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纳米陶瓷球在立式磨机中的磨矿性能研究

纳米陶瓷球在立式磨机中的磨矿性能研究

作者：廖宁宁江西理工大学

学位级别：硕士

中国乃至世界的矿产资源开发正朝着“贫、细、杂”发展。这些矿产资源需要细磨或者超细磨才能实现矿物的单体解离。立式磨机逐渐取代球磨机作为细磨设备。细磨常用钢球作为磨矿介质,钢球磨矿能耗高且产生铁质污染。纳米陶瓷球是一种新... 详细信息

中国乃至世界的矿产资源开发正朝着“贫、细、杂”发展。这些矿产资源需要细磨或者超细磨才能实现矿物的单体解离。立式磨机逐渐取代球磨机作为细磨设备。细磨常用钢球作为磨矿介质,钢球磨矿能耗高且产生铁质污染。纳米陶瓷球是一种新型能量利用率高的磨矿介质。本文采用纳米陶瓷球、钢球作为磨矿介质,在一元/二元矿物体系中以磁铁矿、石英、二元混合矿物作为磨矿物料,探讨了磨矿产品粒度分布和能耗特征。最后采用实际铁矿石进行验证。本文得出以下结论:相同的磨矿细度下,随着纳米陶瓷球直径的减少,磁铁矿、石英、二元混合矿物、实际铁矿石的比能量先减小后增大,在15mm的纳米陶瓷球的比能量最低。在相同的比能量时,随着纳米陶瓷球直径的减少,磁铁矿、石英、二元混合矿物、实际铁矿石磨矿产品的新生合格粒级含量也是先增大后减少,15mm的新生合格粒级含量最大。因此15mm的纳米陶瓷球磨碎能力最强。在相同的比能量时,纳米陶瓷球与等质量钢球相比,磁铁矿、石英、二元混合矿物、实际铁矿石磨矿产品的新生合格粒级含量都更多,因此纳米陶瓷球的比等质量钢球磨碎能力更强。在相同的磨矿细度时,纳米陶瓷球比等质量钢球的比能量低,纳米陶瓷球是一种能耗利用率高的细磨介质。二元混合矿物受到组分矿物硬度的影响。磁铁矿的能量分配因子大于1,石英的能量分配因子小于1。磁铁矿的比破碎速率较大,石英的比破碎速率较小。二元混合矿物的磨矿过程为不均匀磨碎。硬度小的磁铁矿优先磨碎,硬度大的石英对硬度小的磁铁矿起到助磨作用。因此,软硬矿物的磨碎过程中存在选择性磨碎。纳米陶瓷球比等质量钢球的磨矿性能好,纳米陶瓷球是一种立式磨机中新型的节能磨矿介质,具有较好的应用前景。

关键词：纳米陶瓷球立式磨机磨矿性能粒度特征能耗特征

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纳米陶瓷球在卧式磨机中的磨矿性能研究

纳米陶瓷球在卧式磨机中的磨矿性能研究

作者：雷阿丽江西理工大学

学位级别：硕士

在磨矿过程中通常会出现过矿物颗粒过粉碎的情况,矿物颗粒的过粉碎会给浮选目的矿物带来难度,随尾矿而流失的目的矿物则变成损失的资源。而对矿物的过粉碎也会带来电耗、能耗的增加等对选厂发展不利的因素,因此采取一定的措施来降低磨... 详细信息

