《大型球磨機多體衝擊摩擦耦合行為研究》是依託中國礦業大學，由彭玉興擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：大型球磨機多體衝擊摩擦耦合行為研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：彭玉興
- 依託單位：中國礦業大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目以大型球磨機內鋼球-礦石-襯板的多體衝擊摩擦副為研究對象，以提高球磨效率、降低能耗和鋼球、襯板消耗為目標，將離散元、衝擊動力學、摩擦學、熱傳導、接觸力學、斷裂力學、損傷力學等理論相結合，開展大型球磨機多體衝擊摩擦耦合行為研究。首先，構建多體衝擊離散動力學模型，建立灰色關聯支持向量機能量評價模型，最佳化球磨參數，降低大型球磨機能耗；其次，揭示多體衝擊摩擦磨損機理，構建以摩擦磨損特性為評價指標的最佳化模型，提高大型球磨機摩擦能轉換率；接著，構建大型球磨機內部鋼球、礦石及襯板離散傳熱模型，基於數值流形方法建立鋼球、襯板熱衝擊疲勞斷裂模型以及礦石熱衝擊疲勞損傷模型，揭示多體熱-衝擊破壞機理，降低鋼球和襯板消耗；最後，建立球磨過程溫度-滲流-應力-損傷耦合模型，構建球磨效率、能耗和鋼耗的綜合評價模型。研究成果將突破高能耗、高鋼耗大型球磨機核心基礎問題，形成具有普遍意義的多體衝擊摩擦理論與技術。
結題摘要
球磨機是物料破碎的關鍵設備，廣泛套用於礦山、冶金、建材、製藥等行業，也是上述行業耗電量最大的設備，其耗電量約占選礦廠整體用電的40%-50%，耗電總量約占全國發電總量的2%；此外，磨礦過程中存在著磨礦效率低、鋼球消耗量大、襯板磨損失效等問題，造成了極大的能源消耗。為此，本項目以球磨機內磨礦介質-鐵礦石-襯板多體衝擊系統為研究對象，以提高球磨機效率、降低球磨機能耗為目標，結合離散元、摩擦學、破碎動力學、熱傳導、衝擊動力學等理論，開展了多體衝擊離散動力學研究、多體衝擊摩擦磨損研究、多體衝擊熱傳導行為研究、多體熱-衝擊破碎研究、鐵礦石顆粒破碎特性研究。重要結果主要有：以離散元數值仿真和試驗驗證相結合的方法，標定了磨礦介質間接觸參數；提出一種位置密度法，解析介質群速度區域分布特性和碰撞能量分布特性；理論分析了磨礦介質運動學規律，解析了磨礦介質運動特徵參數的變化規律，並構建了介質群特徵參數預測模型；掌握了球磨機內鋼球與襯板多體衝擊摩擦磨損特性；基於離散元軟體，二次開發了離散熱傳導模型，創新套用於球磨機多體熱傳導研究；設計了檢測球裝置，創新套用於乾濕磨工況下球磨機介質動力學試驗研究；開展了鐵礦石熱破碎試驗和衝擊破碎試驗，探析了鐵礦石顆粒破碎規律以及能耗分布。項目資助期間，發表論文14篇：SCI收錄8篇、EI刊源2篇、中文核心4篇；在審SCI論文3篇；授權澳大利亞發明專利1件、中國發明專利2件、實用新型專利1件、在審發明專利1件；2人次獲孫越崎青年科技獎、全國煤炭青年科技獎，2人次獲評江蘇省“333高層次人才培養工程”中青年科學技術帶頭人；培養博士生2名、碩士生2名（指導畢業1名博士生和1名碩士生，在讀1名博士生和1名碩士生），滿足項目預期成果要求。本項目提出了一系列的球磨機研究方法和評價指標，提高了磨礦效率、降低了鋼耗和能耗，為設計節能降耗的球磨機提供了基礎理論和技術支撐。
