CN101490525A - 用于对粒状材料在承受冲击时的破碎属性进行预测的方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于对粒状材料在承受冲击时的破碎属性进行预测的方法，所述方法包括：使用如下公式为粒状材料计算破碎指标：破碎指标＝M{I－exp[－fmat x k－E]}，其中：M表示粒状材料的颗粒的最大破碎；fmat为材料参数，所述材料参数为颗粒尺寸和正在被破碎的粒状材料的函数；x为冲击前的粒状材料的初始颗粒尺寸；E为施加于粒状材料的比能量的大小；以及k为具有比能量E的冲击的数量。

Description

用于对粒状材料在承受冲击时的破碎属性进行预测的方法
技术领域
本发明涉及用于对粒状材料在承受冲击时的破碎属性进行预测的方法。
本发明特别涉及用于在含有要提取的矿物的进料矿石承受粉碎操作中所出现的冲击类型时对破碎颗粒的尺寸分布进行预测的方法。粒状矿石材料接受粉碎，用以在下游的矿物处理操作中对有价值的矿物进行提取之前，减小颗粒的尺寸并减小颗粒尺寸的范围，这些下游的矿物处理操作通常可以包括湿法冶金操作或火法冶金操作。因此，本文随后参考此实例应用对本发明进行描述将是方便的。然而，可以清楚地理解的是，本发明具有更广泛的应用。
背景技术
在诸如粉碎机和破碎机的装置中颗粒的粉碎或破碎是重要的矿物处理操作。这些操作从矿山接收矿山矿石的运转(run)，并随后在矿石承受进一步的处理以释放矿石内的矿物价值之前减小颗粒的尺寸。所安装的粉碎机和破碎机的资金成本相当地高。进一步地，粉碎机和破碎机的能量需求也很高，把输入能量转换成颗粒的破碎的效率相当地低。结果，产生了开发对这些过程的改进的理解的需求，以使得工程师更有效率地对这些过程进行操作。
矿物处理操作的建模是用于此目的的矿物处理操作所广泛使用的工具。这些模型帮助对该过程进行理解并能够被用于过程开发中，优化工厂性能且还能够被用于新工厂的设计中。特别是，例如，模型能够被工程师用来帮助理解粉碎机中颗粒的破碎。此理解继而能够引导工程师对粉碎机设置进行调整，这能够使得粉碎机中的操作更有效。
模型还能够被用于工厂性能的仿真。诸如自磨机(AG)和半自磨机(SAG)、球磨机和破碎机的粉碎装置的仿真被采矿业广泛地用于工厂的设计和优化以及一般的故障诊断。然而，易于理解的是，任何仿真模型的值都有赖于用来定义粉碎机或破碎机中颗粒破碎的模型的潜在的精确度和有效性。申请人提供涉及各种粉碎装置的仿真服务，并意识到其仿真中所使用的许多破碎函数的局限。申请人因此认识到对从粉碎装置中所出现的冲击类型所引起的颗粒破碎的建模所作的任何改进可获得的益处。
在粉碎过程的建模中，需要确定作为冲击的结果所产生的子颗粒的可能的尺寸分布。进一步地，需要理解进料颗粒尺寸对产品颗粒尺寸分布的作用以及由冲击施加于颗粒的能量的影响。
此过程中的第一步是以一定冲击能量和进料颗粒尺寸的函数来获得对于产品颗粒分布的实验数据。这是通过进行现有技术中已知类型的颗粒破碎试验来完成的，如吊摆试验和跌落试验。
这些试验包含使某尺寸的颗粒承受比能量(specific energy)的冲击并随后对破碎指标进行测量，该破碎指标能够被转换成作为结果的颗粒的尺寸分布。这些试验为各颗粒的破碎产生产品颗粒尺寸分布，该产品颗粒尺寸分布为它们的尺寸以及所施加的产生破碎的比能量的量的函数。
