球磨机是选矿厂中矿石碎磨作业的关键设备。在矿山建设时期,球磨机的设备及基建投资约占选矿厂破磨设备总投资的50%;在矿山生产期间,球磨机的能量(电能)消耗和金属消耗量(主要是钢球和衬板)同样占到全部破磨作业的50%以上。同时,作为矿山生产中的主要生产设备,球磨机的效率对选矿厂的生产指标有着至关重要的影响,成为全厂生产的“咽喉”环节。

因此,如何提高球磨机研磨效率、节省电耗和降低磨矿介质的消耗,一直受到相关研究院所和矿山企业的高度重视。

EDEM解决方案:

球磨机破磨过程是典型的颗粒系统行为:球磨机的旋转带动筒体内的大量矿石和钢球运动,通过钢球对矿石的冲击作用及矿石间的磨剥作用,达到碎磨矿石的目的。影响球磨机研磨效率的因素很多,包括:钢球的尺寸及数量、筒体的转速、矿石的尺寸及尺寸分布情况和相关的材料属性等等。对于这样的复杂系统进行实验研究,不仅成本高、周期长,而且有些数据很难测得(如颗粒的运动轨迹、速度分布、颗粒间碰撞的细节等)。

EDEM基于领先的离散元方法,可以对球磨机破磨过程进行颗粒尺度的建模、模拟及分析。它将矿石颗粒的形状、材料属性、设备的几何结构及运动学特性等诸多因素考虑进来,并引入了经典碰撞模型。在拉格朗日框架下,离散求解系统的运动学方程、动力学方程和本构方程,获得每个颗粒及壁面单元体的速度、受力等参数。强大的后处理工具可以对计算结果进行加工,生成动画、图表等。通过对结果的分析,工程师可以对球磨机进行改进设计,如:调整衬板波形、钢球尺寸及硬度、筒体转速等,进而提高球磨机效率。