基于EDEM振动床面振动参数的研究分析

为了研究振动床面振动参数对物料质量流率的影响以及抛掷强度对颗粒群速度分层的影响,通过EDEM软件对振动床面的振动参数进行模拟分析。结果表明,物料的质量流率与振幅、频率均呈近似线性关系,与振动方向角呈非线性关系,且振幅、振动方向角和频率对物料质量流率的影响程度逐渐减小。颗粒群的速度沿高度方向呈梯度分布并且随抛掷强度的增大而增大,越靠近床面物料的返混区域受抛掷强度的影响越明显。     

锤式破碎机的锤头及反击式破碎机板锤对单块岩石的碰撞

本文介绍了锤式破碎机的锤头及反击式破碎机的板锤对单块脆性球状物料碰撞的理论分析。获得了在破碎过程中锤式破碎机的锤头碰撞后角速度的变化、锤头及反击式破碎机转子的能量减少、被破碎物料颗粒的能量增加和系统能量消耗的各种关系,阐述了这些关系成立的必要条件。本文也介绍了四种岩石物料在碰撞速度为0～70米/秒范围内的恢复系数(包括样块未破碎及已破碎的情况)的各种研究方法和结果。现已发现:碰撞速度较小时恢复系数的值是个常数;碰撞速度增大到物料发生破碎时恢复系数的值则减小;碰撞速度继续增大到使物料破碎成较多的颗粒时恢复系数的值则接近于零。因此,计算锤式破碎机及反击式破碎机的工作参数时,恢复系数的值可当作零来处理。     

激振力偏离质心的振动床面数值模拟与研究

为了研究直线激振力偏离质心时振动床面的工作状态,从动力学分析入手,建立了直线激振力偏离质心时振动床面的力学模型,计算了转动角|结合EDEM,模拟了激振力通过质心、质心前方和质心后方三种情况的振动给料过程,得出并分析了不同情况对应的物料质量流率和颗粒对床面的压力。结果表明：激振力通过质心前方时对比通过质心时,出料端振幅上升,物料运行速度整体加快,并且床面压力分布更均匀,对入料端压力减小,有利于振动给料过程和延长床面寿命,与激振力通过质心后方时的情况相反。     

我国煤炭港口振动给料机的研究分析

为了研究我国煤炭港口两类常用的振动给料机的性能特点,从颗粒在振动床面上的受力分析入手,获得物料滑行、跳跃和静止的始终分界点,利用解析及几何方法,求出物料运动平均速度;根据给料机的实际结构尺寸,确定了最大给料粒度、最大给料量、几何安息角和功率效率、面积效率、体积效率。研究结果表明,在振动强度相同条件下,振动给料机床面上颗粒速度大约为活化给料机上颗粒速度的2倍之多;振动给料机的入料粒度、料层厚度、给料量均大于活化给料机,对流动性好的物料前者的自锁能力大于后者;振动给料机的功率效率、体积效率、面积效率和投资效率都比活化给料机高。     

工作参数对立轴冲击式破碎机物料颗粒破碎过程的影响研究

为了提高立轴冲击式破碎机的破碎效率，研究了破碎机内进料速度和转速对物料颗粒运动状态及碰撞情况的影响。首先，建立立轴冲击式破碎机破碎系统仿真模型，分析工作参数对破碎腔内物料颗粒运动速度的影响；其次，采用网格划分方法，揭示转速与进料速度对物料颗粒群碰撞能量和碰撞次数的影响；最后，通过建立碰撞能量损失谱，揭示碰撞能量与碰撞次数之间的关系。结果表明：转速和进料速度对立轴冲击式破碎机内物料颗粒的运动状态有重要影响；破碎腔内物料颗粒平均碰撞能量损失与转速之间呈现良好的正相关线性关系，同时平均碰撞能量损失随进料速度的增大而逐渐降低；应选取合适的转速控制破碎腔内的高能碰撞次数；冲击作用对矿石的破碎起重要作用；当转速和进料速度分别为1400 r/min和50 kg/s时，立轴冲击式破碎机破碎效率最佳。     

