研磨介质形状对铁矿石磨矿动力学研究

以由粗到细的四种单粒级铁矿石为研究对象,基于磨矿动力学原理,解析了三种研磨介质(钢球、钢锻以及立方体)对铁矿石颗粒的破碎行为,探究了磨矿动力学参数k和m,获得了矿石在三种研磨介质下的比破碎速率。研究表明:随着单粒级铁矿石给料尺寸由小到大,矿石在三种研磨介质下的比破碎速率先增加后减小,其中,采用钢球为研磨介质时,矿石比破碎速率最大,钢锻次之,立方体的最小;不同给料尺寸下,采用钢球为研磨介质时的k和m始终最大,立方体的始终最小。     

转速率与半径比对大型球磨机磨球抛落特征影响规律

为了掌握转速率与半径比对大型球磨机磨球抛落特征影响规律,以中信重工设计的国内最大型半自磨机Ф10.37 m×5.19 m为研究对象,基于经典球磨机磨球运动理论,建立大型球磨机磨球抛落特征与转速率、半径比的关联模型,分析了转速率和半径比对大型球磨机抛落角、抛落速度、抛物线方程、冲击速度的影响规律。研究结果表明,抛落角随着转速率的增大逐渐减小,半径比越大,减小速度越快;磨球脱离筒体时,抛落速度随转速率直线增加,增加的斜率为ξk(gRo)1/2;考虑筒体与磨球相对转速差,磨球冲击衬板时的速度出现尖点,并在尖点处冲击速度具有极大值,最外层的冲击速度极大值为14.39 m/s;以ξk=1为例,考虑相对速度后,在转速率小于75%的切向速度增加了5.2458 m/s,在转速率大于75%的切向速度减小了5.2458 m/s。上述研究为大型球磨机磨球分层运动提供理论基础和技术支持,对提高大型球磨机生产效率具有重要意义。     

基于三维扫描技术的铁矿石颗粒球形度研究

为掌握铁矿石颗粒球形度的变化规律,选用5种单粒级颗粒即3.35～4.75、4.75～6.7、6.7～9.5、9.5～13.2、13.2～16mm,基于高精度三维扫描技术,获得5种单粒级颗粒的物理特性参数。研究表明,5种单粒级颗粒的体积、表面积符合对数正态分布,其体积、表面积中值与颗粒特征尺寸呈幂指数关系;构建预测中值的数学模型,表面积和体积预测中值与其实际值基本相同,验证了该预测模型的正确性;5种单粒级颗粒的球形度符合对数正态分布,其平均球形度分别为0.802、0.792、0.791、0.790、0.787,球形度基本相同,其球形度中值为0.794。基于颗粒体积、表面积的中值预测模型、数值计算了5种单粒级颗粒的球形度预测值,与平均球形度基本相同,进而进一步验证了该预测模型的合理性。     

钢球级配对铁矿石的磨矿动力学研究

以4种不同级配(m40∶m30∶m20=1∶1∶1、1∶1∶3、1∶3∶1、3∶1∶1)的钢球为研究对象,基于总体平衡模型开展磨矿动力学试验,研究了不同钢球级配对铁矿石的破碎规律,确定了5种单粒级(-13.2+9.5、-6.5+4.75、-3.35+2.36、-1.7+1.18、-0.6+0.425 mm)矿石在不同钢球级配下的比破碎速率。结果表明,铁矿石破碎规律不符合一阶磨矿动力学,比破碎速率随磨矿时间的增加而减小;级配为3∶1∶1的钢球对-13.2+9.5、-6.5+4.75 mm粒级矿石的破碎效果优于其他级配的破碎效果;级配为1∶1∶3的钢球在给料粒度大于3.35 mm时磨矿效果较差,在给料粒度小于1.7 mm时磨矿效果最好。     

基于检测球的球磨机磨矿介质运动试验分析

针对球磨机磨矿介质运动信息很难测量的问题,以Φ520mm×260mm试验球磨机为研究对象,基于设计的检测球装置分析了不同转速率工况下磨矿介质运动参数的变化规律,并提出了一种试验验证离散元仿真的方法。研究结果表明,检测球加速度主要介于0-3.3g,球磨机的转速率越大,加速度的波动范围越大,磨矿介质的冲击碰撞越明显;检测球角速度主要介于0-31rad/s,球磨机的转速率越大,角速度的波动范围越大,磨矿介质的研磨作用越明显;检测球试验与离散元仿真的单位质量转动动能累积分布基本一致,说明检测球试验验证离散元仿真是有效的。     

