多辊筒棒磨机结构设计及其应用研究

作     者：陈骞 

作者单位：湖北工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：吴春凌;陈水胜

授予年度：2020年

学科分类：081901[工学-采矿工程] 0819[工学-矿业工程] 08[工学] 081104[工学-模式识别与智能系统] 0811[工学-控制科学与工程] 

主      题：多辊筒 棒磨机 结构参数 磨矿性能 多目标优化 

摘      要：磨矿作为选矿过程的重要工序,实现了矿石有用成分全部或大部分的单体分离,满足了选别作业的粒度要求。本文结合工程实际,提出了一种多辊筒棒磨机,采用基于改进遗传算法的多目标磨矿过程工艺参数优化方法,开展相关实验研究,本文主要内容包括:1.通过分析选矿粉磨工艺和设备的工艺特点,提出了一种多辊筒棒磨机,结合工程实际设计了主要结构及参数,并用SolidWorks建立三维模型。2.棒磨机机械性能仿真研究,用ANSYS Workbench对该机的研磨筒和拖动辊进行了有限元分析,结果表明,该机的关键零部件的静力学和动力学性能指标均能满足磨矿的工况要求,特别是为选取棒磨的转速范围提供了理论依据。3.磨矿工艺多目标优化研究,通过磨矿过程的多级递阶结构,确定了与磨矿性能相关的系统变量,通过量纲分析法获得反映磨矿过程特征的相似准数群及其函数关系,建立多辊筒棒磨机磨矿性能评价模型。然后结合实验记录数据,利用回归分析法辨识数学模型中的未知参数,建立了表征磨矿性能的系统数学模型。最后结合实际生产过程中的条件约束,建立了多目标优化模型,利用改进的遗传算法对多目标优化模型进行了求解,得到PARETO解集,并采用TOPSIS多目标决策分析方法,从求解集中选出一组最佳解,即多目标最佳工艺参数组合为:比给料0.529,给矿粒度-2.046mm,介质填充率44.28%,矿浆浓度68.7%,转速率83.26%。4.实验验证,结合某选矿厂生产情况,选用与本文相似结构的棒磨机,根据厂家现行的工况参数与本文设定的多目标优化参数进行对比试验,对磨矿性能进行验证。结果表明:优化后,生产转化率提高了6.17%,能源利用率提高了4.77%,产物的均一性指数增大了1.237,棒磨机的综合磨矿性能得到改善,提升了磨矿产物的品质。结论:提出的多辊筒棒磨机结构符合设计要求,基于改进遗传算法的多目标磨矿工艺参数优化结果,在工程实际应用中,能有效改善多辊筒棒磨机的磨矿性能,可以满足多批量、多品种、高效率的选矿需求。