论文摘要
岩溶堆积型铝土矿是我国华南地区特有的岩溶堆积型铝土矿床类型,矿石为中铝、低硅、高铁一水硬铝石,分布广泛,储量多,经济效益巨大。其特点是矿体大小不一,连续性差,矿体极为分散,分布点多面广,由于需要考虑现有厂址的利用和接替,资源接替型的铝土矿山规划和厂址优化问题,不仅要考虑采场与选矿厂的匹配、选场厂址的确定,还要实施贫富搭配、延长铝土矿山作业年限,从而实现整体经济效益最大化,铝土矿资源规划和厂址选择集成优化问题目前国内外基本处于空白。本文运用现代物流规划、运筹学和系统工程学的思想,将选矿厂址与配矿方案从宏观上统一起来,建立了混合整数规划模型,采用Dash Optimation软件进行编程求解,获得了平果铝五大矿区资源规划和厂址优化总体方案。论文的主要研究成果如下:(1)对平果铝五大矿区的资源情况及开采利用情况进行规划评价;对低品位堆积型铝土矿进行了开采经济性评价,从技术上和经济上论证了开采低品位铝土矿的可行性。研究认为,对平果铝矿区的铝资源的高、低品位矿石进行配矿可以满足氧化铝生产工艺所要求的合格矿石。在岩溶堆积型铝土矿生产工艺过程中,采矿场、选矿厂和堆场的合理配矿是铝土矿运营的核心,它贯穿于采场和配矿的整个流程中。论文提出了宏观采场配矿和微观堆场调配的配矿技术管理体系,为矿山供矿质量提供了保障。(2)对整个堆积型铝土矿而言,特别是对于一些面临着资源接替的矿山,选矿厂址的位置和个数、配矿方案的选择显得尤为重要。平果铝矿的选矿厂址问题,实际上是一个物流网络规划问题,即选址、运输、生产与需求的综合匹配的问题。这个问题涉及到多个供应点和多个需求点,用一般的线性规划方法无法确定选矿厂个数和生产规模,达不到铝土矿资源利用效率最大、投资最少的目的。论文提出了运用物流网络规划的理论思想和建立混合整数规划模型的方法,能很好的解决铝土矿配矿和工业厂址选择的综合优化问题。(3)建立了平果铝五大矿区的厂址初选方案及开拓运输拓扑网络结构,提出了平面重心法结合混合整数规划的新方法进行铝土矿工业厂址选址,将各个资源供应点的地理重心作为初始地点,根据各供矿点的位置和工业厂址的需求选取初始地点,该方法可以大量减少计算量,降低选址的盲目性。(4)引入现代物流规划、运筹学等理论,结合铝土矿生产实践,将厂址优化与配矿方案从宏观上统一起来,建立了综合优化数学模型,解决了如下问题:在铝土矿资源储量及分布已知的情况下,保证了采场与选矿厂之间的相互匹配,并确定了合理的选矿厂址的位置和个数,这种从规划层面进行厂址位置和数量的优化方法可大量节省建设选矿厂及开拓运输道路的投资;在实现采场贫富兼采的基础上,通过对高、低品位矿石进行合理的调配,使得配矿后出矿的品位满足氧化铝生产要求,降低了生产成本,延长了矿山作业年限;(5)以flexsim为仿真平台对平果铝露天矿装、运、卸和配矿等全过程进行模拟仿真与优化。从宏观规划和微观动态调度两个层次对仿真模型进行研究,确立了露天矿运输和厂址网络模型,提出了品位域限调度和车辆被动调度两个优化调度的观点,提高了卡车利用率,保证了供矿品位的稳定;利用ExpertFit数据处理软件确定车铝硅比及含矿率、卡车故障率等系统关键参数的概率分布;采用三因子三水平正交设计法分析了洗矿场暂存量、调度车辆数量和调度方式,通过仿真找出了最佳方案和主要影响因子,分析了敏感性,得出了A/S关系曲线图。