BS2.5×6博后筛在北宿煤矿的应用与评价

BS2.5×6博后筛采用大振幅、大振动强度、低频率的新工艺。其筛分过程不同于普通物料筛分,它没有分层过程,只有松散和透筛,颗粒与筛网之间单颗粒碰撞,不象普通筛分那样物料整体运动,大振幅和激振强度的增加,加快了物料与筛面间的运动速度,物料筛分的过程。     

弹道式煤矸分选中煤矸石恢复系数的数值计算

为使弹道式煤矸分选技术更方便用于实际生产,解决煤和矸石恢复系数实验测量不便的问题,通过对煤和矸石与反弹板接触过程的分析,采用线性阻尼接触过程模型对碰撞振动过程进行研究,得到煤和矸石与钢质反弹板碰撞恢复系数的数学表达式;并分析了影响恢复系数的因素,绘制出二者的关系曲线.     

颗粒筛分过程的三维离散元法模拟

基于软球干接触模型对直线振动筛面上颗粒群的筛分过程进行了三维离散元法(DEM)的模拟研究,分析了振幅、振动强度、振动方向角、筛面倾角对筛面颗粒群的平均运动速度及动态筛分效率的影响规律。结果表明,振动筛面颗粒群的运动状态具有很大的随机性,其稳态平均速度与振幅、振动强度及筛面倾角之间为线性关系,而与振动方向角之间为非线性关系。当振动方向角为45°时,颗粒群稳态平均速度最大。在筛分过程中,物料颗粒的筛分效率是动态变化的,并随着振幅及振动强度的增加而增大,但当振动强度增大至3.3时,效率反而降低。筛分效率受振动方向角的影响较小,而随着筛面倾角的增大而减小。     

基于运动分析和仿真的井下弹道式煤矸分选研究

介绍了一种新型井下煤矸分选方法——弹道式煤矸分选.通过对斜碰撞过程中原煤(混矸)球的运动分析,推导出基于碰撞恢复系数的物料块反弹距离公式.运用计算机仿真对理论推导结果进行验证,并分析了理论推导结果和仿真结果出现差异的原因.     

ZS-2540×1200型电磁振动给料机厚料层颗粒的运动仿真

为了探究ZS-2540×1200型电磁振动给料机的物料颗粒在厚料层状态下的运动规律,基于离散单元法,分别对厚料层和薄料层状态下该给料机输送过程中的物料颗粒运动进行仿真。仿真结果表明:两种状态下的物料颗粒运动有所不同,薄料层的物料颗粒呈持续跳跃运动规律,而厚料层底部局部颗粒运动出现较大波动,中上层颗粒运动较为平缓,无明显波动且呈蠕动状态;厚料层的物料颗粒运动的动力源在自下而上能量传递过程中,颗粒相互碰撞使能量被耗散出现衰减,而底层物料颗粒运动受到了上层物料颗粒的压迫,导致不同高度颗粒的运动规律出现差异。仿真结果为电磁振动给料机的维护及优化设计提供了参考。     

溜井放矿颗粒运动特征分析的离散元方法

为了解溜井内颗粒物料运动特征，利用颗粒离散元方法和Hertz-Mindlin非线性接触模型，考虑井壁形貌特征和溜放矿块粒级组成，建立了井壁起伏差服从正态分布的非光滑井壁溜井和铲运机球形随机颗粒群放矿数值分析模型，用该模型对溜井不同区段内颗粒群碰撞及运动规律统计特征展开了分析。结果表明：①颗粒对溜井壁的碰撞源于颗粒脱离铲斗时速度的不一致性，碰撞自井口开始至井深-18~-30 m处达到碰撞频数最高值；②颗粒碰撞频发区为井口以下至2/3井深，该区域内颗粒的平均速率低且变化较小，井壁受损程度主要受颗粒对井壁碰撞频数影响，此后颗粒平均速率快速增长；③铲斗翻转速度对颗粒碰撞井壁的频数和平均速率的影响不明显，减缓铲斗翻转速度致使颗粒对井壁的碰撞集中区域下移；④井壁两侧受碰撞的频数变化受井壁起伏差影响较大，且碰撞总频数随井壁起伏差的增加而增多。     

