1、 PDF外文：http:/ 6060 字 出处： Djordjevic N, Shi F N, Morrison R. Determination of lifter design, speed and filling effects in AG mills by 3D DEMJ. Minerals Engineering, 2004, 17(11): 1135-1142. 在自 轧机 上用三维离散元法 测定升降 的布局、 速度 和填充效果 N Djordjevic, FN Shi, R Morrison 摘要 大型 的 回转 轧机 的运作 所 需的能量 一
2、般要 超过 10 兆瓦 。 因此 ,优化 电耗 对 总体经济效益 和 受 环境影响的矿物加工厂 都有重大的影响 。在大多数公布的 磨 机 模型 中 (例如：Morrell, S.,1996。 湿 滚 筒式 轧机的 牵引功率 及 其 与电荷力学 的 关系 。 第二部分 : 模拟对 轧机 牵引功率 的 实 证 研 究 。 第 三 部 分 ： 矿 物 加 工 的分机 )105,C54-C62。Austin,L.G.,1990 年。 一台这样的 轧机 的 功率 与 57-62 台 纯自磨 金属采矿机的功率 相等 。 ) 升降机 的设计与轧机速度相互作用和影响是不纳入填补 的 。最近 通过积累 经验表明
3、 ,通过选择 适当的变量组合来 提高磨削效率 是有可能的 。然而 , 尽管最近在一些工作中宣布 已经 使用 离散元法 ,但基本上是限于 二维 。要 在一台装备齐全的 轧机 中，通过实验方法来 确定这些变量之间的相互作用 是很困难的 。 离散元素法 和 三维颗粒流 (PFC3D)曾运用到 了 这些 工作 中 ， 来 模 拟起重机 的高度(5 25 厘米 )和 功率牵引 轧制速度（ 50%-90%的临界速率 ） 和 在一台直径为 5 米的 轧机（ AG） 上 ,对 比能量 (焦耳 /公斤 )对 频率分布的正常的影响 。 据 发现 ， 冲击能量的分布受 升降机的数
4、量、 升降机的高度 、轧制 速度和 磨机填充的影响 。 升降机 设计、轧制速度和 轧机 填充的相互影响可以通过三维离散 单元方法模拟来表示 。 如果 知道升降机 诱导应力的强度 (剪切和标准 )， 那么 升降机的耗损 就 可以模拟 。 关键词： 粉碎 研磨 模拟 离散元法 1.简介 大型的回转 轧机 的运作需要的能量一般要超过 10 兆瓦。因此 ,优化电耗对总体经济效益和受环境影响的矿物加工厂都有重大的影响。 最近经验表明 ,有机会通过选择适当的轧制速度、填充和升降机设计的组合来提高研磨效率。
5、然而，在一台 装备齐全的 轧机上， 通过实验来确定这些变量之间的相互作用是很困难的。 离散单元法已被证实 在铣削仿真和优化中是一种有用的工具。在文学方面，大量的文章 宣布， 在粉碎设备的仿真建模中 使用离散单元法，其中大部分 只 限于二维。 在 2003年， Hlungwanietal 用一台用于实验室的 二维 球 轧机 ， 来验证 离散单元法模型的 轧机的剖面 和 轧制速度效果。 1998-2001 年，在限于二维的 5 米球磨机中， Cleary 运用离散单 元法研究电荷反应和电力消耗与运行环境、轧轮几何形状以及电荷成份的关系。 在目前的研工作 中 , 在一台直径为
6、 5 米，电荷容积在 7%20%之间的自磨机上， 三维颗粒流 (PFC3D)已被用来模拟起重机的高度 (5 25 厘米 )、 牵引 功率 、 轧制速度（ 50%-90%的临界速率） 和在一台直径为 5 米的 自磨机 （ AG）上 ,对比 能量 (焦耳 /公斤 )的 频率分布的正常的影响 与一个面粉厂负责量 的 7至 20不等 。 在 Julius Kruttschnitt 矿物研究中心 ,这种基于三维颗粒流研究的趋势将纳入开发一种新的滚轧机模型中 。 2. 离散单元模拟 三维颗粒流代码模拟的是有可能被不可变形 屏蔽物 封闭在一个有限容
7、积中的粒子的 运行状况的模拟 。每个计算步骤包括粒子牛顿运动定律的运用，每个联 系 的位移和不断更新的屏蔽物的位置。 三维颗粒流代码 的 模拟使用 的是 单个微粒可以 假设 被 视为刚体 的微粒 。在接触时，硬颗粒允许重叠。 重叠 量与接触力 密切相关 ，但与粒子大小关系不大。 在接触时 ,这种材料行为是运用一个线性接触模型模拟的。两球或一球与分解物之间的接触力矢量是由标准部件和剪切部件组成的。 标准接触力矢量通过公式 F n= Kn Un ni计算出来。在这个公式中， F n代表标准接触力矢量； Kn代表的是在接触中的刚度； Un
8、代表的是在 法线 方向时的相对接触位移； ni代表的是单位法向量 。 增加的剪切力可以运用公式 Fs= -Ks Us 来计算。其中， Ks 代表在接触时的剪切刚度； Us代表的是在接触时的增加的剪位移。 三维颗 粒流代码包含着 滑动模型。这种滑动模型是由在接触时的摩擦系数规定的 ,其中 与 主动相关的摩擦系数被视为两个接触实体 的 最低摩擦系数。每个接触都是为了通过计算最大允许剪切接触力（计算公式 Fs(max)= |Fn|)来检查滑动的情况。其中， 代表的是摩擦系数。 一整套完整的粒子能量状态可以通过记录各种形式的能
9、量来检查。摩擦功被定义为所有接触中由摩擦滑动所耗散的总 的 累积能量 。 变形 的强度 可以 通过应变能（应变能就是假设在一个线性接触刚体模型中，所有接触的总应变储存能 。 ）来 评估 的。 轧机 的三维颗粒流代码由许多代表磨机衬 里、升降机的 分界物和代表磨机电荷的球组成的。 轧机 的功率可以通过 合计起 应用到轧轮、升降机和 轧机 的转动速度中的 总产品和 每一瞬时 的 总时间来计算求得。运用颗粒流代码来计算的功率涉及到了与 轧机 电荷有关的净功率。转动空 轧机 所需的功率 也就是无负载功率 ， 不能够运用三维颗粒流代码来 模拟。这种无负载功率是由特殊 轧机 设计的
10、效率、大小和转动速度决定的。在典型的工作环境下，无负载功率大约是牵引功率的 5%-10% （ Morrell,1996） 。 3. 功率 运用 对 升降机 影响 先前的研究表明，从牵引 功率 模拟的角度来看，一个圆柱形滚轧机可以用一个 垂直切片其厚度为磨机长度的 20%来代表。在 轧机 中，缺乏流体流动时沿着 轧机 长度的电荷平移最小。在研究中，直径为 5 米 ,切片厚为 1 米的 轧机 的净牵引 功率 可以模拟。这种模拟 轧机 的电荷 （图 1 和图 2） 是由直径范围在 20-150 毫米的球形颗粒组成的。 在一个带有 30 个形状完全相同的矩形升降机的 轧机 的情况下，净牵引 力 可以模拟。在任何情况下，升降机的厚度固定在 10 厘米，高度可在 5-25 厘米之间变动 （表 1） 。因为每个升降机的几何形状不同， 轧机 的自转速度可以 在 临界速度的 50%-90%之间变动。 图 1. 轧机 在 没有升降机的情况下改 变形状的摩擦系数 （ a）没有升降机 （ b） 5cm 高的升降机
