基于灰关联法分析岩盐溶解速率的影响因素.pdf

第3 2 卷 2 0 1 2 年0 8 月 矿冶工程 Ⅳ【Ⅱq 玳GA N DM E T A L L U R G I C A LE N G I N E E R I N G V 0 1 ．3 2 A u g u s t2 0 1 2 基于灰关联法分析岩盐溶解速率的影响因素① 李付胜1 ，姜德义2 ，王春荣2 1 ．重庆钢铁集团矿业有限公司，重庆4 0 0 0 0 0 ；2 ．重庆大学西南资源开发及环境灾害控制工程教育部重点实验室，重庆4 0 0 0 4 4 摘要运用灰色关联分析法，分析影响溶解速率因素的主次顺序。通过溶液浓度、温度和溶液流速三因素对岩盐溶解速率影响 的灰色关联分析可以发现，温度是最重要的影响因素，溶液流速的影响次之，最后是浓度的影响。三个参数的灰色关联度都大于 0 ．8 5 ，对溶解速率影响都比较大。研究结果为进一步研究岩盐的流场和浓度场分布规律提供了理论基础，为快速造腔提供了基本 理论和实验基础。 关键词灰关联法；岩盐；溶解速率；影响因素分析 中图分类号T D 3 1 3文献标识码A文章编号0 2 5 3 6 0 9 9 2 0 1 2 0 8 0 5 2 0 0 2 影响岩盐溶解速率的外在因素有溶解面面积、溶 液的浓度、溶液的温度、溶液的运动状态等。这么多影 响因素如果要不加区分地去控制每一个因素是不可能 的，也是没有必要的，所以应根据影响因素的主次顺序 有选择地进行控制。 灰色关联分析法的特点是用较少的样本，便可较 准确地定出影响岩盐溶解速率各因素的主次关系。灰 色关联分析法是对各影响因素作用程度进行量化比较 有效的工具，运用灰色关联分析法来分析影响因素的 重要度，为制定快速造腔措施提供理论依据。 1 灰关联分析与灰关联度1 ． 灰色关联分析是对研究系统建立适当的数学模 型，通过对系统动态发展过程的量化分析，抓住影响系 统的主要矛盾、主要特征和主要因素。灰色关联分析 不仅是灰色系统理论的重要组成部分之一，而且是灰 色系统分析、建模、预测、决策的基石。灰色关联分析 是对运行机制与物理原型不清或者根本缺乏物理原型 的灰关系序列化、模型化，进而建立灰关联分析模型， 使灰关系量化、序化、显化，能为复杂系统的建模提供 重要的技术分析手段。其基本原理是通过对统计序列 几何关系的比较来分清系统中多因素间的关联程度， 序列曲线的几何形状越接近，则它们之间的关联度越 大。根据关联度的大小次序，可以对各因素在系统中 的地位做出判断。 2 系统特征因素和相关因素变量的选择 快速造腔归根结底就是研究溶解速率的问题，因 此本文将溶解速率这个因素作为系统特征变量，即m 1 ，数据样本个数凡 1 5 。 溶解面面积、溶液浓度、溶液温度、水流速及层理夹 角等影响岩盐溶解特性的主要因素。溶解面面积对溶 解的影响是溶解面越大溶解的质量越大，但是对溶解速 率影响甚微，所以不予考虑；层理夹角由于研究不详细， 所以本文也不予计算在内；由于岩盐内在因素难以用数 据表示，所以也不予考虑。因此本文选取溶液浓度、溶 液温度、溶液流速这3 个因素作为相关变量，即L 3 ， 溶液浓度为x 。，溶液温度为x ，溶液流速为恐。 3 灰关联分析的计算 考虑m 个时间序列，置为相关因素变量，y I 为系 统特征因素 戈＆ { 算t 1 ，名I 2 ，⋯，茗 见 } ，七 1 ，2 ，⋯，，n 1 找m 个序列代表m 种因素。 另外在给定时间序列 戈。 { 戈。 1 ，戈。 2 ，⋯，戈。 n } 2 称为参考序列 母序列 。相应地，％ i 五 1 ，2 ，⋯， m 被称为比序列 子序列 。 