在磨矿过程中通常会出现过矿物颗粒过粉碎的情况,矿物颗粒的过粉碎会给浮选目的矿物带来难度,随尾矿而流失的目的矿物则变成损失的资源。而对矿物的过粉碎也会带来电耗、能耗的增加等对选厂发展不利的因素,因此采取一定的措施来降低磨矿过程中矿物过粉碎程度,如更换磨机类型,使用新型磨矿介质,调整磨矿浓度等操作。本论文以-0.3mm的磁铁矿和石英纯矿物、磁铁矿:石英按质量1:1混合的二元混合矿、三种实际矿石为研究对象,分析了在不同球径(Φ25mm、Φ20mm和Φ15mm)纳米陶瓷球磨矿下,单元矿物/二元混合矿/实际矿石的磨矿能耗特征及磨矿产品细度特征,以及以及二元混合矿中的选择性磨矿行为,等质量转换Φ16mm钢球和Φ20mm陶瓷球磨矿下单元矿石/二元混合矿/实际矿物的磨矿行为特征,主要包括产品整体细度t、新生-0.075mm、新生合格粒级(0.075.01mm)以及过粉碎粒级含量分析,采用能量分配因子表征二元混合矿中各组分磨矿产品与能量的关系,并建立过粉碎粒度模型。通过上述分析得出了以下规律:(1)对-0.3mm的磁铁矿和石英纯矿物、磁铁矿:石英按质量1:1混合的二元混合矿及三种实际矿石,Φ20mm陶瓷球磨矿时更节能,且磨矿产品合格粒级含量比其他两种球径陶瓷球高。(2)二元混合矿磨矿行为取决于二元混合矿中磁铁矿组分,磁铁矿比石英更容易破碎。二元混合矿中不仅发生球介质对磁铁矿的选择性磨矿作用,且石英会促进球介质对磁铁矿的被磨碎作用。能量分配因子S的大小证明混合矿中分离组分细度的大小。(3)对于硬度越大的矿物磨矿,等质量转换纳米陶瓷球在能达到钢球磨矿效果的同时,更加节能,且过粉碎程度更低。(4)计算出纳米陶瓷球磨矿下,磁铁矿/石英/二元混合矿磨矿产品新生过粉碎粒度模型。该模型能拟合并预测过粉碎含量的分布。通过上述规律,纳米陶瓷球可作为未来磨矿中的有效降低过粉碎程度的研磨介质。

关键词：纳米陶瓷球球磨机磨矿性能能耗特征细度特征

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大型半自磨机磨矿性能仿真及参数优化

大型半自磨机磨矿性能仿真及参数优化

作者：付开进吉林大学

学位级别：硕士

半自磨机是选矿作业的主要设备之一,其“大型化”已成为磨矿设备的主要发展趋势。针对大型半自磨机实际生产过程中存在的较高功耗、钢耗问题,本文基于国家自然基金项目(NO.51265020)“多场耦合条件下中空轴式重载静压轴承设计理论与方法... 详细信息

半自磨机是选矿作业的主要设备之一,其“大型化”已成为磨矿设备的主要发展趋势。针对大型半自磨机实际生产过程中存在的较高功耗、钢耗问题,本文基于国家自然基金项目(NO.51265020)“多场耦合条件下中空轴式重载静压轴承设计理论与方法”,运用离散元方法,对大型半自磨机的磨矿性能进行了研究,并对工作参数进行了优化。主要研究内容如下:(1)建立了大型半自磨机离散元模型,得到筒体最外层单个介质脱离角和上升高度值。结合介质运动理论,计算得出脱离角和上升高度的理论结果,并将理论计算结果与仿真结果进行了对比。结果表明仿真值与理论值误差较小,验证了离散元模型的合理性。(2)通过试验测试,得到不同钢球填充数量的运动轨迹。建立了试验磨机离散元等效模型,并对钢球运动轨迹进行了模拟,将试验测试结果与等效模型的离散元仿真结果进行了对比分析。结果表明试验与仿真得到的钢球运动轨迹较一致,验证了等效离散元模型仿真分析的合理性,进而验证了将离散元软件EDEM应用于大型半自磨机磨矿性能仿真分析的可行性。(3)结合颗粒累积破碎模型和衬板磨损模型,研究了不同工作参数(转速率、填充率、衬板高度、倾角、数量)对介质运动状态、功率、钢球与矿料的有效碰撞次数和衬板最大磨损高度的影响规律,获得工作参数的较优取值范围。(4)基于均匀设计方法,对工作参数进行了优化分析。建立了25组仿真方案,通过二次多项式逐步回归分析和方差分析,得到了参数与评价指标间的数学模型,并进一步得到每一指标下的最佳工作参数组合。结果表明磨矿性能评价指标分别取最优值时,最佳工作参数组合并不一致。(5)基于层次分析法,建立了磨矿性能的综合评价数学模型。通过判断矩阵的构造与一致性检验,结合不同层次结构的相对重要性权值计算,得到了综合评价指标下的最佳工作参数组合,并与原工况结果进行了对比。结果表明当转速率为84%、填充率为35%、衬板数量为52、高度为200 mm和倾角为35°时,比功率、钢球与矿料有效碰撞次数分别提高了10.78%、15.47%,衬板最大磨损高度值降低了10.81%,综合磨矿性能提高了17.25%。本文结合均匀设计法和层次分析法,对半自磨机工作参数进行了优化分析,有效改善了磨机磨矿性能,为大型半自磨机磨矿性能的研究提供了参考依据。

