对筒体内球磨机钢球的运动状况研究

球磨机在粉磨的过程当中，筒体内磨矿介质和矿料的运动状况非常复杂。同时，在粉磨工艺中，因为可变参数众多，研究起来很困难，特别是球磨机在不同规格、转速及介质填充率等情况下，磨机内物质(包括物料和研磨介质组成)的运动状况则会变得更加复杂，更具有多样性。球磨机筒体内物料和研磨介质在做抛落运动时，很难对他们的运动做详细的研究；规格一样的球磨机，由于应用行业以及装料的不同，导致所需要的驱动功率相差很大，这使得准确确定球磨机的驱动功率带来很大难度。

在球磨机中，不论钢球做泻落还是抛落运动，或者是两者的混合运动，运动着的球磨机钢球的能态是变化的。处于筒体底部的钢球相对筒底的位能是零，钢球动能为零，随着钢球被衬板条提起，位能逐渐增大，钢球具有动能。

当运动至高点时，球磨机钢球同时具有位能和动能。当钢球从高点抛落至于矿料接触时，能量全部转化为钢球打击矿料的动能，转化为矿料的变形、裂纹和扩展能以及破碎物料的表面能，钢球到达筒体底部，一个运动周期结束。

为使磨矿介质从外界获得尽可能高的能量，并且尽可能多的合理的被磨机吸收，使钢球获得更多的动能，以粉碎物料，就必须使球磨机的研磨介质群尽可能多的做抛落运动。随着离散单元法数值模拟方法的出现，对球磨机介质群运动较直观的研究有了新的思路和方法。

根据球磨机筒体以及筒体内物料的特点，我们根据离散元程序，用PFC3D作为数值模拟的计算工具。模型中忽略了装料的轴向移动以及物料的破碎过程。通过在程序中设置钢球的密度、重力加速度和表面摩擦因数以及筒体内壁面的运动特性，实现筒体内介质运动的模拟仿真，最终得到介质作用在衬板条及筒体内壁的力，得到钢球的动能、振动能以及边界能。同时，可以直观的得到介质群的运动矢量和介质群间的接触力。