Abstract
Pour analyser l'impact des différents matériaux de marteau sur l'effet de broyage du concasseur à percussion, la mesure stéréoscopique du concasseur à percussion Kleemann MR130 et du minerai de cuivre a été réalisée. Le modèle UG du concasseur à percussion Kleemann MR130 a été établi et importé dans Logiciel EDEM. Le modèle de particules de minerai de cuivre a été établi pour analyser l'effet de broyage des marteaux de concasseur à percussion en matériaux Cr26 et 35GrMo, en prenant la vitesse et l'énergie cinétique de rotation des particules de minerai de cuivre en 2.6 à 3.5 s comme indices d'évaluation. Les résultats de la simulation montrent que lorsque le taux d'alimentation est de 15 %, 25 % et 35 %, la vitesse et l'énergie cinétique de rotation du minerai de cuivre dans le concasseur avec le matériau de marteau de 35GrMo sont supérieures à celles de Cr26. Sous le même matériau de marteau, avec l'augmentation du taux d'alimentation en minerai de cuivre, la vitesse et l'énergie cinétique de rotation du modèle de particules de minerai de cuivre sont considérablement augmentées ; Parmi ceux-ci, la vitesse maximale des particules de minerai de cuivre est de 57.09 m/s et l'énergie cinétique de rotation maximale est de 2269.39 J. Les résultats des tests sont cohérents avec les résultats de la simulation, qui fournissent une base de recherche et une nouvelle idée pour optimiser les marteaux du concasseur à percussion et améliorer l'effet de concassage du minerai de cuivre.
Concasseur à percussion et modèle en granit
Modèle de concasseur à percussion
Étant donné que la capacité de modélisation du logiciel d'éléments discrets EDEM est faible et que seule la partie en contact avec lui doit être établie dans le processus de simulation du logiciel EDEM, son modèle tridimensionnel doit être simplifié. Le modèle tridimensionnel du concasseur est établi dans le logiciel UG, et son extérieur et son intérieur sont représentés sur les figures 1 et 2.
Recherche sur le concasseur à percussion basée sur EDEM
La taille et la forme géométriques du minerai de cuivre sont des variables aléatoires qui affectent directement son impact sur la plaque d'impact et l'effet d'écrasement final. Cette étude se concentre sur l'effet d'écrasement du minerai de cuivre avec la même taille et la même forme géométrique sous différents matériaux de plaque d'impact. Par conséquent, pour analyser avec précision la défaillance par usure de la contre-plaque dans la cavité interne écrasée, le minerai de cuivre (FIG. 3) a été analysé sur place et, en combinaison avec la littérature et les données pertinentes, le minerai de cuivre a été ordonné comme sphérique dans la simulation d'éléments discrets pour faciliter la recherche en simulation. Il est généré sous forme de distribution normale avec un rayon moyen de 185 mm et un écart type de 0.191.
La densité du minerai de cuivre est obtenue par la formule de densité et la méthode de drainage. L'expérience a été répétée 60 fois ; le résultat moyen était de 2.793 g/cm³.
Logiciel de simulation
Le modèle de contact entre le minerai de cuivre, le concasseur à percussion et le minerai de cuivre est défini comme un modèle intégré Hertz-Mindlin (sans glissement). La force normale entre les particules dans ce modèle est :
![\[ F_{\mathrm{n}}=\frac{4}{3} E^{*}\gauche(R^{*}\droite)^{1 / 2} \alpha^{3 / 2} \]](https://www.qimingcasting.com/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-b7a37fa6b90b720463c178a58e9ced5b_l3.png "Rendu par QuickLaTeX.com")
Dans la formule ci-dessus, 
est la moyenne du rayon de toutes les particules, 
est la portée de contact des particules et 
est la moyenne du module d'élasticité de toutes les particules, exprimée comme :
![\[ \frac{1}{E^{*}}=\frac{1-\nu_{1}^{2}}{E_{1}}+\frac{1-\nu_{2}^{2}}{E_{2}} \]](https://www.qimingcasting.com/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-f72d91538679b7de9a74883661c57359_l3.png "Rendu par QuickLaTeX.com")
Dans le formulaire ci-dessus,
la forme est le module d'élasticité d'une particule, et 
forme est le coefficient de Poisson d'une particule. 
et 
dans la même expression.
