劉惠中， 鄧浩宗

(1.江西理工大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院， 贛州 341000; 2. 江西省礦冶機(jī)電工程技術(shù)研究中心， 贛州 341000)

隨著易選礦物資源的逐漸枯竭，低品位礦石的研磨粒度變細(xì)導(dǎo)致礦物的脫水變得越來(lái)越困難[1]，精礦的水分含量將直接影響后續(xù)的冶煉工序。壓濾脫水過(guò)程的核心設(shè)備為壓濾機(jī)[2]。壓濾機(jī)分為板框壓濾機(jī)、快開(kāi)式壓濾機(jī)及自動(dòng)壓濾機(jī)。相比于板框壓濾機(jī)和快開(kāi)式壓濾機(jī)，自動(dòng)壓濾機(jī)增加了橡膠隔膜壓榨、空氣干燥、自動(dòng)卸餅及濾布清洗過(guò)程等脫水過(guò)程，所以，自動(dòng)壓濾機(jī)的生產(chǎn)及脫水效率最高，脫水過(guò)程也最為復(fù)雜。其中，每個(gè)脫水過(guò)程都由時(shí)間來(lái)控制，目前，中國(guó)對(duì)壓濾機(jī)脫水過(guò)程時(shí)間的確定主要以操作工人的經(jīng)驗(yàn)為主，這容易導(dǎo)致壓濾機(jī)工作效率低。因此，優(yōu)化壓濾機(jī)的相關(guān)脫水工作過(guò)程從而提高其過(guò)濾效率和生產(chǎn)效率具有重要意義。

中外學(xué)者對(duì)于壓濾機(jī)工作流程改進(jìn)和壓濾參數(shù)優(yōu)化做了相關(guān)研究。朱桂華等[3]通過(guò)建立壓濾機(jī)單濾室網(wǎng)格仿真模型，分析不同壓力下濾液總量隨時(shí)間變化的規(guī)律確定最佳過(guò)濾壓力;Zhang等[4]的通過(guò)大量生產(chǎn)數(shù)據(jù)，利用引力搜索算法-遺傳算法(gravitational search algorithm-genetic algorithm，GSA-GA)算法建立壓濾脫水的兩步優(yōu)化模型，研究了不同參數(shù)濾餅水分和壓濾機(jī)工作時(shí)間的關(guān)系；Raman等[5]通過(guò)多次的壓濾機(jī)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)建立起人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型(artificial neural networks，ANNs)，以濾餅水分為響應(yīng)變量，研究了濾餅水分與時(shí)間等變量的變化規(guī)律。

上述研究可以看出，目前有關(guān)壓濾機(jī)的工作流程優(yōu)化研究大多是通過(guò)建立復(fù)雜網(wǎng)格仿真模型進(jìn)行優(yōu)化分析或者是利用大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)分析。利用仿真軟件進(jìn)行優(yōu)化分析能夠得到較為精確的結(jié)果，但是針對(duì)不同的研究對(duì)象需要建立不同的復(fù)雜網(wǎng)格仿真模型，同時(shí)對(duì)于不同種類(lèi)礦漿以及不同型號(hào)壓濾機(jī)需要設(shè)置不同的仿真參數(shù)，不具有繼承性，導(dǎo)致研究過(guò)程比較繁瑣；現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)法能夠獲得真實(shí)可靠的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，但是大量的實(shí)驗(yàn)需要消耗大量的資金成本和時(shí)間成本，并且難以保證每次的實(shí)驗(yàn)條件相同。

根據(jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)理論以及壓濾機(jī)濾液總量與壓濾時(shí)間的變化關(guān)系，基于曲線(xiàn)擬合方法，現(xiàn)利用少量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分別對(duì)壓濾機(jī)的壓濾階段、壓榨階段和空氣干燥階段分別進(jìn)行流程優(yōu)化分析，得到各階段的最優(yōu)工作時(shí)間，最終實(shí)現(xiàn)壓濾機(jī)的整體工作流程優(yōu)化。該方法既能夠避免建立復(fù)雜網(wǎng)格仿真模型，也不需要大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。同時(shí)得到壓濾機(jī)3個(gè)工作階段的濾餅水分和工作時(shí)間的回歸方程，可以根據(jù)需要的濾餅水分調(diào)整各階段壓濾時(shí)間。最后將分析結(jié)果與實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)對(duì)比，驗(yàn)證分析結(jié)果的可靠性。

