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離散元方法在球磨機中的應用中物料運動分析

離散元方法在球磨機中的應用中物料運動分析

時間：2018-07-02 14:30:08  來源：  瀏覽次數：394

理論的不斷完善和計算機計算能力的增強，離散元方法的計算能力越來越強，可以作為球磨機設計和優化的輔助工具。離散元仿真能夠給我們提供很多的量化數據，尤其是在介質運動分析、功率預測、磨損分布、能耗等方面。本文將對以上各個方面的研究工作進行概述。

物料運動分析球磨機的物料運動可分為瀉落運動和拋落運動。球磨機的磨礦過程在很大程度上依賴于物料的主要運動特征。Mishra 最先用離散元方法研究了球磨機物料的運動形態。作者通過追蹤任意兩個顆粒的軌跡，發現模擬結果與試驗一致，驗證了該離散元軟件的有效性。并從底腳角度和肩部角度的角度出發，分析了物料運動形狀隨轉速率和填充率的變化情況。

物料運動形態常被作為離散元程序有效性驗證指標。Rajamani以直徑為900 mm 間歇操作式球磨機為研究對象，將試驗數據與DEM 仿真結果進行對比，圖中第一列為試驗結果，第二列是Millsoft 仿真結果。采用相同的數據，借助于EDEM軟件仿真得到了球磨機中的物料運動狀態如圖1中第三列所示。顯然，通過預測得到的物料運動形態與試驗結果相似，說明了Millsoft 和EDEM軟件仿真結果的可靠性。

Morrison 等用二維圓形顆　　粒、二維非圓形顆粒、三維部分模型（圓形顆粒）和三維完整模型等四種不同的離散元模型對直徑為600 mm 的球磨機進行了模擬，并將預測得到的物料流動形態與試驗室拍攝的照片進行對比，揭示了不同模型在球磨機模擬中的長處和不足。結果發現完整的三維模型（包含有端壁效應）與試驗非常接近。結果還表明傳統的二維圓形顆粒DEM 模型估算得到的肩部、底腳、位置以及功率的值比實際低10 %左右，顆粒形狀主要影響肩部位置，而模型的維數主要影響底腳位置。

通過研究物料運動的變化，還可以達到降低襯板磨損的效果。Mishra 對直徑為10.75 m 的球磨機進行模擬研究發現，適當提高球磨機轉速，減小提升條的數目，增加提升條傾角，可使更多的物料落到物料堆上面而不是直接與襯板接觸，降低襯板失效的風險。

節能球磨機是球磨機型號中的一種高效球磨機，節能球磨機是當代最廣泛粉磨混合機械，在較高效率階段，物料細度達40-60UM,篩余量小于3%,在特殊情況下，細度可達10UM以下。球磨機是物料被破碎之后，再進行粉碎的關鍵設備。它廣泛應用于水泥，硅酸鹽制品，新型建筑材料、耐火材料、化肥、黑色與有色金屬選礦以及玻璃陶瓷等生產行業，對各種礦石和其它可磨性物料進行干式或濕式粉磨。

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