全方位行星式球磨机离散元仿真与试验对比研究

应用离散元仿真和实际研磨试验的方式,研究了全方位行星球磨机介质和物料的碰撞特性,验证了在离散元碰撞模型中同时引入球磨介质和被研磨物料的可行性。结果表明,随着行星盘的翻转,磨罐内研磨介质及物料的分布状态随行星盘的翻转发生周期性变化;球磨介质对于物料颗粒的研磨破碎作用大于冲击破碎作用;无量纲化处理后新增比表面积和总碰撞能损失的相关系数为0.99841,离散元仿真和实际研磨试验结果反映出的研磨效果随转速变化的趋势相近。     

宽粒级煤炭颗粒在三相流化床中的分选实验研究

拓宽浮选粒度上限是浮选领域挑战的难题之一。应用三相流化床技术,在上升水流中引入气泡流,对比有无气泡对煤炭颗粒床层膨胀度的影响,得出气泡流的引入能够加强低密度颗粒的流化。并在单独上升水流、上升水流+气泡流和上升水流+气泡流+捕收剂(煤油)3种水流条件下,进行煤炭分选实验。结果表明,气泡流的引入,能够大幅减少低密度级颗粒悬浮所需的上升水流速度,气泡流对低密度级颗粒的影响强于高密度级,气泡的存在强化了颗粒密度、弱化了粒度对分选的影响;在上升气泡流中添加捕收剂后,低密度级颗粒与气泡形成颗粒-气泡结合体,低密度级颗粒便能够在较低的上升水流速度下进行分选,低速上升水流稳流度较低,保证了大颗粒与气泡的稳定性。添加捕收剂后,各粒级颗粒分选所需上升水流速度较为接近,各粒级精煤灰分在10%左右。     

基于LBM-DEM耦合模型的多孔射流喷动床内流动特性

研究喷动床内颗粒的流动特性对于喷动床的设计和优化具有重要意义。基于格子Boltzmann方法 (LBM)-离散单元法(DEM)的数学模型,综合考虑固体运动对流场的影响,气相采用修正后的格子Boltzmann方程计算,颗粒-颗粒以及颗粒-壁面之间的碰撞采用离散单元法软球模型,颗粒所受气体曳力采用Gidaspow曳力模型,流固耦合基于牛顿第三定律,从介观角度深入剖析了多孔射流稠密气固流化床内流动机理。采用Fortran语言编程对上述模型进行求解,通过复现气泡在鼓泡床中的演化过程,有效验证了LBM-DEM耦合模型的准确性。研究了单喷口系统与多喷口系统在不同射流速度下的空隙率、颗粒拟温度、床层膨胀高度以及颗粒动能与势能等典型参数变化。结果表明:单喷口射流气速增加时,气体对颗粒的携带能力增强,喷泉区扩大,床内空隙率分布增大,速度脉动变大,颗粒拟温度升高,床层膨胀高度提高;而在多喷口系统中,相邻喷口间存在较强的横向扰动,在床层底部喷泉区出现明显射流合并,位于中心射流区域的颗粒获得较高动量,喷口数的增加使得床层膨胀高度提高27.50%,时均空隙率范围扩大,颗粒拟温度升高,且射流合并高度随喷口数量的增加而降低28.57%,颗粒势能增加66.07%,动能减少48.48%。以上分析结果表明基于修正格子Boltzmann方法与离散单元法相结合的耦合模型可以作为分析稠密气固两相流内在机理的有效工具。     

流化床选择性排渣的实验研究

根据流态化分选和终端速度差异分选原理,提出了一种采用不均等配风的选择性排渣的方法,搭建了流化床选择性排渣的可视化冷态实验台,研究了压力分布、流化风速、床料粒径分布对排渣分选效果影响。结果表明:不均等配风时,由床内压力分布特点可知床内颗粒存在循环流动特点;当高风速与低风速的比值越大,其对颗粒度分选效果越好;在相同的高风速与低风速比之下,随床内细颗粒比例的增加,由于粗细颗粒的混合程度增加,分选效果会变差;不均等配风的排渣方式能够实现对细颗粒的分选。     

精锐微泡浮选机强化微细粒浮选的机理与实践

微细矿粒质量小、动能低,与气泡的碰撞概率低,难以和气泡发生矿化反应,制约了微细粒矿产资源的回收.精锐微泡浮选机利用矿浆的高速射流生成负压,被负压吸入的空气与射流矿浆剧烈搅拌形成微小气泡,同时水力空化作用产生纳米泡,大大提高了气泡与矿粒碰撞附着几率.工业应用数据表明,精锐微泡浮选机对微小气泡的矿化和细粒矿物的浮选有特殊的...     

