球磨机的物料传输和停留时间分布研究

物料在磨机内传输的流型和停留时间分布是连续球磨机模型中必须研究的问题。根据化工原理，连续反应器中基本的流型有柱塞流和完全混合流，其它流型都是这两种基本流型的混合。许多学者对实验室或工业连续球磨机内的水或固体物料进行示踪研究，发现单纯的柱塞流和完全混合流都无法反应实际的连续磨矿过程。根据示踪测定结果，这些学者提出了停留时间密度分布函数的半经验模型，总体上可分为扩散模型和多个完全混合器(反应器)串联的模型。

扩散模型考虑物料在磨机中的两种主要运动，一种是矿浆沿着磨机中轴由入口到出口以固定流速的总体移动，另一种是随着磨机的转动，物料流层里的向前、向后的扩散作用，因而基于物料平衡的原理，在离磨机入口l处对示踪剂的前向和纵向扩散进行建模，最终得出示踪剂的分布密度与其在磨机内的折算时间和折算长度之间的关系。

对于混合器或反应器串联模型，由于化工过程中发现多个完全混合反应器串联的理论模型常与试验测得的RTD吻合，且反应器个数不同吻合程度不同，因此可将磨机等价为多个串联的小磨机。混合器串联模型包括一大两小完全混合器串联模型和刃个等容的全混合器串联模型。对不同磨机，串联混合器模型中混合器的大小、个数和平均停留时间是待确定的参数。

weller和Marchand等在溢流式球磨机闭环湿磨过程中，对水进行示踪研究，发现水的停留时间分布与一大带两小混合器串联并加一个小柱塞流的模型吻合。而文献指出，固体物料和水的停留时间分布函数虽然形状一致，但固体物料的平均停留时间比水的长。

在固定破碎速率函数和破碎分布函数的条件下，通过对比模型的预测 ，对扩散系数模型、一大两小混合器串联模型、N个相同的混合器串联模型、带有柱塞流的全混合器模型进行了对比，得出了不同模型系数之间的转换关系。因此，在适当的模型参数下，这些模型得到的仿真 是等价的。

最近，Makokha等对一个工业溢流型磨机开环磨矿的停留时间分布进行了示踪测定，将实测数据与具有带死区的一大两小混合器串联模型进行拟合，并根据实测数据建立了平均停留时间与装球量、磨矿浓度和下料量之间的多元线性回归模型。

但是，这些模型都是在一定的磨矿条件下测得的，没有哪一个模型可以描述所有的球磨机磨矿过程。