بررسي تاثير افزودني‌هاي آلي ملاس و دكسترين به منظور جايگزيني بنتونيت در تركيب مواد گندله سنگ‌آهن با استفاده از روش يادگيري ماشين

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مواد و متالورژي

كارشناسي ارشد

كاهش مصرف انرژي و بهبود كيفيت گندله‌هاي سنگ‌آهن، از طريق كاهش ميزان سيليس و مواد آلاينده، يكي از مهم‌ترين چالش‌هاي صنعت فولاد است. استفاده بهينه از مواد افزودني، به ويژه كاهش مصرف بنتونيت كه منبع اصلي سيليس است، مي‌تواند نقش مؤثري در اين زمينه ايفا كند. هدف اين تحقيق، كاهش مقدار بنتونيت در فرآيند گندله‌سازي با تمركز بر حفظ خواص كيفي گندله‌هاي توليدي است. بدين منظور نمونه‌هاي گندله و بريكت با استفاده از كنسانتره مگنتيت با مشخصات خاص، تهيه شدند. نسبت‌هاي مواد افزودني شامل بنتونيت، ملاس و دكسترين در تركيب مخلوط‌ها به صورت كنترل شده تغيير داده شد. سپس آزمون‌هاي استاندارد شامل اندازه‌گيري عدد افتادن، استحكام تر و خشك و پلاستيسيته انجام شد .در بخش بهينه¬سازي، ابتدا داده‌هاي تجربي 30 نمونه اصلي گسترش يافته و به 3030 نقطه تركيبي مجازي افزايش يافت. مشكل همبستگي در متغير رطوبت با تحليل مؤلفه‌هاي اصلي برطرف گرديد. سپس مدل‌هاي يادگيري ماشين براي پيش‌بيني دقيق خواص مكانيكي گندله‌ها توسعه داده شدند .نتايج نشان داد كه مدل‌هاي رگرسيون خطي كلاسيك براي استحكام تر و پلاستيسيته دقت كافي نداشتند، به طوري كه ضريب تعيين و ضريب تعيين پيشبين مدل پلاستيسيته بيش از 20 درصد اختلاف داشت و مدل معناداري براي استحكام تر يافت نشد. مدل‌هاي يادگيري ماشين ضريب تعيين بالايي داشته و استحكام خشك با 99/0، استحكام تر با 93/0، پلاستيسيته با 92/0 و عدد افتادن 95/0 ضريب تعيين بالايي ارائه دادند، بهينه‌سازي چندهدفه با الگوريتم‌هاي هوشمند نشان داد كه تركيب بهينه شامل 66/6 درصد رطوبت، 71/0 درصد بنتونيت، 3/3 درصد ملاس و 0٫18 درصد دكسترين است. تحليل‌هاي حساسيت، روابط غيرخطي پيچيده ميان متغيرها را تأييد كردند. بررسي‌هاي تجربي نيز تطابق بالايي با پيش‌بيني‌هاي مدل داشتند. آزمايش‌هاي مكانيزمي نشان دادند كه ملاس تورم بنتونيت را كاهش داده و به اين ترتيب مي¬توان ادعا نمود كه عمده خواص توليدي توسط ملاس و دكسترين انجام شده است. تحليل طيف‌سنجي مادون‌قرمز نيز كاهش شدت باندهاي هيدروكسيل بنتونيت در حضور مواد آلي را تاييد كرد كه نشان‌دهنده كاهش توانايي بنتونيت در نگهداري آب است. در نهايت، اين پژوهش اهميت استفاده بهينه از مواد آلي در تركيب گندله را براي حفظ و بهبود خواص مكانيكي گندله‌هاي سنگ‌آهن تأكيد مي‌كند و رويكرد يادگيري ماشين را به عنوان روشي كارآمد براي مدل‌سازي و بهينه‌سازي فرايند گندله‌سازي معرفي مي‌كند.

236315

استخراج فلزات

مهندسي مواد

دانشگاه صنعتي اصفهان