关键词：大型半自磨机离散元磨矿性能层次分析参数优化

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矿物颗粒形状对球磨机磨矿性能的影响

中国粉体技术 2013年第2期19卷 70-73页

作者：李鸿程董为民赵德化康贵荣昆明理工大学机电工程学院云南昆明650093 北方铜业股份有限公司山西运城043700

为了探究矿物颗粒形状对球磨机研磨作业的影响机制,运用离散单元法,采用球体和由球形颗粒凝聚而成的正四面体、平行六面体矿物颗粒模型,数值模拟球磨机的磨矿过程,分析矿物颗粒形状对运动形式、碰撞形式以及球磨机磨矿性能的影响。结果... 详细信息

为了探究矿物颗粒形状对球磨机研磨作业的影响机制,运用离散单元法,采用球体和由球形颗粒凝聚而成的正四面体、平行六面体矿物颗粒模型,数值模拟球磨机的磨矿过程,分析矿物颗粒形状对运动形式、碰撞形式以及球磨机磨矿性能的影响。结果表明,矿物颗粒形状对球磨机磨矿性能的影响很大,相同条件下,球形矿粒碰撞能最大,正四面体矿粒次之,平行六面体矿粒最小。

关键词：离散单元法颗粒形状球磨机磨矿性能

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基于离散元的立式螺旋搅拌磨机工作性能

吉林大学学报(工学版) 2023年

作者：谢朋书崔达王国强李凯吉林大学机械与航空航天工程学院

对影响立式螺旋搅拌磨机工作性能的主要结构及特征参数进行了分析研究，提出了关键工作参数选择方法。基于离散元方法，建立了立式螺旋搅拌磨机的仿真模型，分析了主轴转速、搅拌器导程和研磨介质尺寸分布对磨矿性能的影响。并提出了综... 详细信息

对影响立式螺旋搅拌磨机工作性能的主要结构及特征参数进行了分析研究，提出了关键工作参数选择方法。基于离散元方法，建立了立式螺旋搅拌磨机的仿真模型，分析了主轴转速、搅拌器导程和研磨介质尺寸分布对磨矿性能的影响。并提出了综合磨矿性能指标，对各参数进行正交试验，得到了磨矿效果的量化值，进而得到了在特定权重系数下的最优工作参数组合，为磨机的优化设计提供了参考方法。

关键词：立式螺旋搅拌磨机磨矿性能离散元工作参数正交试验

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不同磨矿介质对细粒磁铁矿磨矿效果的影响

有色金属科学与工程 2023年第4期14卷 561-568页

作者：徐今冬余超陈晓锋吴彩斌张忠祥江西理工大学资源与环境工程学院江西赣州341000 景德镇百特威尔新材料有限公司江西景德镇333000

为了解决钢球磨矿存在的高耗能和过粉碎严重等问题。本文以细粒磁铁矿为研究对象,通过纯矿物磨矿实验考察了陶瓷球和钢球对磨矿性能的影响,采用响应曲面法分析磨矿操作因素及其交互作用对磨矿细度(γ_(充填率>磨矿浓度;球径与充填率的... 详细信息

