[发明专利]一种铁矿混匀过程的预配料方法

说明书

本发明涉及数据处理、聚类算法、组合优化等技术领域，尤其涉及一种铁矿混匀过程的预配料方法。本发明提出了一种基于聚类算法和组合优化的铁矿混匀过程预配料方法，其步骤包括：原料成分数据预处理操作；依据原料成分中硅元素含量差异完成一次聚类操作，即利用Canopy‑Kmeans聚类方法将其分成N大类；在此基础上，依据铁元素含量差异利用K‑means算法进行二次聚类；考虑化学元素指标等约束条件，利用合并和分解的方法对分类结果进行处理；随后，运用组合优化思想确定最优下料次序，得到最终的配料方案。本发明提供的铁矿混匀过程的预配料方法，节省计算耗时，保证每班混匀料化学成分误差尽可能小，且班与班之间混匀料化学成分的方差波动范围小，精度较高。

技术领域

本发明涉及数据处理、聚类算法、组合优化等技术领域，尤其涉及一种铁矿混匀过程的预配料方法。

背景技术

目前，我国钢铁生产行业在钢铁生产数量和质量的需求量上都在不断提升，到2014止，我国的钢铁产量份额已占据了全球的45％。但由于起步较晚，我国在钢铁生产方面的技术仍然与发达国家之间存在较大差距。而原料场混匀过程，作为钢铁生产的第一道工序，其根据每月的堆料任务要求，通过有限的混匀设施，将多种来源不同且成分差异较大的含铁矿物按不同配比进行均匀混合，使得整个月到厂各种铁矿原料得以用完且保证整月任何班混匀料的化学成分均匀稳定，即每班混匀料在企业和国家指标要求的波动范围内，且班与班之间混匀料的化学成分方差波动尽可能小，满足后续烧结和炼铁使用的生产工艺要求，进而得到最终的配料方案。原料场混匀过程的关键在于确定混匀过程中共槽配料的物料组合以及它们的下料次序。而每月待混匀的含铁矿物的种类繁多，矿物成分差异较大，且配料槽数量有限，要保证整月内每班混匀料的化学成分均匀稳定非常困难，至今仍缺少满足实时性要求的混匀配料计算方法。混匀过程配比计算能否及时准确直接关系到混匀料中硅、铁等化学成分是否满足后续生产要求，进而影响到整个钢铁企业的生产效率和产品质量，因此亟需一种针对铁矿混匀过程的实时性计算方法，目前该领域的计算方法主要分为基于人工经验计算的混匀配料方法和基于模糊理论建模计算的混匀配料方法。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是解决由于铁矿原料含铁矿物的种类繁多、矿物成分差异较大、成分波动大且配料槽数量有限，不能保证整月内每班混匀料的化学成分均匀的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种铁矿混匀过程的预配料方法，其包括下述步骤：

步骤一：根据当月到厂的各种铁矿原料成分数据，进行预处理操作，排除硅、铁元素成分差异较大或其物理化学特性无法共槽的特殊原料，得到待聚类原料集；

步骤二：对步骤一得到的待聚类原料集采用Canopy-Kmeans聚类算法进行一次聚类操作。依据首要元素含量进行大类的划分，使其自动分为合理的N个大类，达到首要元素的平衡；

步骤三：对通过步骤二得到的一次聚类原料集合采用K-Means算法进行二次聚类操作。即依据每个大类中所含原料成分中次要元素含量进行再次聚类实现小类划分，在满足首要元素基本平衡的前提下，达到各小类中次要元素的成分基本近似；

步骤四：对步骤三中得到的每个小类运用合并和分解的思想进行处理。考虑实际生产中配料槽数、混匀料各元素指标、排班数和总干料量等约束条件，对所得聚类结果和特殊原料进行合并与分解等自动操作，确定最终聚类方案，保证各类中原料种类、数量满足实际生产要求，即确保最终聚类个数等于可用配料槽数，每类原料种类不超过可共槽的原料总数上限，同时满足其他生产约束要求。由此，每类原料在一个配料槽中参与配料，对共槽的多种原料随机确定槽内下料先后次序，进而生成初始的配料方案；