[发明专利]一种基于破碎速率的介质形状优化方法

权利要求书

1.一种基于破碎速率的介质形状优化方法，其特征在于具体包括以下步骤：

(1)标定矿石的损伤系数，通过引入矿石的损伤系数，判断矿石的累积损伤能力，对选取介质形状提供依据：

当矿石的损伤系数为10以下，矿石越容易破碎，磨矿介质形状选择为磨剥型介质，包括圆锥柱、短棒或短圆锥柱形状；

当矿石的损伤系数超过10，矿石越难破碎，磨矿介质形状选择为强冲击介质，包括球或棒形状；

(2)通过步骤(1)标定矿石的损伤系数，选择几种磨矿介质形状，将这几种磨矿介质形状进行磨矿特性试验，通过不同介质形状对各单一粒级矿石的破碎速率，比较不同介质形状在最佳破碎区域的破碎速率大小；结合不同介质形状下的细粒级零阶产出特征辅助优化得到优化后的介质形状。

2.根据权利要求1所述的基于破碎速率的介质形状优化方法，其特征在于：所述步骤(1)标定矿石的损伤系数具体步骤为：

1.1、拟合力-位移曲线图

通过单轴压缩试验测定的力-位移曲线，采用Herzian弹性理论模型的方程(1)拟合测定的力-位移曲线，方程(1)为：

式中F为局部应力、d_p为颗粒直径、k_p为颗粒刚度、k_b为钢的刚度、α为位移；

1.2、计算出损伤变量值

通过步骤1.1的力-位移曲线的拟合数据和试验数据通过方程(2)计算得出损伤变量值，方程(2)为：

式中D为损伤变量、F_expt为试验应力值、F_elast为拟合应力值；

1.3、确定矿石的损伤系数

通过步骤1.2的损伤变量值通过方程(3)进行拟合得出损伤变化规律，确定损伤累积常数γ，方程(3)为：

式中D为损伤变量、Δ_p为颗粒位移、为颗粒破坏时的位移、γ为损伤累积常数。

3.根据权利要求1所述的基于破碎速率的介质形状优化方法，其特征在于：所述步骤(2)的具体过程为：

2.1、通过方程(4)求解不同介质形状对各单一粒级矿石的破碎速率，比较不同介质形状在最佳破碎区域的破碎速率大小，方程(4)为

ln[m₁(t)/m₁(0)]＝-S₁t (4)，

其中m₁(t)为t时刻最粗粒级的产率，对于单一粒级m₁(0)＝1，S₁为破碎速率；

2.2、通过步骤2.1后选取得到优化后不同介质形状的最佳尺寸，通过零阶产出法假定磨矿破碎速率为常数，通过不同介质形状下的细粒级零阶产出特征，方程(5)和(6)得到结果对比获得进一步优化后的介质形状：

细粒级零阶产出特征：

式中dy(x，t)为t时间x粒级的筛下累积产率，为表示粒度为x时的零阶累积产率速度函数；

细粒级产出速率常数：

式中α为碎裂难易程度，k为常数。