为了解决钢球磨矿存在的高耗能和过粉碎严重等问题。本文以细粒磁铁矿为研究对象,通过纯矿物磨矿实验考察了陶瓷球和钢球对磨矿性能的影响,采用响应曲面法分析磨矿操作因素及其交互作用对磨矿细度(γ_(磨矿效果显著优于钢球。在较优磨矿对比条件下,陶瓷球磨矿效果全面优于钢球,其磨矿过程中比能耗下降35.82%,噪声降低21.85%,技术效率增加26.12%;磨矿产品中γ_(磨矿细度γ_(充填率>磨矿浓度;球径与充填率的交互作用对磁铁矿磨矿细度的影响达到高度显著水平,而充填率与磨矿浓度的交互作用不显著。本研究结果可为陶瓷球在黑色金属矿中的细磨作业提供参考。

关键词：陶瓷球钢球磨矿性能节能降耗响应曲面

单段半自磨与半自磨+球磨流程的兼容设计和关键因素分析

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矿山机械 2023年第9期51卷 43-48页

作者：薛宏超张萌田雅楠朱黎明吕冠男李少卓洛阳矿山机械工程设计研究院有限责任公司河南洛阳471039 智能矿山重型装备全国重点实验室河南洛阳471039 中信重工机械股份有限公司河南洛阳471039

针对单段半自磨流程在国内应用较少与经验不足等问题,以巴西某金矿项目为例,结合项目前期采用单段半自磨流程,后期采用半自磨+球磨流程达到产能翻倍的特点和要求,系统分析了影响单段半自磨流程的选型设计、运行工况和磨矿性能的4个关键... 详细信息

针对单段半自磨流程在国内应用较少与经验不足等问题,以巴西某金矿项目为例,结合项目前期采用单段半自磨流程,后期采用半自磨+球磨流程达到产能翻倍的特点和要求,系统分析了影响单段半自磨流程的选型设计、运行工况和磨矿性能的4个关键因素,重点讨论单段半自磨流程设计的关注点和解决措施,为项目达产达标提供可靠保证,也为广大工程技术设计人员提供参考。

关键词：半自磨机选型设计运行工况磨矿性能

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半自磨机磨矿效果的数值模拟及实验研究

河南理工大学学报（自然科学版） 2017年第2期36卷 89-93,115页

作者：蔡改贫祁步春肖贤煌肖洪力王俊江西理工大学机电工程学院江西赣州341000

为提高半自磨机生产能力,建立半自磨机仿真模型,利用离散元法软件(EDEM)对半自磨机进行数值模拟,得到转速率、衬板数量、衬板高度等参数对磨矿效果的影响规律。利用自制的半自磨实验样机,通过实验研究转速率、衬板数量、衬板高度对半自... 详细信息

为提高半自磨机生产能力,建立半自磨机仿真模型,利用离散元法软件(EDEM)对半自磨机进行数值模拟,得到转速率、衬板数量、衬板高度等参数对磨矿效果的影响规律。利用自制的半自磨实验样机,通过实验研究转速率、衬板数量、衬板高度对半自磨机有用功率的影响,实验数据分析表明,数值模拟得到的规律与实验结果接近,即半自磨机转速率为0.8、衬板条数为32、衬板高度为8 mm时,半自磨机的磨矿性能最优。此结果可为实际生产提供理论参考。

关键词：半自磨机磨矿性能离散单元法数值模拟

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多辊筒棒磨机结构设计及其应用研究

多辊筒棒磨机结构设计及其应用研究

作者：陈骞湖北工业大学

学位级别：硕士

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... 详细信息

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。

关键词：多辊筒棒磨机结构参数磨矿性能多目标优化