بررسي تاثير توزيع اندازه گلوله ها در بار خردكننده بر توان مصرفي آسياي گلوله‌اي در سرعت‌ها و درصد پرشدگي‌هاي مختلف با روش المان گسسته

The effect of ball size distribution on the mill power draw of a laboratory ball mill by discrete element method (DEM) simulation

در اين تحقيق تاثير تغييرات توزيع اندازه گلوله هاي بار خردكننده بر توان مصرفي يك آسياي گلوله‌اي آزمايشگاهي با روش DEM مورد بررسي قرار گرفته است. از يك آسياي شفاف از پلكسي گلاس و دو فراكسيون گلوله با قطر 16 و 20 ميلي‌متر براي شبيه سازي استفاده شده. مدلسازي توسط نرم افزار Particle Flow Code 3D (PFC3D) انجام شده است. پارامترهاي مدل با محاسبات برگشتي و با مقايسه تصاوير واقعي با تصاوير شبيه سازي تعيين شده است. پس از تعيين پارامترهاي مدل، آسيا در 3 درصد پرشدگي 15، 25 و 35 درصد و در سرعتهاي 65، 70 و 75 درصد سرعت بحراني شبيه سازي شده و براي هر مرحله شبيه سازي درصد گلوله هاي 16 و 20 ميليمتري تغيير و 11 شرايط مختلف شبيه سازي گرديده است. نتايج نشان داد با تغيير توزيع اندازه گلوله‌ها در بار خردكننده توان مصرفي تغيير مي‌كند. در درصد پرشدگي 15 درصد تاثير تغييرات كم اما با افزايش درصد پرشدگي تاثير تغييرات توزيع اندازه گلوله‌ها افزايش مي يابد. ماكزيمم توان مصرفي زماني حاصل مي شود كه تقريبا درصد حجمي گلوله هاي درشت و كوچك در بار خردكننده برابر باشد. همچنين نتايج نشان مي‌دهد در يك درصد پرشدگي يكسان زماني كه در بار خردكننده درصد گلوله هاي كوچك كم است افزايش سرعت تاثير آنچناني بر توان مصرفي ندارد اما با افزايش درصد گلوله‌هاي كوچك تاثير افزايش سرعت قابل توجه است و كمترين توان مصرفي مربوط به سرعت 75 درصد سرعت بحراني مي‌باشد.

In this research, the effect of ball size distribution on the mill power draw of a laboratory ball mill was studied using the discrete element method (DEM) simulation. The mill shell and crushing balls were made of Plexiglas® and compressed glass, respectively. Modeling was performed using Particle Flow Code 3D (PFC3D). Model parameters were back-calculated by comparing the images obtained from simulation and laboratory test works. After determining the model parameters, the mill was simulated in mill fillings of 15, 25 and 35 % with ball media of 16 and 25mm in diameter. For every mill filling, the numbers of big and small balls were changed and 11 scenarios were chosen. The results showed the power draw was changed with changing the ball size distribution. At mill filling 15% the ball size distribution effect is low but with increasing mill filling the ball size distribution effect was increased. The maximum power draw occurred when the fraction of small balls and big balls are equaled. At a constant mill filling, when the fraction of small ball is low, increasing of mill rotation speed has low effect on the mill power draw. With increasing of small ball fraction the effect of rotation speed was increased and minimum power draw wad occurred at 75% critical speed.