Investigation of Lateral Confinement, Roller Aspect Ratio and Wear Condition on HPGR Performance Using DEM-MBD-PRM Simulations
- 1. Universidade Federal do Rio de Janeiro
- 2. Vale (Brazil)
Description
It has been known that the performance of high-pressure grinding rolls (HPGR) varies as a function of the method used to laterally confine the rolls, their diameter/length (aspect) ratio as well as their condition, if new or worn. However, quantifying these effects through direct experimentation in machines with reasonably large dimensions is not straightforward, given the challenge, among others, of guaranteeing that the feed material remains unchanged. The present work couples the discrete element method (DEM) to multibody dynamics (MBD) and a novel particle replacement model (PRM) to simulate the performance of a pilot-scale HPGR grinding pellet feed. It shows that rotating side plates, in particular when fitted with studs, will result in more uniform forces along the bed, which also translates in a more constant product size along the rolls as well as higher throughput. It also shows that the edge effect is not affected by roll length, leading to substantially larger proportional edge regions for high-aspect ratio rolls. On the other hand, the product from the center region of such rolls was found to be finer when pressed at identical specific forces. Finally, rolls were found to have higher throughput, but generate a coarser product when worn following the commonly observed trapezoidal profile. The approach often used in industry to compensate for roller wear is to increase the specific force and roll speed. It has been demonstrated to be effective in maintaining product fineness and throughput, as long as the minimum safety gap is not reached.
Translated Descriptions
Translated Description (Arabic)
من المعروف أن أداء بكرات الطحن عالية الضغط (HPGR) يختلف كدالة للطريقة المستخدمة لتقييد البكرات جانبيًا، ونسبة قطرها/طولها (العرض إلى الارتفاع) بالإضافة إلى حالتها، إذا كانت جديدة أو متآكلة. ومع ذلك، فإن القياس الكمي لهذه التأثيرات من خلال التجريب المباشر في الآلات ذات الأبعاد الكبيرة بشكل معقول ليس بالأمر السهل، نظرًا للتحدي المتمثل، من بين أمور أخرى، في ضمان بقاء مادة التغذية دون تغيير. يجمع العمل الحالي بين طريقة العناصر المنفصلة (DEM) وديناميكيات الأجسام المتعددة (MBD) ونموذج استبدال الجسيمات الجديد (PRM) لمحاكاة أداء تغذية حبيبات طحن بكرات الطحن عالية الضغط على نطاق تجريبي. يوضح أن اللوحات الجانبية الدوارة، لا سيما عند تزويدها بمسامير، ستؤدي إلى المزيد من القوات الموحدة على طول السرير، مما يترجم أيضًا إلى حجم منتج أكثر ثباتًا على طول اللفات بالإضافة إلى إنتاجية أعلى. كما يوضح أن تأثير الحافة لا يتأثر بطول اللفة، مما يؤدي إلى مناطق حافة متناسبة أكبر بكثير لللفات ذات نسبة الارتفاع إلى الارتفاع. من ناحية أخرى، وجد أن المنتج من المنطقة الوسطى لهذه اللفات يكون أدق عند الضغط عليه بقوى محددة متطابقة. أخيرًا، تم العثور على لفات ذات إنتاجية أعلى، ولكنها تولد منتجًا أكثر خشونة عند ارتدائها بعد الشكل شبه المنحرف الشائع الملاحظة. النهج المستخدم غالبًا في الصناعة للتعويض عن تآكل الأسطوانة هو زيادة القوة المحددة وسرعة الدوران. وقد ثبت أنه فعال في الحفاظ على دقة المنتج وإنتاجيته، طالما لم يتم الوصول إلى الحد الأدنى من فجوة السلامة.Translated Description (French)
Il est connu que les performances des cylindres de broyage haute pression (HPGR) varient en fonction du procédé utilisé pour confiner latéralement les cylindres, de leur rapport diamètre/longueur (aspect) ainsi que de leur état, s'ils sont neufs ou usés. Cependant, quantifier ces effets par l'expérimentation directe dans des machines de dimensions raisonnablement grandes n'est pas simple, étant donné le défi, entre autres, de garantir que la matière première reste inchangée. Le présent travail couple la méthode des éléments discrets (DEM) à la dynamique multi-corps (MBD) et à un nouveau modèle de remplacement des particules (PRM) pour simuler la performance d'une alimentation de granulés de broyage HPGR à l'échelle pilote. Cela montre que la rotation des plaques latérales, en particulier lorsqu'elles sont équipées de goujons, entraînera des forces plus uniformes le long du lit, ce qui se traduira également par une taille de produit plus constante le long des rouleaux ainsi qu'un débit plus élevé. Il montre également que l'effet de bord n'est pas