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分析球磨机在工作时所产生的碰撞能量

物料在球磨机的粉碎程度与物料的属性和碰撞颗粒的碰撞能量及相应的碰撞次数(即碰撞能量谱)有关,采用离散元方法设计球磨机有利于碰撞能量谱的研究。Rajamani等通过分别确定一系列连续照片内的介质的轨迹,计算碰撞前后的速度和位移,得到了球磨机中的碰撞能量谱,与采用同样的方法、通过仿真得到的碰撞能量谱进行对比,发现高能量碰撞部分与试验结果十分吻合。但是这种方法比较繁琐,而且得出的碰撞能量分布间隔较大。P.w.cleary对半自磨机进行DEM仿真,得到了岩石一岩石、介质一岩石、介质一介质、介质一衬板岩石一衬板的碰撞能量谱以及总的碰撞能量谱,发现所有碰撞中都以低能量碰撞为主,大部分高能量碰撞都浪费在衬板磨损上而没有用于有用的颗粒破碎上。他还指出能量的分配与球磨机介质的面积近似成比例,球磨机中的能量损失主要是由于法向的相互作用造成的。

通过模拟球磨机起动加速度相同时、加速时间不同(即稳定转速不同)的力矩,与试验进行对比。结果表明磨机到达稳定转速之前的力矩都是一样的,仿真中的起动力矩主要由筒体的加速惯性力矩和物料的偏转运动产生的偏转力矩组成。仿真结果与试验测得的力矩值一致性较好,转速率越高,两者越接近。但是,Millsoft软件只能模拟匀速过程,仿真不能精确得到球磨机的动态起动力矩,而只是一段时间的平均值。

球磨机

填充率的准确测量是 球磨机自动、可靠、高效运转的关键因素。传统方法测得的填充率值容易因球荷、物料属性、矿浆浓度等其他外界因素的影响而具有不确定性,为了提高填充率测量的精度,HuangPeng等提出了一种新的特性变量—— 碰撞点的角位置,分析了 碰撞点与填充率的变化关系,通过试验验证了这种方法的可行性与结果的有效。

利用离散元方法可直接对颗粒的破碎进行预测。通过应用DEM对自磨机和半自磨机的仿真发现,在单独的一次冲击中破碎的发生率是很低的,但是多次冲击后发生破碎的颗粒数目较多。所以,他提出了“累积破坏”的观点,给出了颗粒在一定冲击后发生破碎的概率的计算公式,根据离散元仿真得到的颗粒冲击的信息,经过计算得出了颗粒的破碎概率、破碎程度以及破碎的次级粒子(progeny)分布。但是该方法还有待进一步研究以预测球磨机中完整的粒度分布。

这些研究探讨了球磨机磨矿过程中众多因素对功率、物料运动状态的影响规律,为研究球磨机的起动性能和磨矿性能提供了新的思路和方法。但是大多研究都以功率作为 指标,而没有考虑颗粒的破碎 ,衬板的磨损情况以及球磨机磨矿介质的运动状态。大部分研究都没有考虑研磨矿石的作用。分析表明,球磨机中矿料的作用是不容忽视的。

本文将建立包含矿石的离散元模型模拟球磨机的磨矿过程,分析不同工况下球磨机的起动性能, 研究起动力矩与稳定运转时阻力矩的关系,为电动机的选择提供依据,提高电动机的负载系数;采用均匀设计方法确定试验方案,以球磨机的转速率、填充率、球料比、衬板的高度、数目和倾角等磨矿参数作为试验因素,综合考虑球磨机的磨矿效率、颗粒破碎概率和衬板磨损速率,结合回归分析方法确定各因素对球磨机工作性能的影响主次顺序,对球磨机的磨矿参数进行优化。