基于I−GWO−BP神经网络的紫金山铜矿浮选回收率预测研究

夏永涛, 马英强, 印万忠, 衷水平, 鲁军, 张德文, 詹殷权. 基于I−GWO−BP神经网络的紫金山铜矿浮选回收率预测研究[J]. 矿产保护与利用, 2023, 43(3): 51-59. doi: 10.13779/j.cnki.issn1001-0076.2023.03.005
引用本文: 夏永涛, 马英强, 印万忠, 衷水平, 鲁军, 张德文, 詹殷权. 基于I−GWO−BP神经网络的紫金山铜矿浮选回收率预测研究[J]. 矿产保护与利用, 2023, 43(3): 51-59. doi: 10.13779/j.cnki.issn1001-0076.2023.03.005
XIA Yongtao, MA Yingqiang, YIN Wanzhong, ZHONG Shuiping, LU Jun, ZHANG Dewen, ZHAN Yinquan. Flotation Recovery Prediction of Zijinshan Copper Ore Based on I−GWO−BP Neural Network[J]. Conservation and Utilization of Mineral Resources, 2023, 43(3): 51-59. doi: 10.13779/j.cnki.issn1001-0076.2023.03.005
Citation: XIA Yongtao, MA Yingqiang, YIN Wanzhong, ZHONG Shuiping, LU Jun, ZHANG Dewen, ZHAN Yinquan. Flotation Recovery Prediction of Zijinshan Copper Ore Based on I−GWO−BP Neural Network[J]. Conservation and Utilization of Mineral Resources, 2023, 43(3): 51-59. doi: 10.13779/j.cnki.issn1001-0076.2023.03.005

基于I−GWO−BP神经网络的紫金山铜矿浮选回收率预测研究

  • 基金项目: 国家自然科学基金项目(51804081);福建省自然科学基金项目(2019J01253);福州大学本科生科研训练计划项目(28212)
详细信息
    作者简介: 马英强(1983—),男,博士(后),河北阜城人,福州大学副教授、硕士生导师。主要从事矿物浮选理论、难选矿分离技术与理论等方面的研究工作。主持国家自然科学基金项目1项,福建省自然科学基金2项,矿物加工科学与技术国家重点实验室开放基金2项,云南省科技厅重大科技项目子课题1项,参与国家自然科学基金项目2项。参与出版专著3部,发表学术论文60余篇,获批国家发明专利5项,非金属矿科学技术奖二等奖1项。兼任《金属矿山》《黄金科学技术》等期刊青年编委,获得2022年《金属矿山》杂志“优秀青年学术专家”等荣誉称号
    通讯作者: 马英强(1983—),男,博士,副教授,硕士生导师,主要从事矿物浮选技术与理论方面的研究工作,Email:myq90426@qq.com
  • 中图分类号: TD952.1

Flotation Recovery Prediction of Zijinshan Copper Ore Based on I−GWO−BP Neural Network

More Information
  • 为克服传统测量浮选回收率方式存在的低效率、滞后性等问题,结合紫金山硫化铜矿浮选厂生产情况,采用基于MI(Mutual Information)互信息法对选厂原矿品位、丁铵黑药用量等浮选条件因子进行特征选择,在此基础上,建立了基于BP(Back Propagation)、GWO−BP(Grey Wolf Optimizer−Back Propagation)、I−GWO−BP(Improved−Grey Wolf Optimizer−Back Propagation)的三种浮选回收率预测模型,并选取紫金山硫化铜矿浮选车间生产数据进行神经网络训练与验证试验,分析了浮选回收率预测模型的准确性。结果表明:相较于基于BP、GWO−BP的浮选回收率预测模型而言,基于I−GWO−BP的浮选回收率预测模型具有更大的相关系数和更小的均方误差根,说明该模型泛化拟合能力更强,对浮选回收率的预测值在很大程度上逼近于真实值,预测精度更高。本研究结果可为实现浮选回收率高效、准确、自动的在线预测技术开发提供支持。

  • 加载中
  • 图 1  各浮选条件因子与浮选回收率之间的互信息值

    Figure 1. 

    图 2  BP神经网络结构

    Figure 2. 

    图 3  Tent混沌映射序列

    Figure 3. 

    图 4  收敛因子变化趋势

    Figure 4. 

    图 5  基于I−GWO−BP神经网络的浮选回收率预测模型流程

    Figure 5. 

    图 6  去噪处理前后的各浮选条件因子样本点特征值对比

    Figure 6. 

    图 7  归一化后的各浮选工艺参数数据

    Figure 7. 

    图 8  三种神经网络模型的浮选回收率预测结果与真实值的对比

    Figure 8. 

    表 1  不同隐含层节点数对应的网络均方误差

    Table 1.  Network mean squared error corresponding to the number of nodes in different hidden layers

    隐含层节点数相应的均方误差
    30.037566
    40.035899
    50.036765
    60.031699
    70.029845
    80.03125
    90.035295
    100.029027
    110.031674
    120.029306
    下载: 导出CSV

    表 2  BP神经网络的基本参数表

    Table 2.  Basic parameters of BP neural network

    网络参数名参数值网络参数名参数值
    输入层节点4输出层激活函数Purelin 函数
    输出层节点1最大迭代次数1000
    隐含层节点10学习率0.1
    学习函数LM算法学习精度0.0001
    隐含层激活函数Logsig函数
    下载: 导出CSV

    表 3  不同网络模型对应的验证实验评价结果

    Table 3.  Evaluation results of validation experiments corresponding to different network models

    网络名称RRMSEMAEMAPE
    BP0.731.84151.01871.4274%
    GWO−BP0.751.82191.21611.2243%
    IGWO−BP0.940.22100.18560.2067%
    下载: 导出CSV
  • [1]

    刘青, 王彬, 袁玮, 等. 金矿浮选回收率预测模型[J]. 北京科技大学学报, 2014, 36(11): 1456−1461.

