铁矿石球团法是铁矿石造块方法之一,球团矿具有含铁品位高﹑粒度均匀﹑还原性能好和机械强度高等特性。球团矿是将铁精矿粉和粘结剂膨润土利用混合机混合做成生球,再经过高温或者低温焙烧制成。铁精矿粉和膨润土混合均匀度影响球团矿的质量,进而影响炼铁的效率。采用数值模拟的方法对混合机内的粉末物料的混合过程开展研究可以优化工艺参数。有限元法(Definite Element Method)虽然可以模拟物料与筒壁之间的受力状况,但是难以跟踪粉末物料的运动轨迹,且在物料颗粒之间存在着接触和分离。而离散元法(Discrete Element Method)认为系统是由无数个离散的颗粒组成的,而且在颗粒之间存在着接触和分离、相互运动以及接触力和能量之间的联系,为粉体力学问题的数值解提供了一种有效手段。本文基于离散元法对钢球在立式螺旋搅拌混合机中的混合过程进行数值模拟,得到筒体半径和筒体高度对径向速度﹑切向速度﹑垂向速度以及搅拌器启动功率的变化规律,并与文献给出结果进行对比,吻合较好,表明利用离散元法对物料混合过程进行数值模拟是可行的。研究了搅拌器转速、搅拌器导程、物料填充率对膨润土和铁精矿粉在混合机内混合均匀度的影响。研究结果表明,随着搅拌转速增加,物料混合速度和混合均匀度相应增加;当物料填充率达到一定值时,混合效率反而减少,因而合适的填充率不但可以提高混合效率,还可以使混合更加均匀;随着搅拌器导程的增加,混合效率得到提高,但是达到平衡时,混合均匀度变化较小。为了提高混合机的混合效率,选取搅拌器转速、搅拌器导程、物料填充率三因素设计正交实验,设立三个实验指标分别为搅拌器输出功率、能量损耗、颗粒速度,极差分析结果表明对搅拌器输出功率影响大小的三个因素关系为:搅拌器转速>物料颗粒的填充率>搅拌器导程;对能量损耗影响大小的三个因素关系为:物料颗粒的填充率>搅拌器转速>搅拌器导程;对颗粒速度影响大小的三个因素关系为:搅拌器转速>搅拌器导程>物料颗粒的填充率。最后根据得到的实验因素主次影响顺序,再结合实际需求,我们可以得到最优水平组合为搅拌器转速42 r/min、搅拌器导程2500mm、物料颗粒的填充率0.5。本文所得结果可为提高铁精矿粉和膨润土粉料混合均匀度及混合效率有一定的指导作用。