一种基于离散元法预测在不同磨矿参数下衬板磨损速率相对大小的方法

本发明涉及一种基于离散元法预测在不同磨矿参数下衬板磨损速率相对大小的方法，属于矿物加工的磨矿。

背景技术：

1、选矿厂球磨机衬板磨损会导致额外衬板材料成本和安装更换时间的经济损失。球磨机在不同的工作参数下内部物料的运动状态也不相同，从而导致内部颗粒衬板磨损速率的差异，不仅会使衬板寿命循环周期短，更会导致选厂产量会降低。因此，通过离散元法预测在不同磨矿参数下衬板磨损速率，寻找磨机衬板寿命和磨机磨矿效率之间的最佳经济平衡点，以便有效地提高选厂进而提高整个矿山的经济效益。

2、离散元素法是一种基于分子动力学原理的颗粒离散体物料分析方法，是一种计算粒子运动和碰撞的可视化数值分析方法，而传统实验室磨矿试验仅依据“比例放大”的原则易造成磨机在工业生产中的生产指标产生较大偏差，导致磨矿效果差。故对于大型球磨机，小型试验磨机的磨矿效果并不能完全反映大型磨机的磨矿性能。而通过离散元素法，可以模拟工业磨机运转时内部介质的复杂运动状态，以进一步研究磨机的碰撞能量、功率耗散以及衬板磨损等问题，能够有效地对磨机的磨矿性能进行预测。

技术实现思路

1、针对上述现有技术存在的问题及不足，本发明提供一种基于离散元法预测在不同磨矿参数下衬板磨损速率相对大小的方法。本发明基于阿卡德磨损定律和离散元素法预测球磨机预测在不同磨矿参数下的衬板磨损速率的相对大小，导出edem模拟工业球磨机稳定运转时切向累积碰撞能量值比较衬板磨损相对速率，以确定最佳磨矿参数，为选厂球磨工艺参数提供指导。

2、本发明通过以下技术方案实现：

3、一种基于离散元法预测在不同磨矿参数下衬板磨损速率相对大小的方法，其具体包括以下步骤：

4、(1)根据选厂生产需要设置不同磨矿参数的方案，其中不同磨矿参数包括钢球级配、转速率、充填率或料球比；

5、(2)按工业现场的球磨机参数绘制筒体衬板模型、磨矿介质模型和矿石颗粒模型，导入到edem模型中；

6、(3)在edem模型中设置对衬板、钢球和矿石模型的材料属性，包括尺寸、密度、弹性模量和泊松比；edem仿真软件采用hertz-mindlin非线性接触模型，采用mindlin方法来计算切向弹性力(切向接触刚度)，标定钢球、矿石和衬板相互之间的接触参数，具体包括碰撞恢复系数、静摩擦因素和动摩擦因素；

7、(4)在edem模型中设置其他与现场一致的磨矿参数，包括钢球和矿石颗粒的尺寸和个数、转速率和模拟运行时间，进行模拟仿真；

8、(5)获得不同方案下的筒体衬板的累积切向碰撞能量，根据阿卡德磨损定律，对比不同磨矿参数下磨损速率的相对大小，以确定改善衬板磨损的最佳磨矿参数。

9、所述步骤(2)中球磨机参数为球磨机尺寸、提升条个数、提升条高度和面角。

10、所述步骤(2)中筒体衬板模型为全尺寸筒体的切片，以减少计算成本。

11、所述步骤(5)中阿卡德磨损定律如下：

12、

13、式中：v—材料表面磨损的总体积；fτ—施加在材料表面上的切向力；sτ—材料表面上的滑动距离；h—磨损材料的硬度；k—无量纲经验常数。

14、根据阿卡德磨损定律计算式可以看出材料表面的磨损量主要与施加在材料表面的切向力与滑动距离的乘积(即切向能量)有关，而其他参数为常数，因此可以通过导出离散元模拟球磨机稳定运转时的切向累积碰撞能量值对比不同磨矿参数下衬板磨损速率大小。也就是切向累积碰撞能量值越大衬板磨损速率相对越大，切向累积碰撞能量值越小衬板磨损速率相对越小。

15、本发明的有益效果是：

16、本发明基于阿卡德磨损定律和离散元素法预测球磨机预测在不同磨矿参数下的衬板磨损速率的相对大小，以确定最佳磨矿参数，对于球磨机预测结果精准，成本低廉。

技术特征：

1.一种基于离散元法预测在不同磨矿参数下衬板磨损速率相对大小的方法，其特征在于具体包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于离散元法预测在不同磨矿参数下衬板磨损速率相对大小的方法，其特征在于：所述步骤(2)中球磨机参数为球磨机尺寸、提升条个数、提升条高度和面角。

3.根据权利要求1所述的基于离散元法预测在不同磨矿参数下衬板磨损速率相对大小的方法，其特征在于：所述步骤(2)中筒体衬板模型为全尺寸筒体的切片。

4.根据权利要求1所述的基于离散元法预测在不同磨矿参数下衬板磨损速率相对大小的方法，其特征在于：所述步骤(5)中阿卡德磨损定律如下：

技术总结
本发明涉及一种基于离散元法预测在不同磨矿参数下衬板磨损速率相对大小的方法，属于矿物加工的磨矿技术领域。根据选厂生产需要设置不同磨矿参数的方案；绘制筒体衬板模型、磨矿介质模型和矿石颗粒模型，导入到EDEM模型中；设置材料属性和接触参数；设置其他与现场一致的磨矿参数；获得不同方案下的筒体衬板的累积切向碰撞能量，根据阿卡德磨损定律，对比不同磨矿参数下磨损速率的相对大小，以确定改善衬板磨损的最佳磨矿参数。本发明基于阿卡德磨损定律和离散元素法预测球磨机预测在不同磨矿参数下的衬板磨损速率的相对大小，以确定最佳磨矿参数。

技术研发人员：肖庆飞,谢浩松,刘向阳,周强,金赛珍,邵云丰,王国彬
受保护的技术使用者：昆明理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16