【摘 要】
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随着我国磨矿工业的快速发展,非金属矿粉被广泛应用于工业、农业、建筑等领域。海泡石是一种非金属矿石,经研磨后的海泡石矿粉由于其良好的吸附性、催化性,成为了众多行业不可缺少的原料。常采用搅拌磨机进行研磨获得超细海泡石矿粉,在研磨设备中立式搅拌磨机因其结构简单、磨矿效率高、操作方便被普遍使用。如何降低研磨后矿粉的粒径及分布宽度,提高矿粉质量已成为国内外学者广泛研究的热点。由于海泡石一种非金属黏土矿物,在
【基金项目】
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国家自然科学基金项目—介观尺度下海泡石矿粉射流研究与提纯分级装备设计(51775468); 湖南省教育厅科学研究项目—基于格里菲斯强度理论的海泡石裂纹扩展粉碎机理研究(20A505);
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随着我国磨矿工业的快速发展,非金属矿粉被广泛应用于工业、农业、建筑等领域。海泡石是一种非金属矿石,经研磨后的海泡石矿粉由于其良好的吸附性、催化性,成为了众多行业不可缺少的原料。常采用搅拌磨机进行研磨获得超细海泡石矿粉,在研磨设备中立式搅拌磨机因其结构简单、磨矿效率高、操作方便被普遍使用。如何降低研磨后矿粉的粒径及分布宽度,提高矿粉质量已成为国内外学者广泛研究的热点。由于海泡石一种非金属黏土矿物,在研磨过程中当粒度达到微米级时易发生团聚体,从而影响矿粉粒度的进一步减小,最终影响研磨效率。本文为了有效解决上述问题主要做了以下的研究:(1)对海泡石的物性参数和力学性能进行试验。物性参数主要包括密度、硬度和泊松比,力学性能包括弹性模量、静态抗压和抗拉强度以及动态抗压强度和动态弹性模量。其中密度为2076.3kg/m~3,硬度为21.15HRM,泊松比为0.2,弹性模量为1093.12MPa,静态抗压强度和抗拉强度分别为13.11、6.57 MPa,动态抗压强度为20.06MPa,动态弹性模量为3689.04MPa。(2)分析螺旋搅拌磨机的粉碎机理及磨机设计。针对海泡石矿石在研磨过程中的团聚现象以及降低研磨后的海泡石矿粉粒径及分布宽度,分析了螺旋搅拌磨机的粉碎机理,并利用层压破碎理论研制了一款全新的螺旋搅拌磨机。(3)运用离散元法(DEM)中的颗粒粘结模型(BPM)模拟了海泡石矿石在螺旋搅拌磨机中的研磨过程。利用介质球的速度、碰撞次数和旋转动能表征螺旋搅拌磨机的研磨效果,以介质球的能量消耗和磨机的磨损量为评价指标,对影响研磨效果的重要工艺参数(磨机转速、介质球大小)进行研磨仿真,获得了最优的工艺参数。(4)采用研制的实验室规模大小的螺旋搅拌磨机进行了海泡石矿石的研磨实验,以验证设计和仿真的合理性与准确性。采用数值模拟和实验相结合的方法对海泡石矿石在螺旋搅拌磨机中的研磨过程进行了研究。结果表明:研制的螺旋搅拌磨机可有效降低粉碎后海泡石矿粉的粒度及分布宽度且不易产生矿粉团聚现象,通过仿真和实验得到了该螺旋搅拌磨机的最优工艺参数。
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