某型圆锥破碎机矿石颗粒群破碎特性分析

为研究某型圆锥破碎机矿石颗粒群破碎特性,结合圆锥破碎机工作原理,利用Tavares模型建立矿石颗粒群破碎模型,分析了圆锥破碎机矿石颗粒群破碎仿真的破碎特征,同时与圆锥破碎机动态破碎实验进行对比。结果表明:1)圆锥破碎机矿石颗粒群破碎过程主要分为紧密阶段、初始破碎阶段、粉碎阶段、排料阶段四个阶段;2)圆锥破碎机动态破碎后粒级分布表明,矿石颗粒群碎后粒级分布基本相同,圆锥破碎机矿石颗粒群碎后矿石颗粒粒径主要分布在10 mm以下,平均占比为67.56%,6 mm以下矿石颗粒物料含量占比不大,平均占比为17.51%;3)通过对比仿真与试验,验证了Tavares模型在圆锥破碎机破碎仿真模拟的有效性,同时标定了矿石颗粒群的Tavares模型仿真参数,为矿石颗粒的破碎仿真提供了新的思路,研究结果可为后续圆锥破碎机设计和性能测试提供参考。

某矿石准静态加载破碎特性试验与模拟研究

为研究某矿石(硅质岩)准静态加载破碎特性,在压筒加载试验的基础上,利用Tavares破碎模型建立了矿石颗粒群破碎模型,对比分析了压筒加载试验与破碎仿真的破碎过程及特征。结果表明:(1)随着加载压力的增加,矿石颗粒群的破碎主要划分为3个阶段:紧密阶段,矿石颗粒群的空隙率减少,逐渐形成几个较为可靠的接触点,基本不会发生矿石颗粒的破碎;破碎阶段,矿石颗粒之间更加密实,矿石之间接触点的受力增大,部分矿石发生破碎;结团阶段,矿石颗粒被压实而产生大量细粉颗粒,进而发生结团现象。(2)在最大加载压力为400 kN的情况下,随着窄粒级(2 mm范围)矿石入料粒度的减小,碎后小颗粒的占比更高,不同入料粒径对破碎后小颗粒的占比有一定影响。(3)通过仿真与试验对比,将破碎仿真可视化,更好地描述破碎特征,同时验证了Tavares模型的有效性,标定了某矿石的仿真参数,为矿石颗粒的破碎仿真提供了新的方法,研究结果为后续破碎机设计提供了新的思路。

超声振动作用下矿石破碎后颗粒分形特征

以黑钨矿石为研究对象进行超声振动加载试验,通过筛分实验得到矿石破碎后颗粒的粒度分布曲线,计算颗粒的分形维数,利用分形维数定量描述矿石破碎过程,分析分形维数与静载荷、超声波输出功率及颗粒的平均粒度之间的关系。结果表明:当静载荷由100 N增加至500 N时,颗粒的平均粒度由19.5132 mm减小至5.0400 mm,分形维数由1.7252增大至2.5419;当超声波输出功率由1.56 kW增大至2.60 kW时,颗粒的平均粒度由19.6729 mm减小至5.0400 mm,分形维数由1.9127增大至2.5419;分形维数分别与静载荷、超声波输出功率及平均粒度之间呈现良好的线性相关性,可以直观地定量描述矿石的破碎过程。

振动慢剪破碎机内锥动力学分析

为研究振动慢剪破碎机内锥运动轨迹,通过拉格朗日方程建立六自由度的内锥动力学模型,使用MATLAB软件进行内锥动力学响应的求解,利用ADAMS仿真软件进行空载下的内锥动力学响应仿真分析,进行EDEM与ADAMS耦合分析负载时的内锥动力学响应。结果表明:振动慢剪破碎机内锥的运动主要为水平面上的振动圆运动;空载情况下X、Y方向上的位移范围为-0.4~0.4 mm,整体振幅为0.8 mm;负载情况下X、Y方向上的位移范围为-0.3~0.3 mm,整体振幅为0.6 mm,负载时的振幅小于空载下的。