La force radiale peut être exprimée comme :
![\[ F_{t}=-8G^{*} \sqrt {R^{*} \alpha \delta } \]](https://www.qimingcasting.com/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-0656b4e288fce5ffa0e8a8a032ac7565_l3.png "Rendu par QuickLaTeX.com")
Dans la formule ci-dessus, δ est la zone de chevauchement entre les particules en interaction, et 
est le module de cisaillement équivalent calculé par la formule suivante :
![\[ G^{*}=\frac{2-v_{1}^{2}}{G_{1}}+\frac{2-v_{2}^{2}}{G_{2}} \]](https://www.qimingcasting.com/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-47327f175d1f29402ef0364455b4a161_l3.png "Rendu par QuickLaTeX.com")
Dans la forme, G₁ et G₂ sont les modules de cisaillement des particules 1 et 2, respectivement.
En important la bibliothèque de matériaux du logiciel d'éléments discrets et la littérature associée au stade précoce, les paramètres globaux de la simulation avec le matériau des marteaux du concasseur à percussion de Cr26 et 35GrMo (le reste du matériau du concasseur est en acier) sont définis comme dans le tableau 1.
| Tableau 1 : Paramètres variables globaux des matériaux des marteaux du concasseur à percussion Cr26 et 35GrMo | ||||||
| Matériel Requis | Densité/(kg/m³) | Coefficient de Poisson | Module de cisaillement/Pa | Facteur de récupération après collision (avec du minerai de cuivre) | Coefficient de frottement statique (avec minerai de cuivre) | Coefficient de frottement dynamique (avec minerai de cuivre) |
| Minerai de cuivre | 2790 | 0.2 | 3.0×10⁸ | 0.5 | 0.5 | 0.01 |
| Acier | 7800 | 0.3 | 7.0×10¹⁰ | 0.5 | 0.9 | 0.05 |
| Cr26 | 7980 | 0.27 | 7.5×10¹⁰ | 0.6 | 0.8 | 0.06 |
| 35GrMo | 2640 | 0.29 | 5.0×10⁷ | 0.2 | 0.5 | 0.01 |
Le modèle de concasseur créé dans le logiciel UG a été importé dans le logiciel EDEM et l'usine de particules a été définie comme étant située à l'intérieur du concasseur. Le rotor a commencé à tourner dans la chambre intérieure du concasseur à 3×10-⁶s. Pour montrer l'état de fonctionnement du concasseur à percussion, l'usine de particules est chargée de générer 400 minerais de cuivre (taux d'alimentation de 25 %) dans les 2e et 5e secondes à l'intérieur du concasseur, le rotor s'arrête de tourner dans les 5e et la simulation est terminée dans les 6e. Enfin, le logiciel EDEM est chargé de sauvegarder les données toutes les 0.1 s pour l'enregistrement et la sortie.
La figure 4 montre la distribution de la force d'impact de la plaque d'impact lorsque le temps de simulation est de 3 s. On peut voir que la force d'impact de la plaque d'impact est principalement concentrée dans la partie inférieure de la plaque d'impact, on peut donc en déduire que la partie inférieure de la plaque d'impact est la partie centrale du minerai broyé. La possibilité de défaillance par usure dans cette partie est plus grande et la résistance de cette partie doit être optimisée dans la conception.
Résultats de simulation du concasseur à percussion
Comparaison et recherche des résultats de simulation
Français Le logiciel EDEM définit par défaut la particule comme un corps rigide dans le processus de simulation, il ne peut donc pas simuler le processus de rupture des particules. Cependant, le broyage du minerai de cuivre dans le concasseur est obtenu par collision avec le marteau, la contre-plaque et lui-même, de sorte que l'effet de broyage peut être étudié indirectement en analysant la vitesse et l'énergie cinétique de rotation du minerai de cuivre dans la période de travail initiale du concasseur. À l'aide du module de post-traitement des données EDEM, la vitesse du minerai de cuivre et l'énergie cinétique de rotation dans différents matériaux de marteau ont été dérivées pour des périodes de 2.6 à 3.5 s. (Cr₂₆ et 35GrMo), comme le montrent les figures 5 et 6. Dans les figures 5 et 6, Cr₂₆ et 35GrMo représentaient le matériau de marteau de Cr₂₆ et 35GrMo.