1 自動(dòng)壓濾機(jī)優(yōu)化分析

自動(dòng)壓濾機(jī)的工作流程包括：濾板合攏、給礦壓濾、機(jī)械壓榨、空氣干燥、濾板拉開(kāi)、卸料、濾布清洗等。濾板合攏、濾板拉開(kāi)、卸料和濾布清洗的工作時(shí)間通常是固定的，而給礦壓濾、機(jī)械壓榨和空氣干燥階段的工作時(shí)間是根據(jù)濾餅實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整的。因此，將對(duì)上述3個(gè)階段的工作時(shí)間進(jìn)行優(yōu)化分析。自動(dòng)壓濾機(jī)的工作周期如圖1所示，ti為當(dāng)前工作階段所用時(shí)間量，Ti(i=0，1，…，6)為壓濾機(jī)各工作階段的周期時(shí)間，其中T0為濾板合攏階段，T1為給礦壓濾階段，T2為機(jī)械壓榨階段，T3為空氣干燥階段，T4為濾板拉開(kāi)階段，T5為卸料階段，T6為濾布清洗階段。

0～t6為壓濾機(jī)的一個(gè)完整工作周期，通過(guò)縮短T1、T2和T3階段的時(shí)間從而實(shí)現(xiàn)壓濾機(jī)工作流程的優(yōu)化。

圖1 自動(dòng)壓濾機(jī)工作周期Fig.1 Working cycle of automatic filter press

1.1 給礦壓濾階段

在給礦壓濾階段，礦漿不斷地進(jìn)入濾室并進(jìn)行初步壓濾形成濾餅，該階段壓濾過(guò)程遵循達(dá)西定律：

(1)

式(1)中：Q為濾液流量；t為壓濾時(shí)間；V為時(shí)間t內(nèi)的濾液總體積；K為濾層滲透系數(shù)；A為過(guò)濾面積、ΔP為壓力降；μ為濾液黏度系數(shù)；L為濾層厚度。

由式(1)可以看出，濾餅的濾液流量與濾餅面積成正相關(guān)、與濾餅厚度成負(fù)相關(guān)。隨著給礦壓濾時(shí)間的增加，處理的礦漿總量也隨之增加，形成的濾餅面積和厚度也會(huì)增加。因此，合理地確定給礦壓濾時(shí)間來(lái)控制濾餅面積和濾餅厚度的比值，從而保證濾液總量最優(yōu)是壓濾階段的優(yōu)化目標(biāo)。

1.2 機(jī)械壓榨階段

入料壓濾階段結(jié)束以后停止進(jìn)料，在機(jī)械壓榨階段繼續(xù)增加壓力對(duì)濾餅進(jìn)行壓榨操作，通過(guò)濾板壓縮減小濾室體積，對(duì)濾餅進(jìn)行擠壓從而濾出水分，在該階段，濾餅面積不會(huì)增加，濾餅厚度會(huì)被不斷壓縮。入料壓濾階段和機(jī)械壓榨階段的V-t關(guān)系如圖2所示。

V1為給礦壓濾階段的濾液總量；V2為機(jī)械壓榨階段的濾液總量；t1為給礦壓濾開(kāi)始的時(shí)間；t1為機(jī)械壓榨開(kāi)始的時(shí)間；t2為空氣干燥 階段開(kāi)始的時(shí)間圖2 V-t關(guān)系示意圖Fig.2 Diagram of V-t relation

從圖2可以看出，機(jī)械壓榨階段的濾液總量存在一個(gè)理論極限值，繼續(xù)延長(zhǎng)壓榨時(shí)間無(wú)法濾出更多濾液，反而會(huì)增加工作周期導(dǎo)致壓濾機(jī)效率低下，所以，確定該階段的合理工作時(shí)間是機(jī)械壓榨階段的優(yōu)化目標(biāo)。

