用模糊数学建立铁矿粉评价体系的方法研究.doc

用模糊数学建立铁矿粉评价体系的方法研究 摘 要:评价烧结用铁矿粉,与传统的铁矿石评价是有区别的。铁矿石的评判标准中涉及到品位、软熔性、机械强度、粒度等,而在烧结过程中,造块的效率与质量除了受上述因素作用之外,还包括铁矿粉的化学成分、高温特性、微观结构等因素。为了建立更完善的烧结用铁矿粉的评价体系,就需要将这些指标全部考虑进去,然而,指标数量的增加使得指标之间的关系变得更为复杂,具有很强的模糊性。本文采用多因素层次模糊综合评判决策模型对某厂的5种铁矿粉进行了评价,结果与生产实践吻合。 1 前 言 烧结是现代高炉冶炼必不可少的一部分,要达到良好的烧结效果,烧结用铁矿粉的质量必须保证优良。因此,如何合理有效地对不同产地、不同进货渠道的铁矿粉进行优选,以生产出优良的烧结矿,是所有钢铁企业急需解决的问题。传统的评价方法是建立数学模型计算粉将所得的指标应用块矿冶金价值模型计算其冶金价值[1]。首先,这种方法忽视了矿粉自身的诸多影响因素，而将其生硬地转化成块矿进行讨论。其次,块矿的冶金价值模型是简单的线性计算,所考虑的因素较少,当涉及的影响条件不多时是快捷准确的,但是随着矿产资源的日益消耗,为了尽量利用资源,我们必须详尽的考虑到烧结生产中的各个方面,以方便劣质资源也能应用到生产当中。本文应用多因素层次模糊综合评判决策模型对实验数据进行分析处理、综合评价,建立了系统化、科学化和定量化的铁矿粉评价体系。 2 影响因素分析和模型的选取 烧结用铁矿粉的优选应由其烧结性能与经济效益共同决定。而烧结矿粉的烧结性能一方面与其化学成分、微观结构、品位等基础物化特性相关,另一方面也与烧结矿粉的同化性、液相流动性等高温特性相联系[2]。化学成分细分起来,又包括SiO2的含量、Al2O3的含量、有害元素含量等。 对于这种多层次多因素综合结果的评判,用到模糊数学当中的多层次模型是较为合理的,可以进行初步的尝试验证。 另外,在各种评价指标中,有些指标是相互作用互相关联的,例如烧损与同化性。一般来说,同化性越好,烧损越高。所以,当我们考虑了同化性这个指标之后,就不再单独考虑烧损,这是为了减少指标数量,简化计算,另一方面这也是评判体系的基本原则。所以最终应用层次分析法(AHP)建立的多指标层次综合评判体系模型[3]如图1所示。该模型的指标层当中所采用的指标是结合实践与研究认为比较合理的,而且本体系为开放体系,在以后的发展中还可以加入更多合适的指标进行综合评判。 应用此模型结合指标权重与模糊数学的计算方法,最终可以确定优选哪种矿粉。权重分配情况是根据经验,结合模糊数学当中的模糊识别法加以计算得到[4],如表1、表2、表3所示。 表1 第三层权重分配 指标 权重 指标 权重 品味 1/4 同化性 1/3 SiO2 3/20 液相流动性 1/3 Al2O3 3/20 粘结性指数 1/3 有害元素含量 1/10 MgO 3/20 微观结构 1/5 表2 第二层权重分配 指标 权重 指标 权重 基础理化特性 10/13 烧后品味价格 2/3 高温特性 3/13 运费 1/3 表3 第一层权重分配 指标 权重 烧结性能 5/8 经济效益 3/8 3 铁矿粉烧结性能指标隶属度的计算方法 优选铁矿粉的指标包括其物化特性、高温性能、经济效益指标等。其中,能够定量测定的有:铁矿粉的品位、化学成分、同化性、液相流动性、熔点、烧损、烧后品位价格,而在传统意义上只能做定性分析的特性包括铁矿粉的微观结构等。本文引用了白晨光等人[5]在铁矿粉表面积测定中得到的关于铁矿制粒性能的结论,尝试采用面积估算法对微观结构进行定量分析。由于铁矿粉的各项指标目前还没有形成国家标准,所以一般都是使用实验室标准对各个指标进行优属度的计算。下面一一介绍这些指标的具体影响,并计算其优属度。 以基本指标为基础,补充一些新指标,隶属度的计算公式如下: （1）SiO2含量。SiO2含量超过4.8%时各种性能呈明显下降趋势[6],此时的隶属度为0,以0为最优,隶属度为1。故, (2)MgO含量。MgO含量在1.2%时为最佳,隶属度为1;在达到2.0%时矿样已经表现出较差的性能[7],隶属度为0。 （3）Al2O3含量。Al2O3含量在1.0% ~1.8%的区间内较为合适,超过1.8%时,对烧结矿将产生较大的负面影响[6]。 (4)品位。品位越高越好。以所有样品中品位最大值为最优,隶属度为1;品位为0时,隶属度为0。 ，其中（代表从到中的最大值） (5)有害元素含量。有害元素的含量达到0.1%之后会产生较大影响[8],隶属度为0;含量为0时,隶属度为1。故所有有害元素含量的隶属函数均为: (6)同化性。同化温度一般是越小越好,但也