒結(jié)礦化學(xué)成分預(yù)測(cè)模型和燒結(jié)礦成本預(yù)測(cè)模型，并采用蒙特卡洛算法得到成本最優(yōu)的原料配比結(jié)構(gòu)，不僅提高了生產(chǎn)效率，還顯著降低了燒結(jié)礦的生產(chǎn)成本。

技術(shù)研發(fā)人員：劉鵬,佘雪峰,李曉海,徐英杰,葛志彬,田祥正,趙志國(guó),左勝昔,邱喜建,郭立平,田歡歡,王京園
受保護(hù)的技術(shù)使用者：德龍鋼鐵有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9