(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210730858.8 (22)申请日 2022.06.24 (71)申请人 昆明理工大 学 地址 650093 云南省昆明市五华区学府路 253号 (72)发明人 肖庆飞　武煜凯　周强　骆忠　 汪勇　王肖江　牛桂强　 (74)专利代理 机构 昆明明润知识产权代理事务 所(普通合伙) 53215 专利代理师 张云 (51)Int.Cl. G06F 30/17(2020.01) G06F 30/25(2020.01) G06F 111/10(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种基于离散单元法的立式螺旋搅拌器结 构优化方法 (57)摘要 本发明涉及一种基于离散单元法的立式螺 旋搅拌器结构 优化方法， 属于矿物加工中的磨 矿 技术领域。 本发 明基于离散单元法模拟仿真的基 础上， 进行立式螺旋搅拌器结构参数优化， 能够 更准确的模拟实际运行状态及磨 矿过程； 有效反 应实际物料的力学性质、 介质运动状态、 碰撞能 量分布及能耗预测； 减少现有试验工作量， 节约 成本和时间， 弥补传统工业试验验证优化方案的 不足， 提高预测结果的准确性。 权利要求书1页 说明书4页 附图1页 CN 115114742 A 2022.09.27 CN 115114742 A 1.一种基于 离散单元法的立式螺 旋搅拌器结构优化方法， 其特 征在于具体步骤 包括： 步骤1、 通过单轴压缩试验测定矿石颗粒的密度、 弹性模量及泊松比； 测定钢球介质材 料特性； 确定 螺旋搅拌器结构特 征参数； 步骤2、 通过步骤1的参数数据建立矿石颗粒模型、 钢球颗粒模型和不同叶轮圈数的立 式搅拌磨机三维立体模型， 将三个模型分别导入到 EDEM商业仿真软件； 步骤3、 通过控制步骤2中的EDEM商业仿真软件磨机转速、 充填率及料球比条件与 步骤1 中设定的一致， 采用EDEM商业仿软件进行不同结构特征参数的螺旋搅拌器模拟仿真试验， 获得不同结构特 征参数的螺 旋搅拌器下的碰撞比能及磨机功率； 步骤4、 通过步骤3获得的不同结构特征参数的螺旋搅拌器下的碰撞比能及磨机功率高 低选取得到最佳的叶轮圈数的螺 旋搅拌器。 2.根据权利要求1所述的基于离散单元法的立式螺旋搅拌器结构优化方法， 其特征在 于： 所述步骤2中的不同叶轮圈数的立式搅拌磨机三维立体模型通过So lidworks软件建立。 3.根据权利要求1所述的基于离散单元法的立式螺旋搅拌器结构优化方法， 其特征在 于： 所述步骤3中的料球比通过公式(1)获得， 公式(1)为： U＝Jm/0.4Jb    (1)， 式中U为料球比， 即矿物颗粒占磨矿介质空隙体积的百分比； Jm为矿石充填率， ％； Jb为磨矿 介质充填 率， ％。 4.根据权利要求1所述的基于离散单元法的立式螺旋搅拌器结构优化方法， 其特征在 于： 所述步骤4中碰撞比能通过公式(2)获得， 公式(2)为： 式中Em为碰撞比能， J/kg； E为碰撞能， J； m为碰撞颗粒的平均质量； v为颗粒碰撞时的相对速 度， m/s。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115114742 A 2一种基于离散单元法的立式螺 旋搅拌器 结构优化方 法 技术领域 [0001]本发明涉及 一种基于离散单元法的立式螺旋搅拌器结构优化方法， 属于矿物加工 中的磨矿技 术领域。 背景技术 [0002]搅拌磨机与传统的球磨机进行对比， 以下几个特点可以反映出它的优势： (1)具备 比较高的能量利用率。 对搅拌器转速以及其它参数 的合理选择， 可以使得搅拌磨机的功率 能被有效的利用， 很大程度的节省了矿物颗粒在磨矿工艺中的时间， 搅拌磨机与球磨机相 比具有更加节能的优势。 (2)可以减少对介质球的损耗。 与普通的球磨机进行比较， 搅拌磨 机的钢耗要小很多。 (3)搅拌磨 机中可以选用较小直径的介质球， 可以大大改善物料粉磨后 的粒度分布， 提高磨矿效率。 (4)搅拌磨机的构造相 对简略， 能够比较容易的操纵。 (5)产品 粒度分布均匀。 (6)在某些工艺当中， 可以将磨矿过程与化学反应同时进行， 可以简化部分 工艺流程， 可以有效的节约 成本。 搅拌磨机工作时具有较小的振动， 不会产生较大的噪音， 能够降低对工作人员以及周边环 境的噪音影响。 (7)搅拌磨 机安装时对空间的要求不大， 可 以很好的节省安装费用。 搅拌磨机是一款很有发展潜力的超细粉碎设备， 在当今及以后矿 物粉碎等领域的加工中将拥有很高的地位。 相比而言， 我国研制搅拌磨机的起步比较晚， 水 平还达不到 国际较高水平。 系统的研究不够充分， 在搅拌磨机的理论研宄以及实验分析等 方面都还有不同程度的欠 缺， 这不利于搅拌磨机的开发研制与推广。 [0003]立式螺旋搅拌磨机的工作机理如下： 利用螺旋搅拌器的旋转运动带动研磨介质和 矿浆在磨机内循环运动， 通过研磨介质和物料 的重力、 离心力以及相互之间的摩擦力提供 研磨物料时所需的能量， 从而进 行立式螺旋搅拌磨 机的研磨 工作。 整体上工作状态不变， 使 得整体受力处于平衡状态， 降低了整体结构受力损耗。 同时其内部研磨介质与物料因为不 同的运动形式使其产生了速度梯度， 从而使物料产生了不同的受力状态以完成物料的尺寸 缩减和形状变化。 不同于其它磨机， 螺旋搅拌器的提升作用使得细物料相比于粗物料更容 易结束研磨循环而溢出立式螺旋搅拌磨机， 从而将磨机能量导向了更需要研磨的粗物料， 提升了研磨效率。 [0004]立式螺旋搅拌器小的螺旋升角能增加单次研磨循环中的研磨时间和研磨次数， 这 更有利于研磨 。 实际工作过程中双头螺旋可以提供更密集的能量， 故其使用率更高。 实际选 择时可以依据 物料研磨的难易程度和出料所需的粒径大小进 行单头或双头的选择。 根据立 式螺旋搅拌磨机在生产过程中出现的问题为依据， 通过对立式螺旋搅拌磨机进行三维建 模、 借助离散单元法对磨矿过程进行仿真， 重点针对立式螺旋搅拌器的结构参数对磨矿过 程的影响进行优化， 实现磨机的规范设计与工作指导， 完善立式螺旋搅拌磨机现存的理论 体系。 发明内容 [0005]针对目前立式螺旋搅拌器的结构参数优化存在的问题及 不足， 本发明提供一种基说　明　书 1/4 页 3 CN 115114742 A 3