为了确定多个子序列戈i 相对参考序列 母序列‰ 的关联度，需要构造关联离散函数7 z 。 七 ，石i 矗 ，如 邓聚龙提出一种框架为 7x o ㈤ ㈤， 篙拳赭㈩ 式中y 戈。 南 ，戈i 矗 为子序列{ 菇i 1 j } } 相对母序列‰ 的点的接近度，如取绝对差，则有 ①收稿E t 期2 0 1 2 - 0 2 1 0 莘拿堕旱单骞熏点基础研究发展规划 2 0 0 9 c B 7 2 4 6 0 6 ；国家自然科学基金资1 功 5 0 6 7 4 1 0 8 ；国家创新研究群体基金资助 5 0 6 2 1 4 0 3 作者简介李付胜 1 9 8 2 一 ，男，河南南阳人，硕士，工程师，注册安全工程师，主要从事矿业工程、岩土工程、安全工程等领域的研究工作。 万方数据 2 0 1 2 年0 8 月 李付胜等基于灰关联法分析岩盐溶解速率的影响因素5 2 l △m k f 戈i k 一石。 k I 4 △。i m i n 和△。i m a x 是最小和最大极差，即 A o i m a x m } x 絮x △。i 后 f 气、 △o i m i n m ．i nm ．i n A o i k 分辨系数f ∈[ 0 ，1 ] ，无验前信息多取f 0 ．5 。显然， y x 。 k ，咒i k 描述了多个序列间相对第k 个点的 “距离”，称之为关联系数。 灰关联度y x 。，菇i 计算公式为 1 8 y ‰X i ∑y 菇。 | j } ，X i 尼 6 ’⋯ J { y ‰，石。 } 全体便构成关联序关系，从中可确定 关联性最大、隶属程度最高的某个序列。 4 工程应用 以实验实测数据为分析样本，运用灰关联分析方 法计算影响溶解速率因素的主次顺序，设计数据和实 测数据见表1 。 表1 设计数据和实测数据表 由此可以计算出灰色绝对关联矩阵，如表2 所示。 表2 灰色绝对关联度统计 对表2 中的灰关联矩阵进行分析，可以得到通过 溶液浓度、温度和溶液流速三因素对岩盐溶解速率影响 的灰色关联分析可以发现，尽管它们的影响是相互制约 的，但仍显示出影响程度的不同，即温度是最重要的影 响因素，溶液流速的影响次之，最后是浓度的影响。由 表2 可知这三个灰关联度都大于0 ．8 5 ，属于高范围，对 溶解速率影响都比较大，是影响溶解速率的重要因素。 具体到不同盐矿三个参数影响程度会有所不同，但都是 溶解速率的主要影响因素。这种对比分析对水溶法采 矿的最优化作业控制有着极其重要的意义。 除上述主要影响因素外，岩盐矿床的结构构造、矿 石胶结特征、渗透性、压力等也会对溶解产生影响，但 对于具体的开采矿山或实验系统而言，前三个因素以 及矿石品位均可视作常量，而压力改变所引起的溶解 性质的改变还没有相关研究。 5 结论 通过灰关联分析方法的实例计算分析可以得出如 下结论 1 灰色关联分析法是对各影响因素作用程度进 行量化比较的有效工具。本文运用灰色关联分析法， 采用灰色绝对关联度分析出影响溶解速率因素的主次 顺序。 2 由灰色关联分析可知影响溶解速率的因素主 次顺序为溶液温度 溶液流速 溶液浓度。 参考文献 [ 1 ] 袁嘉祖．灰色理论系统及其应用[ M ] ．北京科学出版社，1 9 9 1 ． [ 2 ] 邓聚龙．灰色系统理论[ J ] ．京港学术交流，1 9 9 2 3 1 4 1 5 ． [ 3 ]邓聚龙．灰理论基础[ M ] ．武汉华中科技大学出版社，2 0 0 2 ． [ 4 ]肖新平，宋中民，李峰．灰技术甚而及其应用[ M ] ．北京科学 出版社，2 0 0 5 ． 万方数据