立式螺旋搅拌磨机简称立磨机,具有能量利用率高、产品粒度细、研磨机理优越、设备结构简单等优点,是当前最具有发展前途的超细粉碎设备之一。立磨机内介质球的运动规律是磨矿理论的核心问题之一,由于立磨机内介质球的运动较为复杂,国内外学者难以对介质球的运动建立一套完整的数学模型,同时各关键参数对立磨机磨矿性能的影响规律尚未明确,致使立磨机的参数优化和大型化设计缺乏必要的理论依据。因此,本文在综述立磨机发展和研究现状的基础上,分析了立磨机粉磨机理和关键参数,运用离散单元法建立了立磨机的离散元模型,从立磨机介质球的运动规律和关键参数对立磨机磨矿性能的影响等方面开展了研究工作,主要内容如下:(1)本文介绍了立磨机的发展历史和应用现状,详细叙述了离散单元法在磨矿设备中的研究现状,同时对立磨机粉磨机理、磨矿介质的动力学及关键参数的确定原则进行了分析。(2)运用离散单元法对立磨机内介质球的运动规律进行详细地研究,通过离散元软件建立数值模拟所需的仿真模型,主要对单个介质球和整体介质球进行研究,分别从力学、运动学以及能量角度进行分析。研究结果表明,介质球在筒体内的运动轨迹均为螺旋线,其中磨矿介质球的速度、动能在搅拌器螺旋叶片边缘达到最大值,磨矿介质球的碰撞力、自转角速度、转动动能、碰撞能在搅拌器外缘达到最大值,同时,环形区内介质球的碰撞力和速度梯度均较大,因此环形区是重要的磨矿区域。(3)通过离散单元法研究了立磨机各关键参数对磨矿性能的影响规律,从而对关键参数进行优化,选取的关键参数分别为转速、搅拌器螺旋外径、搅拌器螺旋升角,以碰撞力、碰撞个数、碰撞能、磨损量、功率和能量利用率等因素为磨矿性能的评价指标。研究结果表明,在物料达到粉碎要求的前提下,立磨机应选择低转速;筒径比适宜的取值范围是0.75 0.81,选取此范围内的筒径比可以确定合适的搅拌器螺旋外径;搅拌器螺旋升角选取在16°左右时,立磨机的能量利用率相对较强。(4)使用不同转速和不同螺旋升角的搅拌器进行实验室磨矿试验,试验结果表明,随着转速升高,产品粒度逐渐变细,同时能耗增加;当选取的搅拌器螺旋升角为16°时,立磨机的产品粒度较细且能耗较低,说明了数值模拟的正确性和可靠性。本文通过离散单元法对立磨机进行建模仿真分析以及实验室细磨实验,研究了立磨机内磨矿介质球的运动规律和关键参数对立磨机磨矿效果的影响规律,为立磨机的结构设计和参数优化提供了参考依据。