基于遗传算法优化BP神经网络的生石膏超细磨预测效果研究

为提高BP神经网络对生石膏超细磨效果的预测准确性,采用Pearson相关系数对超细石膏粉体正交试验产品细度与影响因素的显著性进行分析,并利用遗传算法优化BP神经网络对超细石膏粉体试验产品的d_(50)和d_(90)进行预测,结果表明:超细石膏粉体制备过程中影响细度因素的显著性由大到小依次为排矿口宽度、矿浆质量分数和超细磨时间。利用排矿口宽度和矿浆质量分数两个主要影响因素,利用遗传算法对BP神经网络进行优化,与未优化的BP神经网络相比,经遗传算法优化的BP神经网络具有更高的精度,预测误差也更小,其d_(50)平均绝对误差为0.7575,均方误差为0.7977,均方误差根为0.8931,平均绝对百分比误差为4.4838%;d_(90)平均绝对误差为0.7870,均方误差为0.8294,均方误差根为0.9107,平均绝对百分比误差为1.6658%。研究成果可为超细粉体的制备提供参考。

磁化时间对丁铵黑药强化方铅矿可浮性的影响机理

为阐明磁化时间对交变磁场磁化预处理捕收剂丁铵黑药改善方铅矿浮选效果的影响机制,采用表面张力、红外光谱以及接触角等手段,分别对不同磁化时间下磁化丁铵黑药作用后的方铅矿样品进行表征。结果表明,交变磁场磁化丁铵黑药可显著改善方铅矿的可浮性,与未磁化丁铵黑药相比,当磁化时间为10 min,电流频率为1.5 MHz,线圈匝数为100 N时,可使方铅矿回收率提高13.04个百分点。上述磁化预处理条件可使丁铵黑药溶液的表面张力降低10.95 mN/m,丁铵黑药中N—H键的相对比例增大2.36%,从而增强了丁铵黑药的起泡能力。此外磁化丁铵黑药作用的方铅矿样品的接触角增大了13.89°,表明磁化预处理可强化丁铵黑药与方铅矿的作用程度,并改善方铅矿的浮选效果。

电流频率对磁化蒸馏水改善方铅矿可浮性效果的影响机理

为阐明电流频率对交变磁场磁化预处理蒸馏水改善方铅矿浮选效果的影响机制,采用表面张力、溶解氧浓度、红外光谱以及XPS等手段分别对不同电流频率下磁化蒸馏水以及经磁化蒸馏水作用后的方铅矿样品进行表征。结果表明,交变磁场磁化蒸馏水可显著改善方铅矿的可浮性,与未磁化蒸馏水相比,在电流频率为0.5 MHz的条件下对蒸馏水磁化15 min可使方铅矿回收率提高12.45个百分点。电流频率为0.5 MHz的交变磁场磁化蒸馏水可使其溶解氧浓度增大0.6 mg/L,导致方铅矿表面S—S键的相对含量增加20.466个百分点,即方铅矿表面的部分硫离子转化为单质,从而提高了方铅矿的可浮性。研究对交变磁场磁化预处理技术在硫化矿浮选中的应用具有一定的借鉴意义。

超声波预处理氧化钙对改善黄铜矿浮选效果的机理分析

为揭示超声波预处理氧化钙对改善黄铜矿浮选效果的机理,以超声预处理的氧化钙为调整剂进行了黄铜矿的浮选试验。采用FTIR等手段对超声预处理的氧化钙溶液进行了表征。结果表明,适宜超声功率处理的氧化钙溶液对黄铜矿浮选效率的影响较为明显。500 g/t的氧化钙经输出功率为216 W的超声波处理后,精矿中铜的回收率达到了83.23%,与未处理相比提高了9.48百分点。适宜的超声波处理氧化钙溶液可使Ca^(2+)、Ca(OH)+和OH-等离子的含量增多,其中的Ca^(2+)、Ca(OH)+等离子可减弱矿泥对浮选药剂的消耗。此外,适宜的超声功率预处理还可使氧化钙溶液中有利于黄铜矿浮选的游离水羟基含量提高3.13百分点,进而改善黄铜矿的浮选效果。研究对超声波技术在浮选领域的应用具有一定的借鉴意义。

