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摘 要:利用“球谐函数”,设计出有别于用于球磨机的传统球形介质的介质形状——“OPTIPSE”,在实验室规模下证实,其粉碎效率比球形介质高约10%,适合应用于使用铸造的铁制介质的选矿领域和水泥制造领域。
关键词:球磨、磨珠、非球形、OPTIPSE形状、球磨效率
要点
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使用球谐函数,设计出能高效夹裹粉碎对象物的形状——“OPTIPSE”
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在实验室规模下确认,其粉碎效率比球形介质高约10%
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有望降低球磨机使用时的能耗
研究团队利用“球谐函数”,设计出高粉碎效率的球磨机介质形状。
球磨机是在圆筒形容器内投入球形介质的粉碎装置,但其能源效率(投入能源中用于粉碎的能源占比)低,不足1%,有待提高。此前也有人尝试将介质形状改为非球形,但未取得理想成果,100多年来一直使用球形介质。
此次,利用球谐函数生成了约5500个随机三维形状,找到了夹入对象物效率最高的形状“OPTIPSE”。OPTIPSE是类似将椭圆球体轻轻压扁的扭曲形状。在实验室规模下,使用OPTIPSE形状的氧化铝介质进行粉碎实验,确认其粉碎效率比球形介质约高10%。仅将目前普及的球磨机的球形介质替换为OPTIPSE形状的介质,就有望提高球磨机的粉碎效率(即降低球磨机使用时的能耗)。该技术可应用于选矿领域和水泥制造领域等。
球磨机是将硬质介质和粉碎对象物放入圆筒形容器中使其旋转的粉碎装置,广泛用于矿石等的粉碎。通过旋转容器,介质和粉碎对象物被搅拌,夹在介质之间或介质与球磨机内壁之间的材料被冲击粉碎。
在从矿石中回收有用矿物的选矿中,粉碎是不可或缺的工序,但需要消耗大量能源,有报告称其占全球能耗的约2%。尽管如此,作为代表性粉碎机的球磨机的能源效率仅停留在1%以下,投入能源的大部分以热和振动的形式散失。这种效率低下成为重大课题,需要提高效率。
