岳 翔 李梓豪 马 阳 郭小飞 代淑娟

(辽宁科技大学矿业工程学院,辽宁 鞍山 114051)

我国的选矿厂每年矿石物料处理量巨大,粉碎和磨碎过程都需要消耗大量能量和材料,其中磨碎过程消耗的电量和耐磨材料更多,因此采用软件模拟矿石破碎和磨碎过程以探究碎磨效果,一方面可以节约资源和能耗,另一方面还可以加快研发进程,缩短研发周期。矿石物料破碎是通过放大矿石自身内聚力的缺陷,使颗粒粒度沿裂隙变小的过程,实际上是一个能量转变的过程。关于破碎理论,世界上公认的学说有面积学说、体积学说和裂缝学说,但是此3种破碎理论只能反映某一阶段的破碎能耗规律,无法将整个破碎过程的机理描述出来,而离散单元法能够将单个离散颗粒的运动特征整合起来,通过对碎磨过程中矿石物料的运动形态分析,描述出整个破碎过程,从而探寻降低能耗的方法,弥补破碎理论不能处理非连续介质的力学问题[1]。

离散单元法(distinct element method,DEM)是由Cundall博士于20世纪70年代为研究矿石物料的非连续力学行为提出的,用以解决散体物料的力学问题,已经逐渐应用于很多学科和工程领域[2]。散体或颗粒材料在自然界和工程中极普遍,分为颗粒和粉体,粉体是由无数相对较小的颗粒状物质构成的一个单体。过去分析散体过程是利用宏观的连续体力学,而散、动特征常与均匀、连续等假定冲突,导致理论与实际的偏离。离散单元法是将所研究对象分成若干个元素,并使每个元素满足牛顿第二定律,对每个元素求解其运动方程,再将整体叠加,得到研究对象的整体运动形态。……