[发明专利]快速蒙特卡洛方法预测球磨机磨矿粒度分布的系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于球磨机磨矿过程的仿真与蒙特卡洛模拟技术领域，具体涉及一种快速蒙特卡洛方法预测球磨机磨矿粒度分布的系统及方法。

背景技术

在选矿工业中，磨矿作业是整个生产流程中的中间工序，是矿石破碎过程的继续，同时也是矿石在选别前的最后一次加工。磨矿作业的目的是要使矿石中的有用成分全部或大部分达到单体分离，同时又尽力避免过磨现象，达到选别作业的粒度要求。磨矿的生产质量指标主要由磨矿粒度来衡量。磨矿粒度要符合选别作业的要求，过高或过低都不合适。细度不够，矿物粒子间不能达到充分分离，选别的指标不会太高；如果过磨就会产生矿泥，不能对矿物进行有效的回收。而且磨矿生产是高能耗过程，生产投资占整个选矿厂的60％以上。一般选矿厂中，破碎和研磨用电量占总用电量的65％～75％，钢耗几乎占100％，破碎和磨矿的成本占选矿厂总成本的50％～70％。因此，矿石粒度的优化控制，使得在产品粒度满足质量要求的前提下降低生产能耗物耗，是相关企业非常关心的问题。针对磨矿粒度的优化控制方法在应用于现场之前，首先需要进行效果验证。由于磨矿过程物理实验不仅昂贵，而且物理实验设备缺乏通用性和可扩展性，现场生产过程在实验室很难以精确复现。

目前常用的磨矿粒度分布过程的动态仿真算法是基于总体平衡原理建立起来的群体平衡动力学方程，通过人为划定粒度分布，再求解基于群体平衡方程(PBE)的微分方程组，来预测粒度分布。但是由于磨矿粒子破碎具有随机性，确定性的模型很难将系统的随机性表示出来，所以群体平衡方程很难观测到微观的研磨过程。

磨矿过程表现出很强的离散型与随机性，因此基于总体平衡原理建立起来的微分方程组难以刻画磨矿颗粒的动力学特征。而以蒙特卡洛仿真方法为代表的随机仿真方法可以精确的描述磨矿颗粒破碎过程，但传统蒙特卡洛方法每次只允许一个破碎事件的发生，由于磨矿基数庞大，因此基于传统蒙特卡洛方法的球磨机磨矿粒度预测效率低下，缺乏实用性。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷和不足，本发明提供一种快速蒙特卡洛方法预测球磨机磨矿粒度分布的系统及方法。

本发明的技术方案如下：

一种快速蒙特卡洛方法预测球磨机磨矿粒度分布的系统，该系统包括：

数据获取模块：用于获取球磨机研磨总时间、球磨机中初始物料的粒级和初始粒度分布、球磨机机理模型中破碎速率函数的各个参数值和破碎函数的各个参数值；

各粒级质量分数计算模块：根据数据获取模块获得的初始物料的初始粒度分布分别计算初始物料每个粒级占总物料的质量百分比，并将计算出的初始物料每个粒级占总物料的质量百分比值传至虚拟颗粒数目计算模块；

代表粒径计算模块：用于根据数据获取模块获得的初始物料的粒级，计算初始物料每个粒级的代表粒径，并将每个粒级的代表粒径均传至虚拟颗粒数目计算模块、破碎速率计算模块、破碎概率分布计算模块和磨矿颗粒数目计算模块；

虚拟颗粒数目计算模块：用于根据从各粒级质量分数计算模块接收的初始物料中每个粒级占总物料的质量百分比、从代表粒径计算模块接收的每个粒级的代表粒径计算每个粒级的虚拟颗粒数目，并将计算出的每个粒级的虚拟颗粒数目传至磨矿颗粒数目计算模块；

破碎速率计算模块：用于根据破碎速率函数及从数据获取模块接收的破碎速率函数的各个参数、从代表粒径计算模块接收的每个粒级的代表粒径，计算每个粒级的破碎速率，并将计算出的每个粒级的破碎速率值传至磨矿颗粒数目计算模块；

破碎概率计算模块：用于根据破碎函数及从数据获取模块接收的破碎函数的各个参数、从代表粒径计算模块接收的每个粒级的代表粒径，计算每个粒级的破碎概率，并将计算出的每个粒级的破碎概率值传至磨矿颗粒数目计算模块；

磨矿颗粒数目计算模块：用于根据从代表粒径计算模块接收的每个粒级的代表粒径、从虚拟颗粒数目计算模块接收的每个粒级的虚拟颗粒数目、从破碎速率计算模块接收的每个粒级的破碎速率和从破碎概率计算模块接收的每个粒级的破碎概率，利用蒙特卡洛模拟方法模拟球磨机批次磨过程，得到球磨机研磨后的每个粒级的磨矿颗粒数目，并将每个粒级的磨矿颗粒数目传至粒度分布计算模块；

粒度分布计算模块：用于根据从磨矿颗粒数目计算模块接收的球磨机研磨后的每个粒级的磨矿颗粒数目，计算球磨机研磨后的粒度分布。

采用所述的快速蒙特卡洛方法预测球磨机磨矿粒度分布的系统预测球磨机磨矿粒度分布的方法，该方法包括如下步骤：

步骤1：设定球磨机进行研磨的初始时刻为t＝0，同时，获取相应数据；