球磨機(jī)具有破碎比大、穩(wěn)定性好、適應(yīng)性強(qiáng)等工作優(yōu)點(diǎn)，因此在礦山、冶金、建筑、化工等行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。該設(shè)備的大型化發(fā)展一直都是實(shí)際生產(chǎn)的需要和技術(shù)研究的重要分支。但是，球磨機(jī)的大型化發(fā)展，也增加了對其磨礦過程分析研究的難度。通常球磨機(jī)的滿載起動是一個“暫態(tài)”過程，較難在實(shí)踐中獲得經(jīng)驗(yàn)，一直缺乏成熟的結(jié)論可供參考。過去人們一直認(rèn)為球磨機(jī)起動過程中的力矩和功率很高，在磨機(jī)設(shè)計(jì)時傾向選擇功率較大的電動機(jī)，雖然滿足了工作要求，但是不具有經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。調(diào)查顯示，要發(fā)揮大型球磨機(jī)的磨礦效率，必須重視磨機(jī)設(shè)計(jì)、操作等參數(shù)的影響。如果磨礦參數(shù)選擇不當(dāng)會造成大型球磨機(jī)效率的降低，甚至使其無法正常工作。目前對磨礦參數(shù)的研究主要以磨機(jī)功率為評價指標(biāo)，不能完全反映球磨機(jī)的綜合工作性能。

紅星球磨機(jī)專家采用離散元軟件EDEM建立了球磨機(jī)磨礦的離散元模型，模型中全面考慮了工作中礦石的影響，呈現(xiàn)球磨機(jī)真實(shí)的運(yùn)轉(zhuǎn)過程。分析了球磨機(jī)起動過程中物料運(yùn)動狀態(tài)和力矩的動態(tài)變化規(guī)律，并以磨機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行時的力矩和功率為基準(zhǔn)確定了起動過程中力矩和功率的條件。綜合考慮球磨機(jī)的比功率、襯板磨損速率和顆粒破碎概率對磨礦參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化分析。主要內(nèi)容如下:

1.通過離散元方法的計(jì)算思想和軟件分析球磨機(jī)的接觸模型，掌握球磨機(jī)的接觸參數(shù)、時間步長的確定方法。

2.對球磨機(jī)內(nèi)的物料運(yùn)動規(guī)律尤其是拋落運(yùn)動規(guī)律進(jìn)行了深入的研究，并計(jì)算得出更佳轉(zhuǎn)速范圍。

3.紅星專家對起動過程磨礦動力學(xué)進(jìn)行了研究;建立了含有礦石的大型球磨機(jī)的離散元模型，分析了起動過程中物料運(yùn)動狀態(tài)和力矩的動態(tài)變化之間的規(guī)律;結(jié)合正交試驗(yàn)方法，基于穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)時的力矩和功率，分析了球磨機(jī)順利起動需要的力矩和功率的更佳條件。與理論計(jì)算結(jié)果對比表明當(dāng)物料偏轉(zhuǎn)角度小于休止角時，仿真結(jié)果和理論計(jì)算結(jié)果是比較吻合的，離散元方法能夠準(zhǔn)確的預(yù)測起動過程中力矩的動態(tài)變化過程。

4.以球磨機(jī)的比功率、顆粒的破碎概率、襯板一物料碰撞消耗的能量所占的比例等參數(shù)作為磨機(jī)工作性能的評價指標(biāo)，采用均勻設(shè)計(jì)方法建立了仿真方案進(jìn)行仿真，結(jié)合回歸分析技術(shù)對影響磨機(jī)工作性能的主要工作參數(shù)(轉(zhuǎn)速率、填充率、襯板設(shè)計(jì)參數(shù))進(jìn)行了多目標(biāo)優(yōu)化。有效增加了球磨機(jī)的比功率和顆粒的破碎概率，而襯板的磨損速率則顯著下降;研究結(jié)果還表明，填充率對比功率和襯板磨損都有顯著影響，是影響磨機(jī)工作性能的主要因素。

5.紅星專家結(jié)合Hertz理論和介質(zhì)運(yùn)動分析，考慮了球磨機(jī)中的沖擊磨礦和磨剝磨礦作用，建立了磨礦性能的評價函數(shù)，對填充率和轉(zhuǎn)速率進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。