بررسی تأثیر پارامترهای عملیاتی سرند غلتکی بر رفتار مکانیکی غلتک‌های آن، با استفاده از رویکرد کوپل‌شده DEM-FEM برای طبقه‌بندی گندله‌های خام سنگ آهن

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی معدن، دانشکدگان فنی، دانشگاه تهران، تهران، ایران.

2 دانشکده مهندسی معدن، نفت و ژئوفیزیک دانشگاه صنعتی شاهرود

10.22034/anm.2026.23881.1707

چکیده

سرندهای غلتکی از تجهیزات کلیدی در خطوط فرآوری مواد معدنی هستند و عملکرد مناسب آن‌ها تأثیر مستقیمی بر راندمان جدایش، ظرفیت تولید و هزینه‌های نگهداری دارد. تغییر پارامترهای عملیاتی، علاوه بر تأثیر بر عملکرد جدایش، می‌تواند رفتار مکانیکی غلتک‌ها را نیز تحت تأثیر قرار داده و موجب افزایش تغییرشکل، تنش و در نهایت کاهش عمر تجهیز شود. با وجود اهمیت این موضوع، بررسی هم‌زمان اثر پارامترهای عملیاتی بر رفتار مکانیکی غلتک‌ها با استفاده از مدل‌سازی کوپل‌شده و اعتبارسنجی تجربی تاکنون کمتر مورد توجه قرار گرفته است. در این پژوهش، با فرض رفتار الاستیک غلتک‌ها و استفاده از شرایط عملیاتی مشخص، اثر شکاف زیرسرندی و ظرفیت خوراک بر رفتار مکانیکی غلتک‌های سرند غلتکی با بهره‌گیری از روش کوپل‌شده اجزای گسسته–اجزای محدود (DEM–FEM) در مقیاس آزمایشگاهی و صنعتی بررسی شد. نوآوری این تحقیق، توسعه و اعتبارسنجی یک مدل کوپل‌شده DEM–FEM برای تحلیل رفتار مکانیکی غلتک‌ها از طریق اندازه‌گیری تجربی با کرنش‌سنج است. نتایج نشان دادند کاهش شکاف زیرسرندی از 75/9 به 9 میلی‌متر، میانگین تغییرشکل کل غلتک‌ها را 71/29 درصد افزایش می‌دهد. همچنین در مقیاس صنعتی، با افزایش ظرفیت عملیاتی از 120 به 200 تن بر ساعت، تغییرشکل غلتک از 2-10 ×89/1 به 2-10 ×95/2 میلی‌متر افزایش یافت. نتایج اعتبارسنجی نیز بیانگر آن بودند که اختلاف میانگین بین مقادیر حاصل از شبیه‌سازی و اندازه‌گیری‌های تجربی کمتر از 5 درصد است که دقت و قابلیت اطمینان مدل توسعه‌یافته را تأیید می‌کند. این مدل می‌تواند به‌عنوان ابزاری کارآمد برای طراحی، ارزیابی و بهینه‌سازی شرایط بهره‌برداری سرندهای غلتکی مورد استفاده قرار گیرد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Investigating the impact of roller screen operating parameters on the mechanical behavior of its rolls, using the coupled DEM-FEM approach for green iron ore pellet classification

نویسندگان [English]

  • Mehrshad Asghari 1
  • Mohammad Noaparast 1
  • Mohammad Jahani Chegeni 2
1 School of Mining Engineering, University college of Engineering, University of Tehran, P.O. Box 14395-515, Tehran, Iran.
2 School of Mining, Petroleum, and Geophysics of Shahrood University of Technology
چکیده [English]

Roller screens are key equipment in mineral processing lines, and their proper performance has a direct impact on separation efficiency, production capacity, and maintenance costs. In addition to affecting the separation performance, changing operating parameters can also affect the mechanical behavior of rollers, increasing deformation, stress, and ultimately reducing the equipment life. Despite the importance of this issue, the simultaneous study of the effect of operating parameters on the mechanical behavior of rollers using coupled modeling and experimental validation has received little attention so far. In this study, assuming elastic behavior of the rollers and using specific operating conditions, the effect of the under-screen gap and feed capacity on the mechanical behavior of roller screen rollers was investigated using the coupled discrete-element-finite-element method (DEM-FEM) at laboratory and industrial scales. The innovation of this research is the development and validation of a coupled DEM–FEM model for analyzing the mechanical behavior of rollers through experimental measurements with strain gauges. The results showed that reducing the underscreen gap from 9.75 to 9 mm increased the average total roller deformation by 29.71%. Also, on an industrial scale, with the increase in operating capacity from 120 to 200 t/h, the roller deformation increased from 1.89 × 10-2 to 2.95 × 10-2 mm. The validation results also indicated that the average difference between the values obtained from simulation and experimental measurements is less than 5%, which confirms the accuracy and reliability of the developed model. This model can be used as an efficient tool for designing, evaluating, and optimizing the operating conditions of roller screens.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Coupled DEM-FEM simulation
  • Green pellets
  • Total deformation
  • Equivalent Stress
  • Industrial-scale roller screen

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از تاریخ 17 شهریور 1405
  • تاریخ دریافت: 06 آبان 1404
  • تاریخ بازنگری: 17 شهریور 1405
  • تاریخ پذیرش: 17 شهریور 1405