1.3 空氣干燥階段

經(jīng)過(guò)機(jī)械壓榨后，濾餅孔隙內(nèi)殘留的水分無(wú)法再通過(guò)壓榨的方式排出，這時(shí)，可以利用壓縮空氣穿透濾餅孔隙從而帶走孔隙內(nèi)水分以實(shí)現(xiàn)降低濾餅含水率?？諝飧稍镫A段大致可分為3個(gè)階段[6]：穿透階段、置換階段和蒸發(fā)階段，具體效果如圖3所示。

圖3 空氣干燥脫水階段Fig.3 Air drying dehydration stage

從圖3中可以看出，當(dāng)壓縮空氣完全穿透孔隙后，濾餅孔隙內(nèi)的水分基本上不再下降，繼續(xù)進(jìn)行空氣干燥只會(huì)導(dǎo)致壓縮空氣和工作周期的增加，因此，合理地控制空氣干燥階段的工作時(shí)間是空氣干燥階段的優(yōu)化目標(biāo)。

綜上所述，自動(dòng)壓濾機(jī)的優(yōu)化目標(biāo)是對(duì)T1、T2和T3這3個(gè)工作周期的時(shí)間進(jìn)行合理優(yōu)化控制，從而縮短壓濾機(jī)的工作周期時(shí)間。

min(T1+T2+T3)

(2)

式(2)是本文優(yōu)化目標(biāo)模型，根據(jù)上述分析，各階段濾液量隨時(shí)間變化的規(guī)律都有共同特點(diǎn)：濾液量隨著時(shí)間的增加而不斷增加，但濾液量增加的速度在不斷降低，直到某一時(shí)刻不再增加。因此，采用SPSS 26中非線(xiàn)性回歸的曲線(xiàn)估算對(duì)各階段V-t關(guān)系進(jìn)行回歸分析，最終選擇最合適的模型進(jìn)行擬合并得出擬合公式。

2 曲線(xiàn)擬合分析

對(duì)于非線(xiàn)性的數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合分析時(shí)，通常采用非線(xiàn)性模型進(jìn)行回歸分析，包括廣義線(xiàn)性模型[7]、非參數(shù)回歸模型[8]和曲線(xiàn)擬合[9]。

曲線(xiàn)擬合是非線(xiàn)性回歸中的一種分析方法，通過(guò)合適的曲線(xiàn)模型對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合得出擬合曲線(xiàn)，并通過(guò)最小二乘法求出擬合曲線(xiàn)的公式。曲線(xiàn)擬合在多個(gè)領(lǐng)域被用于擬合分析，Kozlova等[10]利用非線(xiàn)性曲線(xiàn)對(duì)血液中碳氧血紅蛋白含量的濃度進(jìn)行擬合分析，并得到了精度較高的結(jié)果；Tian等[11]利用非線(xiàn)性擬合曲線(xiàn)得到擬合函數(shù)，對(duì)高效魯棒模型預(yù)測(cè)控制算法(efficient robust model predictive control， ERMPC )進(jìn)行了改進(jìn)，并已應(yīng)用于實(shí)際的快速響應(yīng)線(xiàn)性一級(jí)倒立擺(linear one stage inverted pendulum， LOSIP) 系統(tǒng)；Sun[12]對(duì)非線(xiàn)性弱極化區(qū)進(jìn)行曲線(xiàn)擬合計(jì)算，得到了腐蝕體系中的極限電流密度和腐蝕電流密度；Parente等[13]通過(guò)曲線(xiàn)擬合建立不同模型對(duì)不同隕石礦物的反色光譜吸收帶進(jìn)行擬合分析；顏湘武等[14]基于曲線(xiàn)擬合對(duì)虛擬同步發(fā)電技術(shù)(virtual synchronous generator， VSG)技術(shù)中的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和阻尼系數(shù)進(jìn)行擬合優(yōu)化；杜卓等[15]通過(guò)非線(xiàn)性最小二乘曲線(xiàn)擬合對(duì)離心泵Q-H曲線(xiàn)進(jìn)行擬合，并消除了駝峰曲線(xiàn)的影響。從上述研究結(jié)果可以看出，曲線(xiàn)擬合在多個(gè)領(lǐng)域都能夠很好地對(duì)非線(xiàn)性數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合分析，并得到令人滿(mǎn)意的結(jié)果，這說(shuō)明曲線(xiàn)擬合具有良好的適配性和兼容性。