利用BP神经网络优化石膏基复合胶凝材料强度的影响条件

为掌握不同掺量对石膏胶凝材料强度的影响规律,以建筑脱硫石膏等为原料,采用正交试验的方法制备石膏基复合胶凝材料,并建立影响其7 d抗压强度主要因素的BP神经网络模型,在此基础上对晶须掺量等不同影响因素的条件进行了优化。结果表明,各因素对石膏砌块7 d抗压强度的影响由小到大依次为水泥矿渣掺量、减水剂掺量、缓凝剂掺量、中和渣掺量和晶须掺量;而利用BP神经网络模型优化后的工艺参数:晶须掺量为6.40%、聚羧酸减水剂掺量为1.28%、水泥矿渣掺量为13、煅烧中和渣掺量为2.00%及柠檬酸缓凝剂掺量为0.114%。在此条件下,所得石膏胶凝材料的7 d抗压强度为14.62 MPa,与正交试验结果相比提高了2.024%;同时利用BP神经网络模型进行优化可在一定程度上降低外加剂的用量,其中聚羧酸减水剂、晶须和柠檬酸缓凝剂的掺量分别减少了0.12%、0.60%和0.006%。研究对石膏类废弃物的回收及其在矿山充填中的应用有一定的参考意义。

超声波改性强化氧化钙在黄铜矿粗选中的作用及其机理

为阐明超声波对氧化钙溶液性能及其改善黄铜矿粗选指标的影响机制,采用电导率、黏度和红外光谱等手段对预处理前后的氧化钙溶液进行了表征。结果表明,超声波预处理氧化钙溶液可明显提高氧化钙在黄铜矿粗选过程的作用效果,超声波预处理15 min氧化钙可使铜的粗选回收率提高6.86个百分点,其原因在于超声波预处理可增大氧化钙溶液中自由水相对含量及Ca^(2+)与Ca(OH)^(+)的离子浓度。有利于矿物浮选的自由水能够强化黄铜矿的可浮性,而Ca^(2+)和Ca(OH)^(+)既能使黄铜矿表面的Zeta电位正向增大并强化Z-200在其表面的物理吸附,还能平衡矿浆中部分矿泥的表面负电荷使其团聚,进而减小其对浮选药剂的消耗。研究对利用超声波技术提高浮选药剂性能具有一定的借鉴意义。

基于电化学浮选工艺处理含铜离子废水

为了探索电化学预处理对浮选药剂的影响规律,以及含铜离子废水中电化学预处理药剂对铜浮选的作用效果,研究采用单因素试验的方法揭示不同电化学预处理条件对浮选药剂物化性质的影响,并基于正交试验优化电化学浮选的药剂制度。研究可为基于电化学浮选工艺提高含铜离子废水中铜的回收率提供理论参考。

油酸钠体系中硫化钠与白云母的作用机理

为掌握从选钼尾矿回收非金属矿时尾矿残留的硫化钠对白云母回收效果的影响规律,研究采用XPS等手段对经硫化钠及油酸钠作用前后白云母样品进行了表征。结果表明,在pH值为6.5的条件下,矿浆中HS^(-)与白云母表面的局部正电区发生静电吸附并导致其表面电位负向增大。同时,矿浆中的HS^(-)可吸附在白云母的(001)、(100)和(010)等晶面并屏蔽上述晶面暴露的不饱和Al-O键,使得油酸根在白云母表面的化学吸附反应受阻,导致白云母表面的Al-OOCR化学键的相对含量减少了15.01%,进而降低了白云母在油酸钠体系中的浮选效果。研究对实现尾矿中白云母的二次资源化具有一定的借鉴意义。

水体磁化参数对飞灰中锌的浮选去除效果的影响规律及其模型

为掌握磁化水体系下浮选去除生活垃圾焚烧飞灰中锌的影响规律,采用正交试验进行了磁化水体系下浮选去除飞灰中锌的研究,在此基础上利用正交多项式回归分析方法建立了磁化水体系下浮选去除飞灰中锌的数学模型。结果表明,线圈匝数对飞灰中锌的去除率的影响作用显著。在磁化时间为25min、电流频率为48kHz、线圈匝数为90圈、波形为三角波的条件下,采用一次粗选的流程可获得69.54%的锌去除率,指标较为理想。磁化水中浮选去除锌的数学模型为y=—0.2825xD+94.821。在设定的条件范围内,该模型对飞灰中锌的去除率的预测值与试验结果的误差在±3.94%之间,准确性较高,对现场的生产调试具有一定的指导意义。