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摘要ABSTRACT目录第1章 绪论1.1 课题来源1.2 研究的目的和意义1.3 国内外研究现状1.3.1 矿山质量计划编制研究现状1.3.2 矿山工序流程质量控制研究现状1.3.3 计算机配矿研究现状1.4 研究目的、内容和方法1.4.1 研究目的1.4.2 研究方法1.4.3 研究内容1.5 本章小结第2章 平果铝土矿资源特点与开采现状2.1 铝土矿的性质2.1.1 国外铝土矿特点2.1.2 我国铝土矿特点2.2 平果铝土矿基本情况2.2.1 矿区地理经济概况2.2.2 矿区资源分布状况2.2.3 平果铝矿床地质特征2.2.4 矿床开采条件2.3 平果铝土矿配矿管理现状2.3.1 配矿工艺流程2.3.2 影响配矿的主要因素2.3.3 目前配矿管理存在的问题2.4 本章小结第3章 铝土矿资源合理规划的理论与方法3.1 配矿数学模型分析3.1.1 基于随机概率分布的矿石品位控制3.1.2 基于统计规律的向量数学模型3.1.3 基于统计规律的线性规划模型3.2 多目标规划理论3.2.1 多目标规划问题的数学模型3.2.2 处理多目标规划的几种基本方法3.3 国内外主要配矿方法3.3.1 采场内配矿3.3.2 矿仓配矿3.3.3 堆矿场配矿3.3.4 联合法配矿3.4 本章小结第4章 平果铝低品位铝土矿资源经济性评价4.1 低品位铝土矿开采外部条件4.1.1 地理、交通、气候及水文地质条件4.1.2 供电条件4.1.3 供水条件4.2 低品位堆积型铝土矿的地质资源4.2.1 概况4.2.2 低品位矿体的地质特征4.2.3 地质勘探工作及勘探程度评述4.2.4 低品位矿体地质储量4.3 平果铝低品位铝土矿开采技术条件4.3.1 采矿技术条件4.3.2 洗矿技术条件4.4 最低工业指标的确定2O3最低利用指标的确定'>4.4.1 Al2O3最低利用指标的确定4.4.2 A/S最低利用指标的确定4.4.3 块段最低含矿率4.4.4 最小可采厚度的确定4.5 那豆矿区低品位铝土矿开采经济评价4.6 本章小结第5章 平果铝土矿工业厂址选址与运输网络布置5.1 工业场地选择的基本要求5.1.1 工业场地选择的基本原则5.1.2 采矿、选矿工业流程对厂址选择的基本要求5.1.3 工业厂址选址的步骤5.2 与选址相关的理论和模型5.2.1 重心法5.2.2 混合整数规划问题求解法5.3 平果铝各大矿区厂址初选5.3.1 那豆矿区厂址方案初选5.3.2 太平北厂址方案初选5.3.3 教美矿区厂址方案初选5.3.4 果化新安厂址5.4 平果铝土矿运输网络布置5.4.1 厂矿道路布线相关规定5.4.2 厂矿道路设计5.4.3 平果铝开拓运输网络拓扑图5.5 那豆矿区开拓运输网络拓扑图5.6 教美矿区开拓运输网络拓扑图5.7 太平矿区开拓运输网络拓扑图5.8 果化矿区开拓运输网络拓扑图5.9 新安矿区开拓运输网络拓扑图第6章 平果铝土矿地表及开拓系统三维实体建模6.1 地表建模方法原理6.1.1 趋势面法6.1.2 距离幂反比法6.1.3 克立格法6.2 平果铝三维建模基础资料6.2.1 地形图矢量化6.2.2 三维地形建模方法6.2.3 矿体及矿区地表构筑物三维建模6.3 那豆矿区三维实体模型6.3.1 那豆地形模型6.3.2 那豆矿区道路和工业场地模型6.3.3 那豆矿区矿体、构筑物模型6.4 太平、教美矿区三维实体模型6.4.1 太平、教美矿区地形模型6.4.2 太平、教美矿区工业场地模型6.4.3 太平、教美矿区矿体、构筑物模型第7章 平果铝土矿配矿数学模型的建立与优化7.1 