采用SPSS 26回歸分析中的曲線(xiàn)估算對(duì)昆明某選礦廠(chǎng)壓濾機(jī)的給礦壓濾、機(jī)械壓榨和空氣干燥階段的生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合分析，并求得各階段的最優(yōu)工作時(shí)間。SPSS軟件中的曲線(xiàn)估算可以選擇合適的曲線(xiàn)模型對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，并通過(guò)最小二乘法得出擬合曲線(xiàn)的公式參數(shù)，具有較好的擬合精度。

2.1 機(jī)械壓榨擬合分析

由于給礦壓濾階段涉及的參數(shù)變量較多，先對(duì)壓榨階段進(jìn)行工序時(shí)間優(yōu)化分析。壓榨階段壓濾機(jī)各工作參數(shù)如表1所示。

共有12組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，每次實(shí)驗(yàn)結(jié)果的測(cè)量時(shí)間間隔為10 s，其他條件均保持不變，具體實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表2所示。選擇合適的曲線(xiàn)模型進(jìn)行擬合，結(jié)果如圖4所示。

經(jīng)過(guò)多個(gè)曲線(xiàn)模型的比較，最后發(fā)現(xiàn)三次函數(shù)模型的擬合程度最優(yōu)，并且從圖4可以看出最優(yōu)的壓榨時(shí)間為130 s，為了進(jìn)一步證明模型的可靠性，接下來(lái)對(duì)模型進(jìn)行相關(guān)分析。

表1 壓榨階段壓濾機(jī)工作參數(shù)Table 1 Working parameters of filter press in press stage

表2 壓榨階段濾餅水分實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)Table 2 Moisture test data of filter cake in pressing stage

圖4 壓榨階段擬合曲線(xiàn)Fig.4 Fitting curve at pressing stage

(1) 擬合優(yōu)先度檢驗(yàn)。擬合優(yōu)先度檢驗(yàn)是利用判定系數(shù)R2作為判斷依據(jù)，R2取值范圍是0～1，R2越接近1，則說(shuō)明模型的擬合程度越好，反之，R2越接近0，則說(shuō)明模型擬合效果越差，R2定義公式為

(3)

(2) 顯著性檢驗(yàn)。顯著性檢驗(yàn)是利用方差分析中統(tǒng)計(jì)量F及其sig.的大小進(jìn)行分析判斷，F(xiàn)越大說(shuō)明顯自變量對(duì)因變量的影響效果越大，F(xiàn)越顯著說(shuō)明方程擬合約有意義，其公式為

(4)

式(4)中：k為自變量個(gè)數(shù)。

(3) 回歸系數(shù)檢驗(yàn)。回歸系數(shù)檢驗(yàn)是利用t檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量進(jìn)行判斷，判斷方程系數(shù)是否具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，其公式為

(5)

判定系數(shù)和F統(tǒng)計(jì)量如表3所示，由擬合結(jié)果可以得出，選擇三次方程模型擬合的R2為0.996，F(xiàn)為735.6且sig.=0<0.05，說(shuō)明三次曲線(xiàn)對(duì)于壓榨階段濾餅水分隨時(shí)間的變化有較好的擬合效果；t檢驗(yàn)結(jié)果如表4所示，由數(shù)據(jù)可知，三次曲線(xiàn)回歸擬合的系數(shù)都滿(mǎn)足sig.<0，說(shuō)明回歸系數(shù)是顯著的，都具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

根據(jù)上述分析，可以認(rèn)為利用三次曲線(xiàn)對(duì)壓榨階段的壓濾機(jī)工作情況進(jìn)行擬合分析能夠得到精確的擬合結(jié)果，三次曲線(xiàn)公式一般形式為

y=ax+bx2+cx3+D

(6)