六偏磷酸钠对制备超细生石膏粉体的助磨作用及其机理研究

采用胶体磨以六偏磷酸钠为助磨剂制备超细生石膏粉体,通过激光粒度仪和XRD等方法对超细磨产品进行表征。结果表明,当生石膏料浆质量浓度为20%、排矿口宽度为12 mm、超细磨时间为15 min、六偏磷酸钠用量为0.20%时,可制备出d50为11.12μm的超细生石膏粉体。六偏磷酸钠的加入引起生石膏颗粒晶粒尺寸与显微应变的变化,使晶格受到破坏,导致生石膏超细磨矿产品结晶度减小并且趋于无定形化。同时磷酸氢根离子可吸附在生石膏颗粒表面并使生石膏表面ζ电位由-8.83 mV负移至-13.39 mV,生石膏料浆的浊度由13 NTU增大至17 NTU,其黏度则由72.49 mPa·s减小至48.91 mPa·s,促进了生石膏颗粒的分散。在上述因素共同作用下,超细生石膏粉体粒度降低,生石膏的超细磨矿效率提高。研究对超细生石膏粉体的制备和提高超细生石膏粉体质量有一定参考意义。

助磨剂EDTA在超细石膏粉体制备过程中的作用机制

为阐明EDTA在生石膏超细磨过程中的作用机理,采用黏度、XRD、XPS和红外光谱等方法表征生石膏料浆及超细磨产品。结果表明,在排矿口宽度为12 mm、料浆浓度为20%和超细磨时间为15 min的条件下,质量分数0.40%的EDTA可有效强化生石膏晶格应变效应和晶粒细化效应,减小生石膏的结晶度和粒度,使其d_(50)由42.43μm减小为16.69μm。EDTA与生石膏表面的Ca^(2+)生成Ca(COO)_(2),并覆盖其表面的羟基化活性点Ca^(2+)导致ζ电位负向增大,进而减少了生石膏表面的吸附水相对含量及颗粒间的黏结力。上述作用既增强了生石膏颗粒间的排斥作用能使其形成稳定的分散体系,还可使生石膏料浆的浊度增大27.78%,而黏度减小18.16%,最终提高了生石膏的超细磨矿效果。

基于不同算法的磁化水水洗去除飞灰中可溶性氯盐浸出率预测模型

为掌握不同磁化参数对飞灰中可溶性氯盐浸出率的影响规律,基于正交试验方法进行飞灰中可溶性氯盐的磁化水水洗去除试验,并建立正交多项式回归及随机森林两种预测模型,结果表明,随机森林模型的预测值与试验值的误差为±2.90%,正交多项式回归模型的预测值与试验值的误差为±6.36%,随机森林模型相较正交多项式回归模型预测精度高。随机森林算法得出的影响可溶性氯盐浸出率的特征重要性排序为:线圈匝数、波形、电流频率、固液比和磁化时间。该研究成果可对飞灰中可溶性氯盐的去除效果进行精确预测并为现场生产提供理论依据。

磁化水中氢氧化钙对半水硫酸钙形貌影响机制

为掌握在磁化水体系中氢氧化钙对半水硫酸钙水热产物形貌的影响规律,采用扫描电镜(SEM)、电导率和X射线衍射(XRD)等方法对半水硫酸钙试样进行表征,在此基础上阐明氢氧化钙对其形貌的影响机理。结果表明,在磁化水体系中氢氧化钙对半水硫酸钙水热产物的形貌有明显的调控作用。随氢氧化钙浓度增大,水热产物的形貌由纤维状先转变为板状,后转变为柱状,并且在此过程中,有少量颗粒状形貌产物出现,其可能是氢氧化钙和二水硫酸钙晶体的混合物。当氢氧化钙的浓度为5.0×10^(-7)mol/L时,水热产物的形貌主要为纤维状。随着氢氧化钙浓度的增加,当其浓度为5.0×10^(-5)mol/L时,Ca^(2+)通过同离子效应抑制二水硫酸钙溶解,导致SO_(4)^(2-)数目减少,同时,OH−与SO_(4)^(2-)产生竞争吸附并以化学吸附的形式作用于半水硫酸钙晶体的(002)晶面,不利于生长组元在该晶面的沉淀,导致晶体形貌向板状转化。当其浓度为5.0×10-3 mol/L时,溶液中过大的Ca2+浓度有利于半水硫酸钙晶体沿(200)和(110)晶面生长,而OH−抑制(002)晶面生长,在二者共同作用下,晶体形貌转变为柱状。研究可为磁化水体系中制备不同形貌半水硫酸钙水热产物提供一定的参考意义。