颗粒尺寸分布(PSD)能够通过图的方式来表示，该图示出了相对于x轴上的不同颗粒尺寸所绘制的y轴上的各种尺寸的相对数量。作为碰撞或冲击的结果所产生的一组破碎颗粒或产品颗粒的颗粒尺寸分布能够通过颗粒尺寸分布图的方式来表示，例如累积尺寸分布，该累计尺寸分布相对于该颗粒尺寸绘出一组某尺寸以下的破碎颗粒的累积重量百分比。小于给定尺寸的颗粒的重量百分比由分类来确定。图1示出了冲击所产生的破碎颗粒的累积尺寸分布的图。
由于通过诸如图1所示的PSD曲线来描述作为碰撞结果的破碎颗粒的尺寸分布是可能的，这一技术领域中发展出了用于表示此信息的其他途径。
一种这样的技术是通过被称为t10指标或产品细度指标的方式来表示此信息。实质上，t10指标提供了要获得完整PSD的所有必要信息。通过已知为t曲线族的图的方式，t10指标能够被转换成完整的PSD曲线，该t曲线族最先是由Narayanan公开的。图2示出了t曲线族的图。以下将对t曲线的形式以及衍生它们所采用的方式进行讨论。
落重试验使得比能量的冲击被施加到颗粒，该冲击所引起的破碎颗粒被收集并随后被分类。使用不同尺寸的标准的一套筛网对破碎颗粒进行分类。通过每个筛网的离散的重量百分比随后被转换成通过该筛子的进料颗粒的累积重量百分数。
随后通过本领域中已知的三次样条计算从累积PSD来计算通过筛子的颗粒的重量，这些筛子具有初始筛子尺寸的1/50th、1/25th、1/4和1/2的尺寸。通过1/75th筛子的累积重量百分比被称为t75指标，通过1/50th筛子的量被称为t50指标，通过1/10th筛子的量被称为t10指标等等。通过重复跨越不同能量等级的过程，能够建立一套tn指标，这些指标提供可获得t曲线族的数据。
在图2中，t75、t50、t25、t10等指标相对于x轴上的t10指标被绘制在y轴上。包括Narayanan在内的本领域中几个独立的研究者已经确认t曲线所定义的数学关系确实准确地表示了在不同能量等级的颗粒的破碎，且此曲线族对于岩石材料基本上通用。
因此，在对于给定的材料没有t曲线族的具体数据时，可以使用应用于诸如岩石的大多数材料的默认的一套曲线。然而，如果所使用的材料的破碎特性与岩石的破碎非常不同，则可以使用用于该特定材料的实际的破碎试验结果来生成t曲线族。然而，对于大多数矿物矿石这不会是必须的，可以使用默认的该套曲线。更进一步地，某些材料的t曲线上的一些公开的信息是以参考表的形式出现的。
t曲线很有用，因为一旦t10对于材料被确定，例如，作为跌落试验的结果被确定，则t曲线能够被用于把t10值转化成或转换成如图1所示的完整的累计颗粒尺寸分布。另一方面，t10指标是用于表示颗粒尺寸分布的方便的简化形式，该颗粒尺寸分布能够从文献中已有的t曲线或参考表来获得，或者从该材料的实际破碎试验所衍生的t曲线来获得。
通过从x轴上所测量的t10指标来延伸垂直线并与tn曲线相交获得t2、t4、t25、t50和t75的制图点来从t曲线族获得PSD。这些点随后被用来绘制出累积PSD。
如上所述，t10指标是通过具有承受冲击的颗粒的初始平均尺寸1/10th的开孔的筛子的一组破碎颗粒的重量百分比。它是冲击所产生的一组颗粒的细度的大小。t10的值越高，产品组中的细粒的重量越大。
申请人一度使用t10指标作为破碎颗粒组的颗粒尺寸分布的大小或标志(finger print)。它是方便的工具，因为一旦t10指标被建立，则从t曲线就能够获得完整的累积PSD。由于在一些方面用来定义产品细度的t10的具体选择是任意的，它在该领域中成为广泛被使用的，这是为什么在本说明书中作为重点的原因。
如以上所简单表明的，落重试验被用来为承受冲击试验的颗粒计算产品细度指标t10。
一旦t10对于试验颗粒被计算出，试验数据就被拟合到模型来为该矿石计算特定于材料的参数。一旦这些参数被确定，它们就被引入该模型中。模型仅能够在这些参数被计算出之后被用来对破碎颗粒的尺寸分布进行预测。
