摘 要

球磨机是水泥工厂中仅此于回转窑的一种主要机械设备之一，但是球磨机也有其缺点：能耗高、工作效率低。影响球磨机粉磨效率的因素主要是磨内的筛分装置，影响磨机产量很重要的一点就是控制好磨内流速，因此改变球磨机内筛分装置的相关参数来控制磨内流速是提高粉磨效率的关键，本文通过调整隔仓筛板的结构参数来观察磨内物料颗粒的流动和过筛的过程，从而给后续选择一个适宜的磨内流速（物料不“跑粗”不“过粉磨”的速度）提供一个初步的结论，由于对球磨机的实体研究不便，本文采用国内先进仿真软件EDEM进行仿真模拟，为后续的隔仓筛板的参数设计提供合理的指导。

关键词：球磨机 磨内筛分 隔仓装置 EDEM 离散元法 物料流速

Abstract

Ball mill is only one of the main mechanical equipments in the rotary kiln in the cement plant, but the ball mill also has its disadvantages: high energy consumption and low efficiency. The main factors affecting the grinding efficiency is a screening device within the mill, The main factors affecting the grinding efficiency is a screening device within the mill, impact mill yield very important point is to control the grinding velocity, so change the related parameters in ball mill grinding sieving device to control the flow velocity is the key to improve the grinding efficiency, by adjusting the structure parameters of diaphragm plate to observe particles the flow in the grinding and sieving process, so as to choose a suitable grinding velocity to the follow-up (materials not "coarse" no "grinding" speed) to provide a preliminary conclusion, as the entity of the research of ball mill is inconvenient, this paper adopts domestic advanced simulation software EDEM simulation, To provide reasonable guidance for the design of the parameters of the subsequent compartment sieve plate.

Key words：Ball mill In mill screening Compartment device EDEM Discrete element method Material flow rate

目 录

第1章 绪论 1

1.1课题研究背景及意义 1

1.2国内外隔仓装置研究现状 2

1.2.1隔仓装置的类型 2

1.2.2隔仓装置的主要作用 3

1.3球磨机和磨内筛分 3

1.3.1球磨机的工作原理 4

1.3.2磨内筛分技术概述 4

1.4课题研究的内容、目的及实验方案 4

1.4.1课题研究的内容 4

1.4.2课题研究目的 5

1.4.3课题实验方案 5

第2章 基于离散元的磨内筛分及表征参数的选择 6

2.1颗粒离散元基础理论 6

2.1.1颗粒离散单元法基本原理 6

2.1.2颗粒离散单元法基本假设 6

2.2离散单元法的计算过程 6

2.3离散单元法的接触判断算法 7

2.3.1邻居元的搜索 7

2.3.2网格单元法的原理 7

2.4表征参数的选择 8

第3章 球磨机模型建立及磨内筛分的影响因素 9

3.1几何体的建模及其网格化 9

3.1.1几何体的建模 9

3.1.2几何体的网格化 10

3.2球磨机工作参数设计 11

3.2.1球磨机的转速 11

3.2.2 研磨体的装载量确定 11

3.3影响球磨机磨内筛分的因素 11

3.3.1单孔大小对物料流速及过筛过程的影响 11

3.3.2开孔面积对物料流速及过筛过程的影响 11

3.3.3开孔形状对物料流速及过筛过程的影响 12

3.3.4开孔位置对物料流速及过筛过程的影响 12

3.4球磨机工作参数设计 12

3.4.1球磨机的转速 12

3.4.2 研磨体的装载量确定 13

第4章 球磨机磨内筛分的仿真流程及仿真时间优化 14

4.1颗粒力学仿真软件EDEM 14

4.2 球磨机磨内筛分EDEM仿真实验设计 14

4.2.1 EDEM仿真前处理 14

4.2.2 EDEM仿真求解 18

4.3.3 EDEM仿真后处理 18

4.4球磨机磨内筛分仿真时间优化 19

4.4.1仿真参数 19

4.4.2仿真区域尺寸 19

4.4.3优化结果的分析 20

第5章 球磨机磨内筛分的实验结果 21

5.1仿真结果的观察 21

5.1.1不同结构筛板的过筛颗粒运动轨迹 21

5.1.2不同结构的筛板对物料过筛情况的影响 22

5.1.3不同结构的筛板对物料过筛时间的影响 23

5.2 提出的建议 23

第6章 结论与展望 24

6.1结论 24

6.2展望 24

参考文献 25

致谢 26

第1章 绪论

1.1课题研究背景及意义

球磨机是一种用来粉碎物料的机械设备，自1893年以来，它在航空航天、能源化工、矿物加工、制药、农业、材料等许多基础行业中得到广泛的应用^[14]。无论是在湿法水泥工业还是干法水泥工业中，都需要使用相应规格的球磨机来粉磨水泥熟料。即使在现代化的水泥工厂里，球磨机也是水泥工厂中仅次于回转窑的一种主要机械设备之一，但是球磨机也有其缺点：能耗高、工作效率低。水泥粉磨电耗约占水泥生产总电耗的38%，而这其中用于粉磨的工作电能有效利用率只有2-7%左右^[1]，其余绝大部分电能都转变为热量消耗掉；这就大大降低了球磨机的工作效率，综上所述，针对球磨机的应用前景而言研究如何合理地降低球磨机的电耗，提高粉磨效率为后续球磨机的设计提供合理参数是十分必要、紧迫的。

经过多年来国内外专家学者的不断努力在提高球磨机粉磨效率这一方面做出了大量的高细高产粉磨研究，其中包括了工艺参数最优化及粉磨过程优化控制等诸多方面，而本课题主要针对球磨机磨内筛分过程进行研究。