液固流化床内颗粒自由沉降末速的试验研究

对液固流化床内粗煤泥的自由沉降速度进行了研究,建立了液固流化床试验系统,通过对流化床内雷诺数和自由沉降末速等参数的测试计算,得出如下结论:在物理模型中,阿连公式是粗煤泥颗粒沉降末速的合适公式,而在经验模型中,斯万森公式与实测值最接近;粒度和密度是影响颗粒沉降最主要的两个因素,随着粒度和密度的增大,自由沉降的不规律性越强,物理模型及经验模型所得出的自由沉降计算值与实测值的差距也增大。     

露天矿平硐溜井井壁初始碰撞位置理论计算

露天矿山平硐溜井运输系统中,矿石在溜井壁上的初始碰撞破坏较大,确定矿石的初始碰撞位置对于井壁的防护具有重要意义。根据运动学理论,建立矿石运动模型,以某露天矿为例,分析碰撞恢复系数、滑移滚动摩擦系数和临界系数对初始碰撞位置的影响,基于伪随机算法,确定初始碰撞位置的范围。结果表明：随着法向恢复系数、滚动滑移摩擦系数增大,切向恢复系数、临界系数减小,初始碰撞位置距井口的距离变大,滚动滑移摩擦系数是影响初始碰撞位置的主要因素;运动状态的改变对于初始碰撞位置的影响较小;碰撞范围内初始碰撞位置的分布符合指数分布,距离井口6～9 m范围内的井壁需要重点防护。     

铁矿粉流态化还原过程黏结机理分析

为探究常压下铁矿粉颗粒在流化床中进行还原时的颗粒间黏结失流情况,指导用流化床还原铁矿粉的工业化应用,以澳大利亚某铁品位为61.42%、颗粒粒径为0.63~1.0 mm的铁矿粉为原料,添加与铁矿粉质量比为2%的MgO粉末,在还原温度为923～1 023 K、H²与CO体积比为4∶1的混合气体为还原气体、还原气体线速度为0.6 m/s、还原时间为60 min条件下,考察铁矿颗粒在流化床中还原时的受力情况。结果表明：颗粒在流化床中的存在状态主要受气体对颗粒的曳力、颗粒间的黏结力以及颗粒自身重力作用的影响。颗粒在竖直方向上所受向上的合外力大于零时,处于流化状态;合外力等于零时,铁矿粉处于临界黏结状态;合外力小于零时,处于黏结失流状态。温度相同时,颗粒间黏结力随着固体桥半径增大而增大;当固体桥半径相同时,高温条件下颗粒间的黏结力比低温条件下要大,黏结失流的临界固体桥半径范围为82~106 nm。     

Effect of particle properties on particle percolation behaviour in a packed bed

Spontaneous inter-particle percolation is a very important phenomenon related to the mixing/segregation of particulate materials. Many studies have been conducted to understand the mechanisms governing the percolation behaviours in the past. However, previous work has a lack of systematic investigation on the effect of particle properties. In this work, a layer of small particles passing through a packed bed under gravity is analysed by means of the discrete element method. Percolation behaviour in terms of percolation velocity and radial dispersion is studied. The effect of percolating particle properties, including sliding friction and damping coefficients between percolating and packing particles, density and diameter ratios of percolating to packing particles and Young’s modulus of percolating particles, on the percolation behaviour is considered. It is observed that the damping coefficient and diameter ratio are the two dominant parameters that significantly affect the percolation behaviour. In particular, increasing the damping coefficient or decreasing the diameter ratio would increase the percolation velocity and decrease the radial dispersion. The sliding friction coefficient, Young’s modulus and density ratio have limited effects on the percolation behaviour. Two formulas have been, respectively, proposed to describe the dependences of percolation velocity and interaction force between percolating and packing particles on damping coefficient and diameter ratio.