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离散元法用在球磨机和棒磨机的方法

时间:2015-12-10 17:58来源:未知 作者:admin 点击:

在磨矿流程中,为了得到较细的磨矿产品,经常采用两段磨矿流程,******段为半自磨机,第二段为球磨机。相对于半自磨机来说,球磨机的矿料粒度小,粒度分布范围小,主要靠磨介的磨剥作用而不是靠冲击作用来对矿石进行细磨,因而球磨机的筒体直径比半自磨机小,衬板较为平滑,钢球介质、矿料填充率也高于半自磨机。球磨机的磨介由几种不同粒径的钢球组成,衬板常用波形衬板。

通过离散元法对球磨机筒体内的磨矿情况进行计算,以考察球磨机衬板设计对矿料研磨效果的影响。图3是}4.9 m X 8.1 m球磨机稳定运行时的钢球和矿料运动情况截图。该磨机所磨矿料为铁矿石,******进料粒度为5.1 m m;磨介是由30, 50和60mm三种尺寸的钢球按照一定级配组成。显然,矿料尺寸远比磨介要小。具体的转速、总填充率、磨介比例及填充率,以及矿料粒度分布,均通过计算或工艺条件确定。这里也认为钢球和矿料为球形,在运动中不发生磨损和破碎。

图3所截取的时间分别为4, 8和12 s。在这几幅图中,钢球介质显示为稍大的浅色颗粒,矿料为深色黑点。球磨机在运行过程中,钢球介质在波形衬板的作用下,没有产生较大的抛落现象,矿料主要是被提升条提升到一定高度后,沿矿料堆滑落下来被研磨。由图3分析可知,钢球被抬起的高度较高,具有的势能较大,因而对矿料的磨剥作用较强。另外,矿料运动形成的腰形区域在不同时刻其形状大致相同;钢球提升的******高度也基本相同。这说明磨矿介质对矿料的剥离作用较为稳定,有利于对矿石进行细磨。

棒磨机的衬板与球磨机类似,均为较为平滑的波形衬板,只是磨介由钢球改为长钢棒。这种磨机通过钢棒提升后的滑落来对浆状矿料进行研磨,尤其可对粗矿料进行选择性破碎,因而出料尺寸较为均匀,常用于矿业或化工行业水煤浆的制备等。棒磨机中的磨介是由长度相同、直径不同的钢棒按照一定级配组成。由于钢棒长度原因,要想知道在棒磨机运行时是否有钢棒绞乱情况发生,有必要研究衬板形状对钢棒的影响。

4.5 m X 6.0 m水煤浆棒磨机筒体及磨介的离散元三维模型。磨矿介质由55, 65和75mm三种直径的钢棒组成,具体数量由工艺条件确定。通过离散元法对钢棒的运动情况进行了计算,由于重点是考察钢棒的运动情况,因此矿浆的运动情况暂不予考虑。

在给定衬板形状的条件下,运用离散元软件ED EM分别对半自磨机、球磨机和棒磨机中的矿料和磨介的运动状况进行了分析。通过这种方法,可以在磨机设计阶段,根据实际工艺条件及不同形式磨机对磨介运动轨迹的相应要求,对磨机的衬板及提升条形状进行预先评估。

但离散元软件ED EM也有一些固有的缺陷,如计算时间、费用随颗粒数量及颗粒尺寸的减小陡然增加,无法直接考虑颗粒的磨损情况等。但无论如何,以这种方法对各类滚筒式磨机开展衬板形状验证分析,对磨介运动轨迹进行事先认识,从而降低衬板损耗,提高磨矿效率确实是非常有效的。今后还要进一步对如下问题进行研究:如当前磨矿流程一般都是湿法磨矿,即矿料都是以矿浆形式流入磨机,而以上分析均未考虑矿浆对磨介、矿料的影响;矿石颗粒形状各异,而以上分析均将其视为球形颗粒;计算中对矿料粒度按照一定范围进行了简化,如球磨机中的产品粒度达到0.01 m m级别,并占较大的质量分数,而如何合理简化这种级别的颗粒也是一个值得考虑的问题;***后,还需要进一步研制一台具有不同衬板形状,且能观察磨介运动情况的小型试验磨机,以对仿真结果与试验结果进行对比,增加离散元仿真预测的可靠性。