式(6)中：a、b、c和D均為參數(shù)。

(7)

(8)

最后，根據(jù)表4可以得到壓榨階段濾餅水分V(t)和壓濾時(shí)間t的擬合公式為

V(t)=-0.203t+0.001t2-

2.953×10-6t3+23.823

(9)

表3 壓榨階段判定系數(shù)R2和F統(tǒng)計(jì)量Table 3 R2 and F of pressing stage

表4 壓榨階段t檢驗(yàn)Table 4 Student’s t test of pressing stage

2.2 空氣干燥擬合分析

空氣干燥擬合階段同樣采用控制變量的方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，在其他條件不變的情況下記錄空氣干燥階段濾餅水分和空氣干燥時(shí)間的變化數(shù)據(jù)，壓濾機(jī)各工作參數(shù)如表5所示。

根據(jù)3.1節(jié)中的分析方法，對(duì)空氣干燥階段濾餅水分和時(shí)間之間的變化關(guān)系進(jìn)行曲線(xiàn)擬合分析，工作數(shù)據(jù)共有12組，每隔20 s記錄一次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，具體內(nèi)容如表6所示，選擇合適的曲線(xiàn)模型進(jìn)行曲線(xiàn)擬合，經(jīng)過(guò)多次模擬確定三次曲線(xiàn)模型的擬合程度最好， 得到的結(jié)果如圖5所示。

空氣干燥階段判斷系數(shù)R2和方差檢驗(yàn)的F統(tǒng)計(jì)量如表7所示，其中R2=0.994，F(xiàn)=472.444且sig.=0<0.05，可以看出三次曲線(xiàn)能夠較好地模擬空氣干燥階段濾餅水分含量和空氣干燥時(shí)間的關(guān)系，并且可以看出最優(yōu)的空氣干燥時(shí)間在160 s，此后濾餅水分基本不再改變。表8是空氣干燥階段的回歸系數(shù)t檢驗(yàn)結(jié)果，從表7中可以看出各系數(shù)都滿(mǎn)足，說(shuō)明系數(shù)是具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的，擬合效果顯著。

表5 空氣干燥階段壓濾機(jī)工作參數(shù)Table 5 Working parameters of filter press in air drying stage

表6 空氣干燥階段濾餅水分實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)Table 6 Moisture test data of filter cake in air drying stage

圖5 空氣干燥階段擬合曲線(xiàn)Fig.5 Air drying stage fitting curve

表7 空氣干燥階段判定系數(shù)和F統(tǒng)計(jì)量Table 7 R2 and F of air drying stage

表8 空氣干燥階段t檢驗(yàn)Table 8 Student’s t test of air drying stage

由表7的數(shù)據(jù)可知，空氣干燥階段濾餅水分和空氣干燥時(shí)間的擬合公式為

V(t)=-0.034t+0.000 175t2-

2.946×10-7t3+15.988

(10)

2.3 給礦壓濾擬合分析

給礦壓濾階段的工作時(shí)間長(zhǎng)度決定了給礦量和濾餅最終厚度，因此該階段需要考慮濾餅厚度對(duì)單位時(shí)間處理量和濾餅最終含水量的多因素影響。進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的礦漿濃度為53%，其余參數(shù)如表9所示。

該階段共有17組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，每組數(shù)據(jù)濾餅厚度增加1 mm，分別記錄各組給礦時(shí)間、濾餅厚度、單次處理量、周期、單位時(shí)間處理量和濾餅水分，詳細(xì)數(shù)據(jù)如表10所示，該階段主要考慮濾餅厚度對(duì)單位時(shí)間處理量和濾餅水分的影響進(jìn)行分析。

表9 給礦壓濾階段壓濾機(jī)工作參數(shù)Table 9 Working parameters of filter press in delivering ore pressure filtration stage

表10 給礦壓濾階段實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)Table 10 Experimental data of delivering ore pressure filtration stage