affecté par la longueur du rouleau, ce qui conduit à des régions de bord proportionnelles sensiblement plus grandes pour les rouleaux à rapport d'aspect élevé. D'autre part, le produit de la région centrale de ces rouleaux s'est avéré plus fin lorsqu'il était pressé à des forces spécifiques identiques. Enfin, les rouleaux se sont avérés avoir un débit plus élevé, mais génèrent un produit plus grossier lorsqu'ils sont portés selon le profil trapézoïdal couramment observé. L'approche souvent utilisée dans l'industrie pour compenser l'usure des rouleaux consiste à augmenter la force spécifique et la vitesse de roulis. Il a été démontré qu'il est efficace pour maintenir la finesse et le débit du produit, tant que l'écart de sécurité minimum n'est pas atteint.Translated Description (Spanish)
Se sabe que el rendimiento de los rodillos de molienda de alta presión (HPGR) varía en función del método utilizado para confinar lateralmente los rodillos, su relación diámetro/longitud (aspecto) y su estado, si es nuevo o desgastado. Sin embargo, cuantificar estos efectos a través de la experimentación directa en máquinas con dimensiones razonablemente grandes no es sencillo, dado el desafío, entre otros, de garantizar que la materia prima para piensos permanezca sin cambios. El presente trabajo combina el método de elementos discretos (DEM) con la dinámica multicuerpo (MBD) y un nuevo modelo de reemplazo de partículas (PRM) para simular el rendimiento de una alimentación de pellets de molienda HPGR a escala piloto. Muestra que las placas laterales giratorias, en particular cuando están equipadas con espárragos, darán como resultado fuerzas más uniformes a lo largo de la cama, lo que también se traduce en un tamaño de producto más constante a lo largo de los rodillos, así como un mayor rendimiento. También muestra que el efecto de borde no se ve afectado por la longitud del rollo, lo que lleva a regiones de borde proporcionales sustancialmente más grandes para rollos de alta relación de aspecto. Por otro lado, se encontró que el producto de la región central de dichos rollos era más fino cuando se prensaba con fuerzas específicas idénticas. Finalmente, se encontró que los rollos tienen un mayor rendimiento, pero generan un producto más grueso cuando se usan siguiendo el perfil trapezoidal comúnmente observado. El enfoque que se utiliza a menudo en la industria para compensar el desgaste del rodillo es aumentar la fuerza específica y la velocidad del rodillo. Se ha demostrado que es eficaz para mantener la finura y el rendimiento del producto, siempre que no se alcance la brecha de seguridad mínima.Files
pdf.pdf
Files
(7.8 MB)
Name | Size | Download all |
---|---|---|
md5:5a8f6d75a687e4e27f2f290da26d1961
|
7.8 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- التحقيق في الحبس الجانبي ونسبة أبعاد الأسطوانة وحالة التآكل على أداء بكرات الطحن عالية الضغط باستخدام محاكاة DEM - MBD - PRM
- Translated title (French)
- Étude du confinement latéral, du rapport d'aspect des rouleaux et de l'état d'usure sur les performances HPGR à l'aide de simulations DEM-MBD-PRM
- Translated title (Spanish)
- Investigación del confinamiento lateral, la relación de aspecto del rodillo y la condición de desgaste en el rendimiento de HPGR utilizando simulaciones DEM-MBD-PRM
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W3183552056
- DOI
- 10.3390/min11080801
References
- https://openalex.org/W1963862541
- https://openalex.org/W1964604222
- https://openalex.org/W1986123874
- https://openalex.org/W1990209337
- https://openalex.org/W2021908556
- https://openalex.org/W2055931179
- https://openalex.org/W2073775990
- https://openalex.org/W2088219691
- https://openalex.org/W2093787728
- https://openalex.org/W2144595906
- https://openalex.org/W2402668793
- https://openalex.org/W2471163006
- https://openalex.org/W2511325282
- https://openalex.org/W2565629094
- https://openalex.org/W2669914514
- https://openalex.org/W2964658392
- https://openalex.org/W2965537686
- https://openalex.org/W2991468092
- https://openalex.org/W3025805739
- https://openalex.org/W3081576627
- https://openalex.org/W3085214532
- https://openalex.org/W3120618414
- https://openalex.org/W3124725867
- https://openalex.org/W3182259338
- https://openalex.org/W3201257645