半自磨机是选矿作业的主要设备之一,其“大型化”已成为磨矿设备的主要发展趋势。针对大型半自磨机实际生产过程中存在的较高功耗、钢耗问题,本文基于国家自然基金项目(NO.51265020)“多场耦合条件下中空轴式重载静压轴承设计理论与方法”,运用离散元方法,对大型半自磨机的磨矿性能进行了研究,并对工作参数进行了优化。主要研究内容如下:(1)建立了大型半自磨机离散元模型,得到筒体最外层单个介质脱离角和上升高度值。结合介质运动理论,计算得出脱离角和上升高度的理论结果,并将理论计算结果与仿真结果进行了对比。结果表明仿真值与理论值误差较小,验证了离散元模型的合理性。(2)通过试验测试,得到不同钢球填充数量的运动轨迹。建立了试验磨机离散元等效模型,并对钢球运动轨迹进行了模拟,将试验测试结果与等效模型的离散元仿真结果进行了对比分析。结果表明试验与仿真得到的钢球运动轨迹较一致,验证了等效离散元模型仿真分析的合理性,进而验证了将离散元软件EDEM应用于大型半自磨机磨矿性能仿真分析的可行性。(3)结合颗粒累积破碎模型和衬板磨损模型,研究了不同工作参数(转速率、填充率、衬板高度、倾角、数量)对介质运动状态、功率、钢球与矿料的有效碰撞次数和衬板最大磨损高度的影响规律,获得工作参数的较优取值范围。(4)基于均匀设计方法,对工作参数进行了优化分析。建立了25组仿真方案,通过二次多项式逐步回归分析和方差分析,得到了参数与评价指标间的数学模型,并进一步得到每一指标下的最佳工作参数组合。结果表明磨矿性能评价指标分别取最优值时,最佳工作参数组合并不一致。(5)基于层次分析法,建立了磨矿性能的综合评价数学模型。通过判断矩阵的构造与一致性检验,结合不同层次结构的相对重要性权值计算,得到了综合评价指标下的最佳工作参数组合,并与原工况结果进行了对比。结果表明当转速率为84%、填充率为35%、衬板数量为52、高度为200 mm和倾角为35°时,比功率、钢球与矿料有效碰撞次数分别提高了10.78%、15.47%,衬板最大磨损高度值降低了10.81%,综合磨矿性能提高了17.25%。本文结合均匀设计法和层次分析法,对半自磨机工作参数进行了优化分析,有效改善了磨机磨矿性能,为大型半自磨机磨矿性能的研究提供了参考依据。