2.3.1 濾餅厚度對(duì)單位時(shí)間處理量的影響分析

將濾餅厚度作為自變量，單位時(shí)間處理量作為因變量，選擇不同曲線(xiàn)模型進(jìn)行曲線(xiàn)擬合，最終發(fā)現(xiàn)三次曲線(xiàn)擬合效果最好，并且可以看出濾餅厚度在30 mm時(shí)單位時(shí)間處理量最大。由于變量存在一定共線(xiàn)性，擬合結(jié)果剔除了一次變量，只保留二次和三次變量，擬合結(jié)果如圖6所示。

對(duì)濾餅厚度與單位時(shí)間處理量關(guān)系的擬合曲線(xiàn)進(jìn)行相關(guān)分析。表11是其判斷系數(shù)R2和方差檢驗(yàn)的F統(tǒng)計(jì)量的結(jié)果，其中R2=0.952，F(xiàn)=139.057，說(shuō)明曲線(xiàn)擬合效果較好、擬合效果顯著。

表12是濾餅厚度與單位時(shí)間處理量關(guān)系的回歸系數(shù)t檢驗(yàn)結(jié)果，從結(jié)果能夠看出，剔除了一次變量的回歸系數(shù)，各回歸系數(shù)和常量對(duì)應(yīng)顯著性均小于0.05，可以認(rèn)為回歸系數(shù)是顯著的。

從表12可以得出濾餅厚度與單位時(shí)間處理量關(guān)系的擬合公式為

y=0.018x2-0.003x3-8.169

(11)

圖6 濾餅厚度與單位時(shí)間處理量關(guān)系Fig.6 Relationship between filter cake thickness and unit time processing capacity

表11 濾餅厚度與單位時(shí)間處理量關(guān)系的 判定系數(shù)和F統(tǒng)計(jì)量Table 11 R2 and F of relationship between filter cake thickness and unit time processing capacity

表12 濾餅厚度與單位時(shí)間處理量的t檢驗(yàn)Table 12 Student’s t test of filter cake thickness and unit time processing capacity

式(11)中：x為濾餅厚度；y為單位時(shí)間處理量。

2.3.2 濾餅厚度對(duì)濾餅水分的影響分析

將濾餅厚度作為自變量，濾餅水分作為因變量進(jìn)行曲線(xiàn)擬合，根據(jù)生產(chǎn)過(guò)程中的實(shí)際情況并結(jié)合生產(chǎn)數(shù)據(jù)選擇合適的曲線(xiàn)模型并對(duì)比擬合效果，最終選擇對(duì)數(shù)函數(shù)進(jìn)行擬合，擬合結(jié)果如圖7所示。

從圖7可以看出，用對(duì)數(shù)函數(shù)對(duì)濾餅厚度和濾餅水分關(guān)系進(jìn)行擬合效果較好，并且能夠反映實(shí)際生產(chǎn)中的變化趨勢(shì)。表13是判斷系數(shù)R2和方差檢驗(yàn)的F統(tǒng)計(jì)量的結(jié)果，R2=0.843，F(xiàn)=80.735，說(shuō)明曲線(xiàn)擬合效果尚可，能解釋因變量84.3%的變化。

表14是濾餅厚度與濾餅水分的回歸系數(shù)t檢驗(yàn)結(jié)果，其中變量和常量的sig.都小于0.05，說(shuō)明回歸系數(shù)顯著，具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

對(duì)數(shù)函數(shù)的公式為

y=B+blnx

(12)

將表14中數(shù)據(jù)代入式(12)得濾餅厚度y與濾餅水分x的回歸方程為

y=8.792+1.392lnx

(13)

圖7 濾餅厚度與濾餅水分關(guān)系Fig.7 Relationship between cake thickness and cake moisture

表13 濾餅厚度與濾餅水分的判定系數(shù)和F統(tǒng)計(jì)量Table 13 R2 and F of cake thickness and cake moisture

表14 濾餅厚度與濾餅水分關(guān)系t檢驗(yàn)Table 14 Student’s t test of cake thickness and cake moisture

