陈立瑞300242.docx

1、陈立瑞300242 矿物加工过程数学模型题目：太原选煤厂三产品重介旋流器入料与产品密度组成姓 名 陈立瑞 所在学院 材料科学与工程学院 专业班级 矿物加工工程09-2班 学 号 2009300242 任课教师 范肖南教授 二一二年四月十八日 目录1. 课题要求，原始数据及其初步整理 .32. 绘制原煤可选性曲线.43. 计算产品产率 . 94. 计算分配率.115. 建立分配曲线模型136. 实际原煤 157. 绘制实际原煤与精煤产率、精煤灰分及分选密度的关系曲线 178.参考文献 20一 课题要求，原始数据及其初步整理课题名称：太原选煤厂三产品重介旋流器入料与产品密度组成课程要求：根据下表（

2、表1）中太原选煤厂三产品重介旋流器入料与产品密度组成，通过对原始数据的初步处理、建模、细化等过程。完成以下具体要求。太原选煤厂三产品重介旋流器入料与产品密度组成密度kg/L入料精煤中煤矸石占本级(%)灰分(%)占本级(%)灰分(%)占本级(%)灰分(%)占本级(%)灰分(%)-1.32.37 3.03 1.78 2.36 1.40 4.51 0.01 3.75 1.31.447.01 5.76 74.42 5.18 8.31 7.91 0.20 12.43 1.41.516.72 15.03 16.53 14.24 14.12 17.14 0.51 21.59 1.51.67.58 26.04

3、 3.47 25.42 44.43 29.86 0.87 31.84 1.61.74.24 34.62 1.10 31.52 23.22 37.61 4.46 38.34 1.71.83.06 43.32 1.10 38.36 6.75 44.14 10.92 44.98 1.82.04.13 54.16 0.80 48.51 1.03 54.82 14.40 55.39 +2.014.89 75.27 0.80 65.64 0.74 75.41 68.63 77.64 小计100.00 23.50 100.00 8.81 100.00 29.24 100.00 68.29 表1具体要求：1.

4、 绘制原煤可选性曲线。 2. 计算产品产率。 3. 计算分配率。 4. 建立分配曲线模型。 5. 求实际原煤。 6. 绘制实际原煤与精煤产率，精煤灰分及分选密度的关系曲线。 7. 求=20对应的精煤产率，精煤灰分和分选密度。 8. 要求有完整的封面、目录、参考文献，步骤清晰、计算准确、图形完整、曲线平滑。 二：绘制原煤可选性曲线1.根据表1的原始数据，初步整理得到原煤浮尘试验综合表（表2）可选性计算如表所示密度kg/L入料累计分选密度+/0.1占本级(%)灰分(%)浮物沉物密度kg/L产率%计算坐标%产率，%灰分，%产率，%灰分，%-1.32.370 3.030 2.370 3.030 100

5、.000 23.504 1.300 49.380 50.620 1.31.447.010 5.760 49.380 5.629 97.630 24.001 1.400 63.730 36.270 1.41.516.720 15.030 66.100 8.007 50.620 40.942 1.500 24.300 75.700 1.51.67.580 26.040 73.680 9.862 33.900 53.722 1.600 11.820 88.180 1.61.74.240 34.620 77.920 11.209 26.320 61.694 1.700 7.300 92.700 1.7

6、1.83.060 43.320 80.980 12.423 22.080 66.894 1.800 1.82.04.130 54.160 85.110 14.448 19.020 70.686 1.900 4.130 95.870 +2.014.890 75.270 100.000 23.504 14.890 75.270 表2表2中密度，入料数据直接来源于表1。浮物累计栏数据是小于某一密度浮物的累计产率，由占本级栏数据自上而下累计所得。浮物累计灰分栏累计浮物灰分，是小于某一密度的浮物中各密度级浮物的加权平均值。沉物累计栏是大于某一密度沉物的累计产率，由占本级栏数据自下而上累计所得。密度+/-

7、0.1栏累计沉物灰分，是大于某一密度沉物中各密度级沉物的加权平均灰分。重力分选效果的预测计算是通过分配率计算实现的。预测某一分选密度下的分选效果的关键是获得各密度级的分配率数据。采用经验公式可以计算出任意分选密度条件下的各密度级分配率值，使用起来较为方便。然而，经验公式得出的分配率数值较实际分配率值偏好。在有条件的情况下，还是采用实际分配曲线模型进行预测更为准确。实际分配曲线用于预测重力分选作业时，遇到的最大问题，当分选密度改变时，如何平移分配曲线。2.使用复合双曲正切模型计算参数用于细化根据表三的初始数据，对浮物累计及分选密度进行数学建模。用几种常见的数学模型函数建模，通过比较，选择双曲正切