    LIU Q, WANG B, YUAN W, et al. Prediction model of flotation recovery from gold mine[J]. Journal of University of Science and Technology Beijing, 2014, 36(11): 1456−1461.

    [2]

    刘利敏, 杨文旺, 刘之能, 等. 基于BP神经网络的浮选回收率预测模型[J]. 有色金属(选矿部分), 2013(S1): 206−208.

    LIU L M, YANG W W, LIU Z N, et al. Flotation recovery prediction model based on BP neural network[J]. Nonferrous Metals (Mineral Processing Section), 2013(S1): 206−208.

    [3]

    王衡嵩, 魏志聪, 彭蓉, 等. 基于RSM和RA−BPNN的锌窑渣中铜浮选试验优化[J]. 人工晶体学报, 2019, 48(8): 1557−1564. doi: 10.3969/j.issn.1000-985X.2019.08.030

    WANG H S, WEI Z C, PENG R, et al. Optimization of copper flotation test in zinc kiln slag based on RSM and RA−BPNN[J]. Journal of Synthetic Crystals, 2019, 48(8): 1557−1564. doi: 10.3969/j.issn.1000-985X.2019.08.030

    [4]

    张勇, 朱晶. 基于混沌蚁群神经网络的浮选过程经济技术指标预测[J]. 上海交通大学学报, 2016, 50(6): 975−979.

    ZHANG Y, ZHU J. Prediction of economic and technical indicators of flotation process based on chaotic ant colony neural network[J]. Journal of Shanghai Jiaotong University, 2016, 50(6): 975−979.

    [5]

    冉宇, 李梅, 高凯, 等. 稀土矿浮选泡沫大小与回收率的相关性[J]. 化工矿物与加工, 2019, 48(11): 24−28. doi: 10.16283/j.cnki.hgkwyjg.2019.11.007

    RAN Y, LI M, GAO K, et al. Correlation between flotation foam size and recovery rate of rare earth ore[J]. Chemical Minerals and Processing, 2019, 48(11): 24−28. doi: 10.16283/j.cnki.hgkwyjg.2019.11.007

    [6]

    MIRJALILI S M, LEWIS A. Grey wolf optimizer[J]. Advances in Engineering Software, 2014, 69: 46−61. doi: 10.1016/j.advengsoft.2013.12.007

    [7]

    吴丁杰, 周庆兴, 温立书. 基于Logistic混沌映射的改进麻雀算法[J]. 高师理科学刊, 2021, 41(6): 10−15. doi: 10.3969/j.issn.1007-9831.2021.06.003

    WU D J, ZHOU Q X, WEN L S. Improved sparrow algorithm based on logistic chaos mapping[J]. Journal of Science of Teachers' College and University, 2021, 41(6): 10−15. doi: 10.3969/j.issn.1007-9831.2021.06.003

    [8]

    刘公致, 吴琼, 王光义, 等. 改进型Logistic混沌映射及其在图像加密与隐藏中的应用[J]. 电子与信息学报, 2022, 44(10): 3602−3609.

    LIU G Z, WU Q, WANG G Y, et al. Improved Logistic chaos mapping and its application in image encryption and concealment[J]. Journal of Electronics & Information Technology, 2022, 44(10): 3602−3609.

    [9]

    马晓宁, 李笑含. 基于Tent混沌映射的可复制的鲸鱼算法[J]. 计算机仿真, 2022, 39(8): 363−368. doi: 10.3969/j.issn.1006-9348.2022.08.069

    MA X N, LI X H. Reproducible whale algorithm based on Tent chaos mapping[J]. Computer Simulation, 2022, 39(8): 363−368. doi: 10.3969/j.issn.1006-9348.2022.08.069

    [10]

    刘园园, 贺兴时. 基于Tent混沌映射的改进的萤火虫算法[J]. 纺织高校基础科学学报, 2018, 31(4): 511−518.

    LIU Y Y, HE X S. Improved firefly algorithm based on Tent chaos mapping[J]. Journal of Basic Science of Textile Universities, 2018, 31(4): 511−518.

    [11]

    马良玉, 於世磊, 王佳聪, 等. 基于XGBoost建模及改进灰狼优化算法的再热汽温预测优化控制[J]. 热能动力工程, 2023, 38(1): 104−111.

    MA L Y, YU S L, WANG J C, et al. Optimization control of reheat steam temperature prediction based on XGBoost modeling and improved gray wolf optimization algorithm[J]. Journal of Engineering for Thermal Energy and Power, 2023, 38(1): 104−111.

  • 加载中

(8)

(3)

计量
  • 文章访问数:  570
  • PDF下载数:  94
  • 施引文献:  0
出版历程
收稿日期:  2023-02-11
刊出日期:  2023-06-15

目录