چکیده

کارخانه­ی فرآوری مگنتیت مجتمع گل­گهر سیرجان، شامل سه مدار خردایش خشک و طبقه ­بندی، جدایش مغناطیسی خشک و خردایش و جدایش مغناطیسی تر می­باشد که تناژ خوراک ورودی به کارخانه 450 تن بر ساعت و تناژ کنسانتره نهایی (کنسانتره تر و خشک) آن، 200 تن بر ساعت است. تعداد گره­ها و جریان­ها به منظور موازنه جرم در مدار خردایش خشک و طبقه بندی و جدایش مغناطیسی خشک به ترتیب 4 و 8  عدد و در مدار خردایش و جدایش مغناطیسی تر، به ترتیب، 9 و 16 عدد می­باشد. در این تحقیق، ابتدا نرخ جریان­های نامعلوم، با بهره گرفتن از داده ­های به دست آمده از طریق نمونه برداری دستی از جریان­های قابل دسترسی در حالت پایدار و در شیفت­های مختلف کاری کارخانه، محاسبه و سپس با بهره گرفتن از تکنیک سازگارکردن داده ­ها، نتایج به دست آمده تصحیح و در نهایت وزن جزء نمونه­ها و پارامترهای سیستم نمونه­برداری بهینه محاسبه شده است. مسئله سازگارکردن داده ­ها در این تحقیق، غیرخطی می­باشد. پس از موازنه جرم، سازگار کردن و تصحیح مقادیر عیار و تناژ اندازه ­گیری شده، با بهره گرفتن از رویکردهای مختلفی شامل حل معادلات ماتریسی در نرم افزار متلب با بهره گرفتن از روش­های تحلیلی خطی و عددی غیرخطی کلاسیک و فرا ابتکاری (همچون الگوریتم ژنتیک و روش ترکیبی)، روش­های دو خطی کرو، ماتریس پروژکشن و سیمپسون (با بهره گرفتن از جریان­های اندازه ­گیری نشده 1، 3، 11 و 14) و روش تصحیح داده ­ها در نرم افزار موازن برای تشخیص داده ­های پرت و حذف آن­ها، انجام شده است. در ادامه، برای نقاط مهم و ضروری در مدار فرآوری مگنتیت، وزن، تعداد و فاصله­ی زمانی اخذ جزء نمونه­ها، با بهره گرفتن از روش واریوگرام، محاسبه شده است. در این تحقیق، نشان داده شد که روش ترکیبی برای هر سه مدار کارخانه، بهترین نتایج کمینه سازی را در بر دارد به عنوان مثال، مقدار ماکزیمم خطای برقراری شروط، با روش ترکیبی برای مدار خردایش و جدایش مغناطیسی تر از 730/1310 به 12-10×364/1 واحد، کاهش یافت. به علاوه، مقدار بازیابی تخمینی کل در مدار خردایش و جدایش مغناطیسی تر، از 93/86 درصد به 22/96 درصد افزایش یافت.
کلمات کلیدی: موازنه­ی جرم، سازگارکردن داده ­ها، روش ترکیبی، وزن جزء نمونه، سیستم نمونه ­برداری، گل­گهر.

فصل اول

• 1- مقدمه

در کارخانه­های کانه­آرایی، اعتبار داده ­های اندازه ­گیری شده و جامع بودن آن­ها، نقش اساسی در ارزیابی صحیح از سیستم ایفا می­ کند؛ به طوری که داده ­های نامعتبر ممکن است مسئولین را به کلی در تصمیم­ گیری­ ها دچار اشتباه نماید. از طرفی، در یک کارخانه فرآوری، اندازه ­گیری­ها همواره دارای خطا هستند؛ از این رو لازم است قبل از استفاده داده ­های اندازه ­گیری شده تصحیح شوند. به علاوه، در بسیاری اوقات، اندازه ­گیری­ برخی داده ­ها، از جریان­های کارخانه، به لحاظ برخی محدودیت­های فنی یا اقتصادی، امکان ­­پذیر نمی ­باشد. به عنوان مثال، در اغلب کارخانه­های فرآوری، اکثر نرخ­های جریان[1]، اندازه ­گیری نمی­شوند؛ لذا مقادیر این گونه داده ­ها باید به نحوی تخمین زده شوند ]1[. به طور کلی، داده ­های اندازه ­گیری شده و اندازه ­گیری نشده، هر کدام، به دو دسته تقسیم می­شوند ]2[:
1- داده ­های اندازه ­گیری شده

• قابل تعدیل: یک متغیر اندازه ­گیری شده زمانی قابل تعدیل است که مقادیر آن­ها می ­تواند تحت نظر مدل موازنه جرم به صورت بهینه اصلاح شود (افزونه[2]) که اصطلاحأ افزونگی داده ­ها نامیده می­ شود.
• داده تعیین شده (غیر قابل تعدیل مثلأ توسط سیستم­های توزین و…): زمانی که از قبل دبی جریان­ها اندازه ­گیری شده باشد و به وسیله روش تلفیق داده ­ها امکان اصلاح ندارند.

2- داده ­های اندازه ­گیری نشده

• داده قابل مشاهده[3]: یک داده زمانی قابل مشاهده است که بتواند با بهره گرفتن از مدل موازنه جرم و مقادیر اندازه ­گیری­ شده در حالت پایدار، تخمین زده شود.
• داده غیر قابل مشاهده[4]: یک داده زمانی غیر قابل مشاهده است که با بهره گرفتن از داده ­های اندازه ­گیری­ شده موجود و معادلات موازنه جرم در حالت پایدار، نتواند تخمین زده شود.

سازگارکردن داده ­ها[5] به عنوان بخشی از مسئله­ موازنه جرم، ممکن است تنها شامل تصحیح داده ­های معلوم (تناژ و عیار) باشد و یا اینکه قبل از تصحیح داده ­ها، محاسبه تناژ و عیارهای مجهول را نیز انجام دهد]2[.
هدف از این فصل، تشریح اهداف موازنه جرم، مزایا و روش­های حل مسئله موازنه جرم در مدارهای فرآوری و بیان روش­های مختلف سازگارکردن داده ­ها به صورت پایا[6] است. یک واحد عملیاتی نسبت به متغیرهای عملیاتی در حالت پایا است؛ اگر متغیرهایش با زمان تغییر نکنند. به عنوان مثال در یک واحد خردایش در حالت پایا، نباید توزیع ابعادی خوراک و دبی آن، نسبت به زمان نوسان داشته باشد. اگر گفته شود، آسیا در حالت پایا کار می­ کند، نباید هیچ متغیر عملیاتی آسیا، نسبت به زمان تغییر کند و بنابراین، محصول آسیا نیز باید با دبی و توزیع ابعادی ثابتی به دست آید. در روش­های پایا که موضوع این تحقیق است، بسته به شکل معادله شرط، مسئله سازگارکردن ممکن است به صورت خطی[7]، دو خطی[8]، یا غیرخطی[9] باشد. با توجه به اینکه شروط لازم برای حل مسئله سازگارکردن داده ­ها به صورت معادله یا نامعادله نوشته می­شوند، می­توان این شروط را به صورت زیر تفکیک کرد]2[:
1- معادله (شروط مساوی)