概述7.2 基础数据7.2.1 矿石储量及品位7.2.2 那豆矿区采场内采出矿石质量7.3 配矿模型建立的原则及思路7.3.1 配矿优化的原则7.3.2 建立配矿模型的基本思想7.3.3 模型的目标函数7.3.4 模型约束条件7.3.5 配矿达到的目标7.4 铝土矿配矿模型7.4.1 问题的抽象7.4.2 目标函数7.4.3 约束条件7.5 模型的求解7.5.1 Xpress-MP运筹学优化软件7.5.2 模型的求解7.5.3 模型的求解结果7.6 本章小结第8章 平果铝土矿厂址优化方法及其应用8.1 概述8.2 矿山一、二期的生产现状8.2.1 原计划一期服务的矿石储量8.2.2 原计划二期服务的矿石储量8.3 那豆矿区工业厂址的选择8.3.1 工业场地选择的基本原则8.3.2 采选工艺流程对厂址选择的要求8.3.3 那豆矿区备选厂址方案8.3.4 那豆开采方案的确定8.4 那豆矿区现有资源的规划8.5 那豆矿区二期接替方案研究8.5.1 那豆矿区规划的资源情况8.5.2 二期接替方案比较8.5.3 二期接替方案计算结果8.6 本章小结第9章 平果铝露天矿运输（调度）系统仿真模拟9.1 概述9.1.1 仿真软件9.1.2 研究背景9.1.3 仿真目的9.1.4 模拟理论与方案9.1.5 系统仿真类型9.1.6 模型假设及说明9.1.7 模拟方案9.2 系统数据9.2.1 数据收集9.2.2 数据处理9.2.3 数据拟合9.2.4 参数估计与检验9.3 建模及功能实现9.3.1 道路及交通控制9.3.1.1 道路节点9.3.1.2 交通控制器9.3.2 车辆9.3.2.1 原理说明9.3.2.2 定义的参数9.3.2.3 碰撞检测9.3.3 采矿场9.3.4 洗矿场、配矿场及氧化铝厂9.3.4.1 暂存区9.3.4.2 处理过程9.3.5 车辆调度9.3.6 周围环境仿真9.3.7 数据输出9.3.8 整体模型9.4 仿真分析9.4.1 模型验证与确认9.4.2 正交设计分析9.4.3 敏感性分析9.5 本章小结第10章 平果铝五大矿区厂址综合优化实例研究10.1 厂址优化基本原则与假设10.1.1 基本原则10.1.2 基本假设10.2 模型与软件10.2.1 基本原理介绍10.2.2 模型规划的目标函数10.2.3 模型约束条件10.3 关于假设4的可行性说明10.3.1 开采年限与选址的关系10.3.2 开采年限对选址的影响10.3.3 对于现有矿区假设4成立的证明10.4 相关参数的确定10.4.1 洗矿厂的生产能力和基建成本10.4.2 新建道路成本10.4.3 开拓道路网络的确定10.4.4 洗矿厂的可选位置10.4.5 资源利用和服务年限10.4.6 矿石运输成本10.4.7 折现率10.5 教美矿区厂址方案10.6 那豆矿区厂址方案10.7 太平北矿区厂址方案10.8 新安和果化矿区厂址方案10.8.1 新安和果化矿区单独建厂方案判别10.8.2 新安和果化矿区联合建厂方案的判别10.8.3 新安和果化是否需要建洗厂的决策10.9 平果铝五大矿区规划方案10.9.1 平果铝五大矿区产量规划方案10.9.2 平果铝五大矿区厂址建设方案第11章 全文总结11.1 本文研究工作总结11.2 本文主要的研究成果11.3 需要进一步研究的问题参考文献致谢发表的论文和获奖成果
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