基于离散元的大型半自磨机筒体衬板磨损分析

半自磨机是半自磨-球磨流程中的核心设备,其筒体衬板的使用寿命及更换次数对选矿厂的作业率和运行成本影响很大。针对一台大型半自磨机筒体衬板磨损状况进行考察,用离散元法计算了衬板表面的颗粒运动,从运动分析及衬板制造工艺角度着手,综合分析了衬板磨损原因,并对提高衬板使用寿命提出了相应的对策。     

半自磨机磨矿过程的模拟研究进展

半自磨机(SAG)凭借流程短、易操作和成本低的优势,近年来在一些大型选矿厂的磨矿环节得到了广泛应用。半自磨机磨矿过程由于矿料之间复杂的相互作用而表现出广泛的动力学特性和流体特性。 利用工业试验对磨矿过程开展研究成本高且难度大,而模拟方法能够可视化分析矿料运动特点,便于揭示并掌握磨矿过程规律。离散单元法(DEM)、光滑粒子流体动力学(SPH)和计算流体动力学(CFD)是目前主要的半自磨机磨矿过程研究方法。本文介绍了三种方法的基本原理及模型耦合过程,对比并总结了不同方法的适用性。在此基础上重点回顾了不同模拟方法对半自磨机磨矿过程中矿料运动状态和衬板磨损及优化两个方面的研究进展,并展望了未来可能的研究方向。     

湿式半自磨机衬板的改进

我公司选矿设计能力年产33万t原矿，分两个相同系列，单系列采用1台MZSФ4000×1400湿式半自磨机与FX-350旋流器组成一段闭路磨矿流程，投产后一个月即达到设计．生产能力1000t／d，磨矿细度-200目达到58％以上，铁精矿品位达到65％以上，基本满足市场铁精矿质量要求，但运行两个月后，固定筒体衬板扁头螺栓M36×140接二连三断裂，筒体外部断裂螺栓及螺母在断裂后激射而出，力量极大，十分危险，严重影响安全生产，经停车检查，自磨机格子板，端衬板磨损较轻，而筒体衬板提升条部分磨损较为严重，螺栓崩断原因是由于筒体衬板在钢球及矿石的冲击下，严重起拱变形，致使螺栓崩断，经统计此时两台自磨机正常运转l308h，处理矿量49050t。     

基于DEM的大型半自磨机操作参数研究

通过离散元数值模拟方法对大型半自磨机进行了仿真模拟,研究了转速率,填充率,钢球直径对衬板磨损厚度、法向与切向累积接触能量、磨机有效功率的影响。通过模拟结果分析发现发现磨机有效功率随着磨机转速的增大呈先增大后趋于平缓的趋势,填充率为25%时的法向累积接触能量明显高于其他填充率,衬板磨损程度最大,而钢球直径对磨机的有效功率影响不明显,直径为125mm时衬板的磨损程度最高。     

基于离散单元法的半自磨机工作参数研究

通过离散元软件EDEM建立了半自磨机的载荷动力学仿真模型,分析了半自磨机筒体内部载荷颗粒流动行为以及工作参数对磨矿性能的影响。EDEM模型直观地说明了转速率和衬板形状对载荷运动形态的影响,通过对衬板高度(50²00 mm)、转速率(50%200 mm)、转速率(50%¹10%)、直径为5 m的磨机进行仿真,得出了随着转速率和衬板尺寸的增加磨机的功率会随之增加、且当转速率达到0.8左右时半自磨机的功率会逐渐下降的结论,验证了在磨矿作业时功率低利用性特点,这些均显示了离散元在分析和改进半自磨机工作参数方面的优越性。     

半自磨机顽石作为介质在实验室小型磨机中的磨损与磨矿规律研究

本文对利用大量堆积的半自磨机顽石作为介质在实验室小型磨机内的磨损和磨矿规律进行了研究。针对来自于江西铜业集团银山矿业的样品和顽石,开展了单独顽石自身损耗的试验研究和顽石的磨矿效果试验研究,包括：磨矿时间、充填率、磨矿浓度和顽石大小等条件试验。试验结果表明：半自磨机顽石可以作为介质在磨机内使用,其损耗量相比较于传统钢球的损耗量(大约0.05%)是较大的,一般为1-2%之间。顽石的磨损率随着时间基本呈现线性增加的关系,随着充填率先增加后减小,在40%充填率时达到最大磨损,随着浓度也是先增加后减小,随着顽石尺寸增大而急剧增加。磨矿细度随时间的趋势呈现刚开始增加很快,过了20 min后趋势基本变平缓,在30%-70%充填率之间呈现逐步下降的趋势,随浓度增加呈现先上升后下降趋势,在60%浓度时达到最大细度,同时过粉碎粒级(-10μm)含量也达到最大,随顽石尺寸增大呈现先上升后下降的趋势,-40 30 mm大小的顽石磨矿效果是最好的。同时,在不同条件下的最终产品粒度曲线基本相似,-0.125 0.045 mm粒级的磨矿速率是最大的。     

