پديد آورنده :
برقي قهستاني، بهاره
عنوان :
بررسي تاثير افزودنيهاي آلي ملاس و دكسترين به منظور جايگزيني بنتونيت در تركيب مواد گندله سنگآهن با استفاده از روش يادگيري ماشين
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
استخراج فلزات
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
چهارده، 86 ص.
توصيفگر ها :
گندلهسازي , يادگيري ماشين , طراحي آزمايش
تاريخ ورود اطلاعات :
1404/09/12
رشته تحصيلي :
مواد و متالورژي
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1404/09/15
چكيده فارسي :
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.
چكيده انگليسي :
Reducing energy consumption and improving the quality of iron ore pellets by decreasing silica and other impurities is one of the most significant challenges in the steel industry. The optimal use of additives، particularly reducing the consumption of bentonite، which is the main source of silica، can play an effective role in this regard. The aim of this research is to reduce the amount of bentonite in the pelletizing process while focusing on preserving the quality properties of the produced pellets.To this end، pellet and briquette samples were prepared using magnetite concentrate with specific characteristics. The ratios of additives، including bentonite، molasses، and dextrin، in the mixture compositions were controlled and varied. Standard tests were then conducted، including measuring drop number، wet and dry strength، and plasticity.In the optimization section، the experimental data from 30 main samples was first expanded to 3030 virtual combination points. The correlation issue with the moisture variable was resolved through Principal Component Analysis (PCA). Subsequently، machine learning models were developed to accurately predict the mechanical properties of the pellets.The results showed that classic linear regression models were not sufficiently accurate for wet strength and plasticity، as the coefficient of determination (R-squared) and the predicted coefficient of determination for the plasticity model had a difference of more than 20%، and no significant model was found for wet strength. The machine learning models provided high coefficients of determination for dry strength (0.99)، wet strength (0.93)، plasticity (0.92) and 0.95 drop.Multi-objective optimization using smart algorithms showed that the optimal composition includes 6.66% moisture، 0.71% bentonite، 3.3% molasses، and 0.18% dextrin. Experimental tests also showed a high degree of correlation with the modelʹs predictions. Mechanistic analyses revealed that molasses reduces bentonite swelling، thus supporting the claim that the majority of the produced properties were achieved by molasses and dextrin. Infrared spectroscopy analysis also confirmed the reduction in the intensity of bentoniteʹs hydroxyl bands in the presence of organic materials، indicating a decrease in bentoniteʹs water-holding capacity.Ultimately، this research emphasizes the importance of the optimal use of organic materials in the pellet composition to maintain and improve the mechanical properties of iron ore pellets and introduces the machine learning approach as an efficient method for modeling and optimizing the pelletization process.
استاد راهنما :
مهدي علي زاده
استاد داور :
مهدي احمديان , مريم كرباسي