Comme le montre la figure 5, lorsque le matériau du marteau était Cr₂₆ et 35 GrMo aux instants 2.9 s, 3.1 s et 3.3 s, la vitesse du minerai de cuivre était relativement proche. À d'autres instants, la vitesse du minerai de cuivre semblait être supérieure à celle du Cr₂₆ lorsque le matériau du marteau était 35 GrMo. Autrement dit, le changement du matériau du marteau pourrait modifier la vitesse d'impact du minerai de cuivre.
Français Comme le montre la Figure 6, lorsque le matériau du marteau était Cr₂₆ et 35 GrMo aux instants 2.7 s, 2.9 s et 3.4 s, l'énergie cinétique de rotation du minerai de cuivre était relativement proche. À d'autres instants, l'énergie cinétique de rotation du minerai de cuivre était supérieure à celle du Cr₂₆ lorsque le matériau du marteau était 35 GrMo. C'est-à-dire que le changement du matériau du marteau a modifié l'énergie cinétique de rotation reçue par le minerai de cuivre. Par conséquent, grâce à l'étude du matériau du marteau à plaque par la méthode des éléments discrets, il a été constaté que le matériau du marteau du concasseur était 35 GrMo. Au stade initial de fonctionnement du concasseur, sa vitesse de broyage et son énergie cinétique de rotation étaient supérieures à celles du matériau du marteau comme Cr26.
Vérification des expériences de simulation de différents taux d'alimentation
Français Selon les étapes de simulation, tous les paramètres restent inchangés à l'exception du taux d'alimentation du concasseur. Lorsque le matériau du marteau était Cr₂₆ et 35GrMo, et que le taux d'alimentation était respectivement de 15 %, 25 % et 35 %, la vitesse et l'énergie cinétique de rotation du minerai de cuivre ont été analysées. Les résultats sont présentés dans les figures 7 et 8. A (15 %) représentait la vitesse et l'énergie de rotation du minerai de cuivre lorsque le matériau du marteau était Cr₂₆ et que le taux d'alimentation était de 15 %. B (15 %) représentait la vitesse et l'énergie de rotation du minerai de cuivre. Lorsque le matériau du marteau était 35GrMo, le taux d'alimentation était de 15 %, et les autres étaient les mêmes.
◆—A(15 %); ■—B(15 %) : ▲—A(25 %);
×—B(25 %);*—A(35 %); ●—B(35 %)
◆—A(15%); ■—B(15%); ▲—A(25%);
×—B(25 %);*—A(35 %); ●—B(35 %)
Comme le montre la figure 7, lorsque le taux d'alimentation du minerai de cuivre est de 15 %, 25 % ou 35 %, la vitesse du minerai de cuivre dans le concasseur est différente. Lorsque le taux d'alimentation du minerai de cuivre est le même, la vitesse du minerai de cuivre l'est également. Lorsque le matériau du marteau est de 35 GrMo, elle est supérieure à celle du matériau du marteau, qui est du Cr26. Lorsque le matériau du marteau du concasseur à percussion est le même, la vitesse du minerai de cuivre augmente évidemment avec l'augmentation du taux d'alimentation du concasseur. Lorsque le taux d'alimentation du minerai de cuivre est de 15 % et que le matériau de la plaque est du Cr26 avec un temps de 3.5 s, la vitesse des particules de minerai de cuivre est la plus faible, soit 20.97 m/s. Lorsque le taux d'alimentation du minerai de cuivre est de 35 %, que le matériau du marteau est de 35 GrMo et que le temps est de 2.6 s, la vitesse des particules de minerai de cuivre est la plus élevée, soit 57.09 m/s.
Lorsque le taux d'alimentation en minerai de cuivre était de 15 %, et que le matériau de la plaque était du Cr26 avec un temps de 3.5 s, la vitesse des particules de minerai de cuivre était la plus faible, soit 20.97 m/s. Lorsque le taux d'alimentation en minerai de cuivre était de 35 %, le matériau du marteau était de 35 GrMo et le temps était de 2.6 s, la vitesse des particules de minerai de cuivre était la plus élevée, soit 57.09 m/s.