8、模型预测浮物曲线中浮物产率。选择复合双曲正切模型对分选密度进行预测、优化。双曲正切模型结构如下：f(x)=100(b1+b2tanh(b3(x-b4)(1)复合双曲正切模型结构如下：f(x)=100(b1TANH(b2(x-b3)+b4x+b5)(2) 1.浮物曲线，密度曲线建模 取出表3中数据，建立浮物双曲正切模型（表3）。密度kg/L浮物复合双曲正切模型产率，%灰分，%密度产率灰分，%产率，%1.297 0.000 2.943 1.297 0.000 2.943 0.000 -1.32.370 3.030 1.300 2.468 3.030 2.444 1.31.449.380 5.629

9、 1.400 48.899 5.629 48.927 1.41.566.100 8.007 1.500 66.507 8.007 66.657 1.51.673.680 9.862 1.600 74.107 9.862 74.071 1.61.777.920 11.209 1.700 78.246 11.209 77.873 1.71.880.980 12.423 1.800 81.187 12.423 80.691 1.82.085.110 14.448 1.900 83.715 14.448 84.714 +2.0100.000 23.504 2.600 100.000 23.504 10

10、0.000 Q=2.682 0.916 b1=-79.784 -7.509 b2=0.231 0.016 b3=80.184 8.126 b4=5.315 0.212 b5=0.786 -4.509 表3采用复合双曲正切函数对表3中浮物累计产率实际数据进行拟合。得到浮物累计产率曲线模型为f(x)=100*(0.27*tanh（0.22*（x-9.10)+0.02*x+0.17）.(3) 采用复合双曲正切函数对表4中分选密度产率实际数据进行拟合。得到浮物累计产率曲线模型为 g(x）=100*(0.152*tanh（47.902*（x-1.390)-0.8745*x-0.959) 密度kg/L占本

11、级产率%本级灰分%浮物灰分特性曲线沉物密度+/-0.1灰分，%产率，%产率，%灰分，%产率，%计算坐标%密度产率，%计算坐标%密度产率，%计算坐标1.297 0.000 2.943 2.943 0.000 2.943 0.000 1.297 0.000 100.000 1.300 2.468 3.031 3.031 2.468 3.031 1.234 23.504 100.000 0.000 1.300 2.468 97.532 1.300 48.899 51.101 1.350 28.916 4.459 4.347 31.383 4.459 16.926 24.022 97.532 2.46

12、8 1.350 31.383 68.617 1.400 17.516 7.920 5.626 48.899 7.920 40.141 32.267 68.617 31.383 1.400 48.899 51.101 1.400 64.039 35.961 1.450 10.786 12.385 6.848 59.686 12.385 54.293 40.612 51.101 48.899 1.450 59.686 40.314 1.500 6.821 17.861 7.977 66.507 17.861 63.096 48.165 40.314 59.686 1.500 66.507 33.4

13、93 1.500 25.208 74.792 1.550 4.487 23.961 8.987 70.994 23.961 68.750 54.336 33.493 66.507 1.550 70.994 29.006 1.600 3.114 30.075 9.874 74.107 30.075 72.550 59.035 29.006 70.994 1.600 74.107 25.893 1.600 11.739 88.261 1.650 2.306 35.734 10.654 76.414 35.734 75.261 62.518 25.893 74.107 1.650 76.414 23

14、.586 1.700 1.832 40.776 11.359 78.246 40.776 77.330 65.137 23.586 76.414 1.700 78.246 21.754 1.700 7.080 92.920 1.750 1.553 45.241 12.019 79.798 45.241 79.022 67.188 21.754 78.246 1.750 79.798 20.202 1.800 1.389 49.234 12.655 81.187 49.234 80.493 68.875 20.202 79.798 1.800 81.187 18.813 1.800 5.470

15、94.530 1.850 1.292 52.848 13.285 82.480 52.848 81.833 70.325 18.813 81.187 1.850 82.480 17.520 1.900 1.236 56.143 13.918 83.715 56.143 83.098 71.614 17.520 82.480 1.900 83.715 16.285 1.900 4.913 95.087 1.950 1.202 59.156 14.558 84.918 59.156 84.317 72.788 16.285 83.715 1.950 84.918 15.082 2.000 1.18

16、3 61.914 15.209 86.101 61.914 85.509 73.875 15.082 84.918 2.000 86.101 13.899 2.000 4.721 95.279 2.050 1.171 64.440 15.870 87.272 64.440 86.686 74.893 13.899 86.101 2.050 87.272 12.728 2.100 1.165 66.760 16.540 88.437 66.760 87.854 75.855 12.728 87.272 2.100 88.437 11.563 2.100 4.655 95.345 2.150 1.

