唐必亮，程 波，陈松战，黄海林，边 强，冯浩源

1洛阳矿山机械工程设计研究院有限责任公司 河南洛阳 471039

2智能矿山重型装备全国重点实验室 河南洛阳 471039

3太原科技大学 山西太原 030024

半自磨机和球磨机是矿山磨矿作业中重要的磨矿设备，其中半自磨机的磨矿过程是靠磨机内磨矿介质的运动对颗粒矿石进行破碎、磨剥来完成。长期以来，磨矿作业存在高能耗、低效率等问题，学者们针对该问题采取了一系列措施，如研发并优化磨机结构、研发高效率新型磨矿设备及优化磨机运维方式等[1]。

磨矿介质的尺寸及配比直接影响磨机的工作效率与处理能力[2-3]，同时决定着磨矿产品的粒度分布[4]。磨矿效率与钢球个数及钢球与物料的有效碰撞次数有关[5-6]。在保证磨矿产品细度合格的前提下，提高磨机处理能力，可有效提高磨机效率。与此同时，钢球尺寸及配比的优化有助于提高磨矿效率，最佳介质配比可在保证足够冲击能量的前提下降低磨机内平均球径，同时增加钢球介质的数量，以达到更高磨矿效率[7-8]。

采用试验方法研究磨矿介质具有通用性，但其缺点也尤为明显，如试验费用高、周期长、环境污染等。离散单元法 (Discrete Element Method，DEM) 的出现使众多国内外研究者们开始利用离散元数值模拟方法来研究磨矿介质的运动行为，如昆明理工大学的蔡改贫模拟立磨机磨矿介质的运动和受力情况[9]；澳大利亚昆士兰大学的 R.D.Morrison 和 P.W.Cleary 建立了φ1 800 mm×600 mm Hardinge 试验球磨机的离散元模型，并将该模型中提取的碰撞数据转换成对磨矿作用效果的估计[10-11]；……