Comme le montre la figure 8, lorsque le taux d'alimentation en minerai de cuivre est de 15 %, 25 % et 35 %, l'énergie cinétique de rotation du minerai de cuivre est différente. Lorsque le taux d'alimentation en minerai de cuivre était le même, l'énergie cinétique de rotation du minerai de cuivre dans le concasseur lorsque le matériau du marteau était 35GrMo était significativement plus élevée que celle du matériau du marteau Cr26. Lorsque le matériau du marteau à plaque est le même, l'énergie cinétique de rotation du minerai de cuivre dans le concasseur augmente évidemment avec l'augmentation du taux d'alimentation en minerai de cuivre. Lorsque le taux d'alimentation en minerai de cuivre était de 15 % et que le matériau du marteau était Cr26, l'énergie cinétique de rotation du minerai de cuivre était la plus faible, soit 1627.31 J. Lorsque le taux d'alimentation en minerai de cuivre était de 35 % et que le matériau du marteau était ZG35GrMo, l'énergie cinétique de rotation du minerai de cuivre était la plus élevée, soit 2269.39 J.
Vérification des tests
Appliquez l'analyseur de taille de particules laser (Figure 9) pour analyser le minerai de cuivre broyé avec différents matériaux de marteau et différents taux d'alimentation, prenez la taille de particule unique inférieure à 15 mm comme norme, pesez le poids des particules de minerai de cuivre extraites et le poids des particules de minerai de cuivre de taille inférieure à 15 mm, et utilisez le rapport δ (Eq. (5)) des deux pour évaluer l'effet de broyage du bon ou du mauvais.
![\[ \delta=\frac{m}{M} \]](https://www.qimingcasting.com/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-11d663da1b1399499a5ab29577fee98d_l3.png "Rendu par QuickLaTeX.com")
Où M est le poids des particules de minerai de cuivre extraites ; m est l'analyseur de taille de particules laser utilisé pour détecter le poids des particules de minerai de cuivre qui répondent à la norme.
◆—A(15%) : ■—B(15%) : ▲—A(25%);
×—B(25 %);*—A(35 %); ●—B(35 %)
L'effet d'écrasement du concasseur à percussion avec différents matériaux de marteau et taux d'alimentation simultanément est calculé et les résultats sont présentés dans la figure 10.
Comme le montre la figure 10, lorsque le taux d'alimentation est de 15 %, 25 %, 35 % et dix tests répétés, l'effet de broyage du matériau de marteau ZG35GrMo est meilleur que celui du matériau de marteau Cr26. Dans le même matériau de marteau dans le même concasseur, avec dix tests répétés, le meilleur effet de broyage est apparu à un taux d'alimentation de 35 %, et le pire effet de broyage est apparu à un taux d'alimentation de 15 %. Le concasseur est apparu avec l'augmentation du taux d'alimentation et l'effet de broyage du minerai de cuivre a augmenté. Les résultats sont cohérents avec les résultats de la simulation.
Conclusion et perspectives
- La vitesse et l'énergie cinétique de rotation du minerai de cuivre dans le concasseur lorsque le matériau du marteau était de 35 GrMo étaient significativement plus élevées que lorsque le matériau du marteau était le Cr26En d'autres termes, l'effet d'écrasement du minerai de cuivre était meilleur lorsque le matériau du marteau était en 35 GrMo que lorsque le matériau du marteau était en Cr26.
- Modification du taux d'alimentation du minerai de cuivre pour la vérification de la simulation : dans le même concasseur et le même matériau de marteau, avec l'augmentation du taux d'alimentation, la vitesse et l'énergie cinétique de rotation du minerai de cuivre augmentent progressivement ; c'est-à-dire que l'impact du minerai de cuivre est de plus en plus intense, meilleur est l'effet de broyage. Parmi eux, la valeur maximale de la vitesse et de l'énergie cinétique de rotation du minerai de cuivre est apparue dans le taux d'alimentation de 35 %, le matériau du marteau est de 35 GrMo, et sa valeur est de 57.09 m/s et 2269.39 J.
- L'effet du matériau du marteau et de la vitesse d'alimentation sur l'effet de broyage est obtenu en comparant les résultats de simulation et d'essai, et les résultats de simulation sont vérifiés. Les résultats fournissent une base théorique pour optimiser les marteaux du concasseur à percussion et améliorer l'effet de broyage du minerai de cuivre.