17、161 68.901 17.218 89.597 68.901 89.017 76.771 11.563 88.437 2.150 89.597 10.403 2.200 1.158 70.890 17.903 90.756 70.890 90.176 77.649 10.403 89.597 2.200 90.756 9.244 2.200 4.632 95.368 2.250 1.157 72.755 18.593 91.913 72.755 91.334 78.496 9.244 90.756 2.250 91.913 8.087 2.300 1.156 74.519 19.288 93

18、.069 74.519 92.491 79.317 8.087 91.913 2.300 93.069 6.931 2.300 4.624 95.376 2.350 1.156 76.202 19.986 94.224 76.202 93.646 80.117 6.931 93.069 2.350 94.224 5.776 2.400 1.155 77.823 20.687 95.380 77.823 94.802 80.900 5.776 94.224 2.400 95.380 4.620 2.400 4.621 95.379 2.450 1.155 79.395 21.389 96.535

19、 79.395 95.957 81.670 4.620 95.380 2.450 96.535 3.465 2.500 1.155 80.930 22.093 97.690 80.930 97.112 82.428 3.465 96.535 2.500 97.690 2.310 2.500 4.620 95.380 2.550 1.155 82.435 22.798 98.845 82.435 98.267 83.177 2.310 97.690 2.550 98.845 1.155 2.600 1.155 83.919 23.504 100.000 83.919 99.422 83.919

20、1.155 98.845 2.600 100.000 0.000 2.600 2.310 97.690 84.350 100.000 84.350 100.000 表4根据可选性曲线的绘制规则，原煤可选性曲线是一个双X和双Y的系统。设灰分-浮物累计产率构成X1Y1系统，密度-沉物累计产率构成X2Y2系统，那么原煤可选性的5条曲线的坐标系统分别是:浮物累计曲线X1Y1，基元灰分曲线X1Y1，沉物累计曲线X1Y2，密度曲线X2Y1，+/-0.1临近物曲线X2Y1。然而对于Excel图表来说，曲线坐标系不能混用。根据晨雾累计曲线，密度曲线和+/-0.1临近物曲线的纵坐标特征，通过坐标变换，将它们的坐

21、标系分别转化为X1Y1，X2Y2和X2Y2。其中，Y1=100-Y 2 。变换的数据在表7中有所对应。根据表7所作的原煤理论可选性曲线如图1。 细化后图形图1三：计算产品产率1.用格氏法计算产品产率 设c、t为精煤和矸石的产率，ft、ct、mt分别为原煤 、 精煤及矸石中相应不同密度级的含量。从原始数据中取出ft、ct、mt，建立格氏法实际产率计算表表（5）。太原选煤厂三产品重介旋流器入料与产品密度组成密度kg/L入料精煤中煤矸石占本级(%)灰分(%)占本级(%)灰分(%)占本级(%)灰分(%)占本级(%)灰分(%)-1.32.37 3.03 1.78 2.36 1.40 4.51 0.01

22、3.75 1.31.447.01 5.76 74.42 5.18 8.31 7.91 0.20 12.43 1.41.516.72 15.03 16.53 14.24 14.12 17.14 0.51 21.59 1.51.67.58 26.04 3.47 25.42 44.43 29.86 0.87 31.84 1.61.74.24 34.62 1.10 31.52 23.22 37.61 4.46 38.34 1.71.83.06 43.32 1.10 38.36 6.75 44.14 10.92 44.98 1.82.04.13 54.16 0.80 48.51 1.03 54.82 1

23、4.40 55.39 +2.014.89 75.27 0.80 65.64 0.74 75.41 68.63 77.64 小计100.00 23.50 100.00 8.81 100.00 29.24 100.00 68.29 表52.规划求解验证产品产率 从格氏法的计算出发点，即各产物最优产率应使所有密度级 含量的实验值和计算值得偏差平方和最小，借助Excel的规划求解工具可十分方便的计算出产品的实际产率。在这里，通过规划求解来验证格氏法计算的实际产率。 根据表（5）中原煤及产品浮沉试验数据，建立规划求解计算实际产率计算表表6，其结构如下：太原选煤厂三产品重介旋流器入料与产品密度组成密度kg

24、/L入料精煤中煤矸石F-TC-TM-T占本级(%)灰分(%)占本级(%)灰分(%)占本级(%)灰分(%)占本级(%)灰分(%)-1.32.37 3.03 1.78 2.36 1.40 4.51 0.01 3.75 2.36 1.77 1.39 1.31.447.01 5.76 74.42 5.18 8.31 7.91 0.20 12.43 46.81 74.22 8.11 1.41.516.72 15.03 16.53 14.24 14.12 17.14 0.51 21.59 16.21 16.02 13.61 1.51.67.58 26.04 3.47 25.42 44.43 29.86 0.87 31.84 6.71 2.60 43.56 1.61.74.24 34.62 1.10 31.52 23.22 37.61 4.46 38.34 -0.22 -3.36 18.76 1.71.83.06 43.32 1.10 38.36 6.75 44.14 10.92 44.98 -7.86 -9.82 -4.17 1.82.04.13 54.16 0.80 48.51 1.03 54.82 14.40 55.39 -10.27 -13.60 -13.37 +2.014.89 75.27 0.80