基于球簇填充方法的铁矿石颗粒形状研究

为建立不规则铁矿石颗粒的三维模型,选用五种单粒级颗粒,即3.35~4.75 mm、4.75~6.70 mm、6.70~9.50 mm、9.50~13.20 mm、13.20~16.00 mm,基于高精度三维扫描技术,获得五组单粒级颗粒的物理特性参数,并构建了基于球簇填充方法的矿石颗粒模型。研究表明：五种单粒级颗粒的体积、表面积、球形度均符合对数正态分布,其平均球形度基本相同,球形度中值为0.794;在进行填充时,采用球簇填充方法,填充球体数量越多,所表示的填充精度就越高,体积参数误差和主方向质量分布的平均参数误差越少,两者呈指数形式减小;当填充球体数量较多,大于30时,两误差参数值最大误差分别为3.4%和2.7%,为兼顾填充精度和数值计算时间,填充颗粒球体数量确定为30个。     

基于SHPB试验的磁铁矿石破碎特性与能量耗散研究

为掌握磁铁矿石在冲击载荷作用下的破碎特性,基于霍普金斯(SHPB)压杆装置,开展不同气压对磁铁矿石冲击压缩试验,探究磁铁矿石动态应变率和动态抗压强度与冲击气压的变化规律,解析磁铁矿石在高应变率下的破碎形态和能量规律。研究表明:随着冲击气压的增加,磁铁矿石动态抗压强度先增加后减小,冲击气压为0.6 Mpa时,动态抗压强度最大,其对应平均应变率为102.71s^-1;磁铁矿石平均应变率和峰值应变率均随着冲击气压均呈幂指数形式增加(εe=230.57p^1.46,εm=311.33p^1.81);进入入射杆的能量中,反射能所占比例为29.93%~57.95%,透射能所占比例为3.66%~25.11%,吸收能的能量利用率为36.09%~44.96%。冲击气压为0.5MPa时,磁铁矿石试样破碎效率最佳,能量利用率最高为44.96%。     

楔形压制铝基复合材料的显微组织及力学性能

采用喷射沉积制备SiCp/Al-Fe-V-Si复合材料坯料,采用楔形压制工艺对沉积坯料进行致密化处理,研究楔形压制工艺对复合材料孔洞、密度、SiC-Al界面和力学性能等方面的影响。结果表明,增大楔形压制压下量能有效改善材料的组织与性能;压下量小于45%时,沉积颗粒间、Al基体与SiCp之间仍存在微裂纹,冶金结合状况差,材料抗拉强度和伸长率较低;当压下量大于45%时,沉积颗粒之间、Al基体与SiCp之间的微裂纹弥合,界面结合改善,压制过程中SiC-Al界面处无明显的Al4C3脆性相生成;压下量继续提高,复合材料显微组织无明显变化,但SiCp分布更均匀。当压下量为50%时,材料抗拉强度增加至291MPa,伸长率提高到2.4%。     

压力和温升速率对摩擦提升机衬垫线膨胀系数的影响

针对矿井摩擦提升机高速恶性滑动工况,以准确获得摩擦提升机摩擦衬垫的热-应力场为目的,选用常用摩擦衬垫G为研究对象,在热机械分析仪(ZRPY-300)上开展研究,分析了不同压力(0~10N)和温升速率(1~5℃/min)对摩擦衬垫线膨胀系数的影响规律.研究结果表明:在一定压力和温升速率下,随着温度的升高,衬垫线膨胀系数逐渐增加,当温度升至120℃时,曲线发生转折并呈现逐渐减小的趋势;当达到195℃左右时,曲线发生第2次转折,出现了再次增加的现象;在温升速率一定时,压力越大,对其曲线变化的影响越明显;当压力一定时,温升速率的变化对其曲线的影响较为复杂.最后,通过多元回归的拟合,得到线膨胀系数、温升速率及压力间的定量关系,可为高性能衬垫的研究提供一定的基础数据.     

基于Lacey指数的球磨机介质分层行为研究

为弄清球磨机各运行参数对其内部介质分层行为的影响程度,本文针对球磨机运行时内部磨矿介质的轴向分层行为进行了研究。借助离散元工具及Lacey混合指数相关理论,进行了正交仿真实验,对介质填充率、筒体转速率、提升条数量和提升条迎球较面角度四个参数对介质分层的影响进行了研究,得出结论：对球磨机内介质分层行为影响最大的因素是球磨机筒体内提升条数量,球磨机转速率和介质填充率次之,影响最小的因素是提升条冲击面角度。当筒体转速率为67 RPM、提升条数量为0个、提升条角度为55°时,筒体内的介质颗粒的混合效果最差,颗粒分层行为最明显。