Yüksek basınçlı öğütme sistemlerinde kırılma dağılım fonksiyonunun ayrık elemanlar yöntemi ile belirlenmesi
Determination of breakage distribution function in high pressure grinding systems by discrete element method
Yazar: SEVGİ KARACA
Danışman: PROF. DR. ALİ UÇAR ; PROF. DR. AHMET HAKAN BENZER
Kütahya Dumlupınar Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Maden Mühendisliği ve Madencilik = Mining Engineering and Mining

Özet:
Bilgisayar teknolojilerinin gelişmesine bağlı olarak birçok alanda olduğu gibi mineral endüstrisinde de modelleme çalışmaları yapılmaktadır. Öğütme işleminin yapılmasında kullanılan modeller, tanenin diğer taneler ve değirmen ile arasındaki ilişkisini yeterince açıklayamadığı için Ayrık Elemanlar Yöntemi (AEY) kullanılarak modellemeler yapılmaya başlanmıştır. Bu çalışmayla, yüksek basınçlı öğütme sistemlerinin modellenmesinde kullanılan kırılma dağılım fonksiyonunu, AEY ile modellenen piston presler ile belirlenmesi amaçlanmaktadır.
Çalışmada, kuvars, manyetit ve bakır cevheri kullanılmıştır. Çalışmanın ilk aşamasında malzemelerin piston pres testleri yapılarak kırılma dağılımı ve ufalama enerjisi tespit edilmiştir. Kırılma dağılımı ve ufalama enerjisi yalnızca cevher özelliklerine bağlı kalmayıp, AEY'nin BPM kırılma modeli kullanılarak, tanenin hareketi ile de ilişkilendirilerek modelleme çalışmaları yapılmıştır. Bu işlemler EDEM yazılımı kullanılarak gerçekleştirilmiştir.
Piston pres kullanılarak kırılma dağılımının belirlenmesine etki eden parametreler arasındaki ilişkiyi ortaya koyan regresyon modeli, Design Expert programından yararlanılarak oluşturulmuştur. Bağımsız değişkenler olarak tane boyutu (-9,5+8, -6,7+5,6, -3,35+2,36 mm), uygulanan kuvvet (100, 650, 1200kN) ve normal rijitlik (1x1011-1x1012N/m3) kullanılmıştır. Ayrıca, AEY kullanılarak elde edilen kırılma modeli sonuçları deneysel çalışmalardan elde edilen veriler ile mukayese edilmiştir. Bunun için R2, MAPE ve RMS kriterleri kullanılmış ve sonuçların birbiriyle iyi bir uyum içinde olduğu görülmüştür. Bu sonuçlara göre gerçeğe yakın oluşturulan tane ile prensipte BPM'in tane yatağı kırılması gibi gerçekçi ufalama ortamlarında uygulanabileceği sonucuna varılmıştır.

Abstract:
Modelling processes are carried out in the mineral industry as well as in many areas depending on the development of computer technologies. These models cannot correctly explain the interaction between the mill and particles. Therefore, DEM has been used by researchers. In this study, it is aimed to determine the breakage distribution function used in the modelling of high pressure grinding systems with piston presses modelled with DEM.
Quartz, magnetite and copper ore used in the study. In the initial phase, the breakage distribution and the breakage energy were obtained by performing piston press tests of materials. Modelling studies performed using DEM's BPM breakage model. These processes were carried out using EDEM software.
The regression model, which shows the relationship between the parameters to be affecting the determination of the breakage distribution using the piston press, was developed using the Design Expert. Particle size (-9,5+8, -6,7+5,6, -3,35+2,36mm), load force (100, 650, 1200kN) ve normal stiffness (1x1011-1x1012N/m3) were the independent variables. Additionally, the DEM-based breakage model results were compared with experimental data using R2, MAPE and RMS criteria, showing a good correlation. According to these results, it is concluded that the model can in principle be applied in realistic comminution operations such as particle bed breakage.