從上述擬合結(jié)果可以看出，在濾餅厚度為30 mm時(shí)單位時(shí)間處理能力最大，雖然濾餅水分隨著濾餅厚度的增加而增加，但是，綜合考慮單位時(shí)間處理能力和濾餅水分，在保證濾餅水分達(dá)標(biāo)的情況下，最終確定最優(yōu)濾餅厚度為30 mm，其對(duì)應(yīng)工作時(shí)間為155 s。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

從上面分析結(jié)果能看出來(lái)，無(wú)論是壓榨階段還是空氣干燥階段都存在一個(gè)最優(yōu)的工作時(shí)間，若工作時(shí)間太短則會(huì)導(dǎo)致一部分濾餅水分沒(méi)有排出而達(dá)不到生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，若工作時(shí)間太長(zhǎng)，雖然能夠保證最終水分能夠達(dá)標(biāo)，但是繼續(xù)延長(zhǎng)工作時(shí)間濾餅水分也不會(huì)再發(fā)生改變，這不利于提高生產(chǎn)效率和壓濾機(jī)的利用率，間接導(dǎo)致了生產(chǎn)成本的提高。

給礦壓濾階段要對(duì)工作時(shí)間進(jìn)行優(yōu)化，首先需要考慮濾餅厚度對(duì)單位時(shí)間處理量和濾餅水分的影響，在保證單位時(shí)間處理量最大的情況下確定濾餅厚度從而反推給礦壓濾階段的最優(yōu)工作時(shí)間。

經(jīng)過(guò)擬合分析得到的各階段最優(yōu)工作時(shí)間與實(shí)際生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)得到的各階段最優(yōu)工作時(shí)間如表15所示。

表15 優(yōu)化工作時(shí)間與實(shí)際生產(chǎn)工作時(shí)間Table 15 Optimization of working hours versus actual productive working hours

從表15可以看出，壓榨階段和空氣干燥階段的最優(yōu)工作時(shí)間擬合結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致，而給礦壓濾階段的最優(yōu)工作時(shí)間則存在一定誤差，原因如下：①曲線(xiàn)擬合只能在一定程度上實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的擬合分析，不能完全符合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的結(jié)果；②壓濾階段是以濾餅厚度為依據(jù)進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)，導(dǎo)致各組壓濾機(jī)的工作時(shí)間間隔較大，不能很好地對(duì)最優(yōu)壓濾時(shí)間進(jìn)行分析；③給礦壓濾階段曲線(xiàn)擬合的R2=84.3%，只能解釋因變量變化的84.3%，相比于機(jī)械壓榨階段的R2=0.994和空氣干燥階段的R2=0.952，擬合效果相對(duì)有所不足。

4 結(jié)論

采用統(tǒng)計(jì)分析軟件SPSS 26對(duì)昆明某礦的自動(dòng)壓濾機(jī)生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行曲線(xiàn)擬合分析，利用少量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)壓濾機(jī)的給礦壓濾階段、機(jī)械壓榨階段和空氣干燥階段的生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了擬合分析以尋求最優(yōu)工作時(shí)間，并得到了較為不錯(cuò)的分析結(jié)果，同時(shí)得到了壓濾機(jī)3個(gè)工作階段的濾餅水分和工作時(shí)間的回歸方程，可以根據(jù)需要的濾餅水分調(diào)整各階段壓濾時(shí)間。最后，通過(guò)與實(shí)際生產(chǎn)情況對(duì)比，在一定程度上證明了統(tǒng)計(jì)分析軟件SPSS 26能夠?qū)簽V機(jī)的脫水工作流程進(jìn)行優(yōu)化分析，從而避免了繁瑣的仿真模型建立和大量的實(shí)驗(yàn)過(guò)程。

采用統(tǒng)計(jì)分析方法對(duì)壓濾機(jī)的最優(yōu)脫水工作時(shí)間進(jìn)行相關(guān)分析，具有一定生產(chǎn)指導(dǎo)意義和研究?jī)r(jià)值，能夠?yàn)榻y(tǒng)計(jì)分析方法在選礦行業(yè)的應(yīng)用提供參考價(jià)值。