基于代表性体积单元模型的矿石组分界面破碎特征

矿物组分的界面破碎特征一般指黏结界面在外部载荷作用下产生的应力、应变等,其对研究矿物组分解离、提高矿石破碎效率具有重要意义。针对矿石内部组分矿物聚集、有用矿物非均匀分布的特点,开展了岩石内部岩相分析实验和矿物界面原位加载实验,在此基础上,利用非线性、多尺度建模平台DIGIMAT构建符合组分矿物微观结构的代表性体积单元(RVE)模型,并通过DIGIMAT-ABAQUS耦合开展矿石RVE模型原位破碎模拟。结果表明:(1)黑钨矿石中有用矿物以颗粒状分布在矿石内部,主要分布在石英矿物内及其与硅质岩矿物黏结界面处;(2)不同组分黏结界面的力学性质存在差异,且与组成矿物的物理属性、形态特征等相关,石英-硅质岩界面的最小破碎应力(界面发生破坏时的应力)范围为1.1785~1.4826 GPa,石英-钨界面的最小破碎应力范围为1.3355~1.5420 GPa;(3)加载速率为0.010或0.005 kN/s时,矿石破碎峰值应力无明显变化,但其对矿石内部形变的影响较大,且加载速率为0.010 kN/s时,强化阶段应力易突然降低并不断波动;(4)原位载荷产生的破坏主要发生在载荷作用区域边界,且两组界面中石英矿物破碎力学性能参数大于钨矿物和硅质岩矿物,即界面组成矿物中石英矿物优先形成破坏。

矿物界面破碎特征分析与预测

根据不同组分矿物界面的差异性,利用盒子维法实现对矿物界面几何特征的描述、利用原位加载实验实现对矿物界面力学特征的描述,并利用反向传播(back propagation, BP)神经网络算法对矿物界面几何特征和力学特征进行映射预测。结果表明:所研究黑钨矿石中石英-钨界面分形维值大于石英-硅质岩界面的,且石英-钨界面分形维值范围为1.855 1~1.936 8、石英-硅质岩界面分形维值范围为1.163 3~1.371;不同组分粘结界面的力学性质存在差异,且与组成矿物的物理属性、形态特征等相关,其中石英-硅质岩界面最小破碎应力范围为1.178 5~1.482 6 GPa,石英-钨界面最小破碎应力范围为1.335 5~1.542 03 GPa;BP神经网络可实现矿物界面几何特征对力学特征的有效预测,在预测前期误差最大仅为4.14%,随着样本数据增多,预测精度越来越高,在预测后期误差最低仅为0.011%。

圆锥破碎机衬板磨损特征及破碎腔型演变过程分析

为研究不同时刻下圆锥破碎机衬板的磨损特征及破碎腔型的演变过程,基于衬板磨损理论,并结合挤压力破碎模拟实验,建立衬板表面破碎力分布模型。在利用超声波传感器测量定锥衬板磨损量的基础上,结合衬板磨损计算模型递推由定锥磨损量到动锥磨损量的转化关系,并引入衬板磨损量修正系数以提高计算结果的准确性。针对衬板磨损轮廓曲线拟合问题,提出一种动态加权修正方法,通过对比分析现场衬板实际磨损轮廓线,发现动锥衬板及定锥衬板加权修正后的相对误差分别降至1.9%和0.7%。结果表明:所提出的方法能有效利用传感器测量数据计算磨损后的衬板轮廓曲线,并实现对圆锥破碎机磨损腔型结构的预测。

某型圆锥破碎机动锥运动学分析

以某型圆锥破碎机动锥为研究对象,建立动锥在空栽以及有载两种工作条件下的运动学模型,得到动锥的计算周期为T=0.22,T1=3.95。在此基础上建立动锥虚拟样机模型,利用ADAMS进行仿真分析,同时绘制动锥在水平面上的仿真运动轨迹,分析结果显示动锥在运行过程中自转周期T'=0.26,公转周期为T1’=3.61。进行了样机实验,实验结果表明,动锥以章动的形式在运动,验证了虚拟样机的正确性。研究结果为圆锥破碎机的动锥系统的传动设计、章动运动周期的确定提供参考。

某黑钨矿石破碎特征研究

针对矿石内部有用矿物非均匀分布的特点,开展了矿石内部岩相分析实验和单轴压缩实验,通过分析结果,在DIGIM AT中构建符合组分矿物微观结构的代表性体积单元(RVE)模型,并通过DIGIM AT,DIGIM AT-ABAQUS耦合两种情况下开展了矿石RVE模型破碎模拟。结果表明:(1)所研究黑钨矿石中有用矿物以颗粒状分布在矿石内部,其中钨颗粒长度范围为0.922〜2.966 mm,宽度范围为0.137〜2.144 mm、周长范围为2.23〜10.9795 mm、面积范围为0.0703〜3.6125 mm^(2);钨颗粒圆度范围为0.1776〜0.7011、凸度范围为0.5844〜0.9863、矩形度范围为0.4481〜1.0651、伸长率范围为1.0663〜6.7299。(2)对黑钨矿石标准岩样进行轴压破碎实验,测得黑钨矿石单轴抗压强度为137.51 MPa、弹性模量为25.467 GPa、泊松比为0.35。(3)利用已构建矿石RVE模型,进行单轴压缩破碎模拟,在相同条件下,矿石单一组分矿物抗压强度从大到小依次为硅质岩矿物、石英矿物、钨矿物。