基于EDEM和ANSYS耦合方法的半自磨机波形衬板的设计研究

将EDEM与ANSYS耦合,对波形衬板的等效应力及其分布进行了研究,解决了EDEM软件可视化性能差,处理步骤繁琐的问题。从静力学分析过程中得到了原始波形衬板的应力分布。结合静力学分析结果,设计出了新型波形衬板,即在原始波形衬板主提升条的两侧各添加一个辅助提升条,辅助提升条的尺寸为主提升条的1/3。采用Archard wear磨损模型对比分析了新型波形衬板和原始波形衬板的磨损量,发现新型波形衬板在耐磨性能方面有较大的提升,同时验证了设计方法的正确性。     

变速半自磨机

转速可调的半自磨机可为工艺和设备维护带来好处。对所使用的特定的磨矿设备，磨机转速变化对其实用性影响不大，或稍稍提高，或稍稍降低。开发了几种监测负载体积的方法，几种算法已用到磨机给料速率和磨机转速控制中。对实现磨机变速的各种方法的优点和措施进行了考查和比较。     

半自磨机给料小车溜槽衬板优化及实践北大核心

给料小车是半自磨机重要组成部分,给料小车溜槽衬板的使用寿命直接影响半自磨机的运转率,延长溜槽衬板的使用寿命是非常必要的。离散元法主要用于矿石粒度减小过程的设备仿真,模拟的设备既包括颚式破碎机、圆锥破碎机、半自磨机、球磨机等主要设备,也包括矿仓、皮带机和转运溜槽等辅助设备。以某半自磨机给料小车溜槽衬板为例,采用离散元方法对溜槽衬板结构进行分析及优化,结合现场使用情况,设计合理的溜槽衬板结构,并参照离散元分析,对溜槽衬板的磨损机理进行分析,优化溜槽衬板选材。采用结构与选材优化结合的方式提升给料小车溜槽衬板的使用寿命。     

基于EDEM的半自磨机衬板方案对比研究

结合磨机实际运行特性,通过离散元软件EDEM建立了半自磨机的计算模型,实现对磨矿过程的模拟;分析了在转速、填充率及矿浆颗粒均相同的条件下,不同衬板排数及衬板截面对磨机性能的影响。结果表明,衬板排数对整机功率的影响较小,排数增加可以减小衬板的磨损,延长使用寿命。该研究结果可为半自磨机衬板排数等参数的选择提供理论依据。     

半自磨机磨球充填率预测研究

为了在磨矿实际生产中实时掌握半自磨机内磨球的充填率,以磨球磨损动力学理论为基础,推导出了磨矿生产条件下磨球在半自磨机内磨球充填率的计算公式,并给出了磨球速率指数的测定方法。利用该公式,按照磨球的耐磨性、半自磨机的有效容积、日补加钢球的数量及其直径、排矿格子板格子孔尺寸可以对磨球的充填率进行计算。将该公式运用于磨矿生产,很好地预测了半自磨机内钢球的充填率,这对于半自磨机磨矿生产中确定补加钢球数量以及评价钢球耐磨性具有重要的指导意义。     

武山铜矿半自磨机自动控制系统的应用实践

武山铜矿半自磨机所处理的矿石来自南、北2个矿体,矿石矿物组成、尤其是可磨性存在较大差异,导致半自磨产品同时存在过磨和欠磨现象,且磨机“涨肚”现象时有发生、磨矿介质消耗量大,严重影响流程和生产指标的稳定,以及企业经济效益的提高。为了解决这些问题,武山铜矿自主设计、研发并应用了半自磨机自动控制系统。生产实践表明,半自磨机自动控制系统的应用改善了半自磨机的磨矿效果,稳定了生产流程,提升了经济技术指标,取得了较好的效果。     

半自磨工艺对湿式自磨机衬板的影响及改进

对硬度大的矿石，采用半自磨生产工艺，能提高自磨机台时处理能力。但磨机衬板磨损中、后期起拱变形、断裂，使用时间剧减，影响生产。对磨机衬板进行改造，延长使用寿命，降低成本，效果明显。     

基于TRIZ理论的半自磨机衬板设计研究

磨机筒体衬板结构影响着磨机的工作效率,同时对衬板寿命也有一定的影响。运用TRIZ理论对衬板结构进行系统分析和创新设计研究,提出了半自磨机衬板变截面、不等厚、双金属复合、分体式衬板等结构的设计方案,并取得实践应用,其分析方法可用于指导半自磨机衬板结构的优化设计。     

半自磨机简体衬板结构设计比较

作为易损件的磨机衬板,在满足产量、节约功耗的前提下,增加衬板的寿命一直是设计的重点.针对某半自磨机的筒体衬板设计情况,通过MillTraj软件模拟了初设衬板的钢球轨迹模型,优化了衬板截面参数,同时论述了不同筒体衬板形式的结构特点,为半自磨机衬板的结构优化设计提供了参考.     

一种半自磨机筒体衬板的优化设计

阐述了矿用半自磨机衬板的设计要素对磨机衬板使用寿命的影响,利用衬板模拟专业软件与离散元分析软件(EDEM)分析了一种半自磨机衬板的结构特点,并进行了优化设计。对优化后的结构重新进行了分析,实际投产后衬板的使用寿命显著增加,达到了预期的目的。