现有技术中所使用的用来对作为经受冲击的颗粒的结果的破碎颗粒的分布进行预测的模型为如下公式(以下称为现有技术JK模型)。
t10＝A(1-e-b·Ecs)(1)
其中：
t10指标为通过具有试验颗粒的初始平均尺寸1/10th的网眼开孔的筛子的颗粒的初始质量的重量百分数；
Ecs为用kWh/t来表示的应用于冲击的粉碎比能量；
A和b为有赖于材料的冲击破碎参数，例如，矿石正在被破碎，那么对于不同的矿石并考虑到不同矿石的不同的破碎行为，这些参数是不同的。
此模型是由Julius Kruttschnitt Mineral Research Centre(JKMRC)所开发的，且已经被广泛使用了超过二十年。t10产品细度的上述公式是指数函数。参数A是t10到达表示所能够获得的最大程度的颗粒破碎的渐近线的等级。此等级以上的额外的冲击能量不产生颗粒破碎的增加的等级。
通过比较，A＊b是曲线在其朝向该曲线的较低端的初始起点(takeaway point)处的斜率。A和b的积被用于不同材料之间的比较。
由A＊b的积来方便地表征和表示特定矿石的破碎属性。许多采矿公司已为许多不同的矿石体开发了A参数和b参数以及A＊b结果的扩展的数据库。A和b的值的数据库通常开发时间较长且能够被公司重复使用。A＊b的值是已试验的特定岩石的特性。只要岩石材料保持相同，就不必每次对材料的颗粒破碎进行研究时都重新确定A和b的值。
如以上所简单表明的，由落重装置所产生的物理破碎试验结果被用于为各被测的矿石计算特有的A参数和b参数。诸如统计曲线拟合技术的标准的数值方法被用于从落重试验结果来为各粒状材料计算A和b。曲线拟合技术从为A和b所估算的值开始，随后用这些参数计算新的t10。随后把所计算的t10的值与从落重试验所实验确定的t10的值进行比较以计算误差。此误差随后除以标准偏差并随后被平方。随后，对于所有不同的颗粒尺寸以及各颗粒尺寸的各能量等级，重复进行用所估算的参数A和b来计算新的t10的此过程。这对于试验结果中的每个试验结果产生平方误差。随后对平方误差进行求和以生成这些平方误差的和。基于此结果，为A和b选择新的估值并执行同样计算顺序的另一迭代来计算一套新的t10值。这产生能够与之前的平方误差的和相比较的另一平方误差的和。重复这些迭代，直到获得使A和b的值固定的最小的平方误差的和。
产生最小的平方误差的和的参数A和b的值表示模型到实验数据的最佳拟合，这些值即是为该材料所计算的A和b的值。
使用公式1所定义的现有技术JK模型的一个局限是，对于具有颗粒尺寸范围的给定颗粒样品，该模型为参数A计算一个值并为参数b计算一个值。因此，此模型中所隐含的假设是破碎参数不受颗粒尺寸的影响。另一方面，它假设不同尺寸的颗粒在承受同样的冲击能量时将以同样的方式破碎。因此，该模型为所有的颗粒尺寸有效地计算了均值的一套A参数和b参数。
申请人已经用至少涵盖10.3mm至57.8mm的范围的均值颗粒尺寸的库塔山采石场材料示出了一些试验工作。
用落重试验机对采石场材料的颗粒进行试验来为六个不同的颗粒尺寸确定t10指标，对每个颗粒尺寸使用许多不同的能量。图3示出了库塔山材料的落重试验的结果以及用于把JK模型拟合到数据以获得参数A和b的值的曲线拟合计算。此外，图3还示出了所执行的用以通过如上所述的数值曲线拟合技术来计算A和b的计算。这使得此库塔山采石场材料的参数A的值为59.07以及参数b的值为0.435。
随后，相对于破碎比能量(Ecs)以t10的单一的曲线把JK现有技术模型绘制在图上，此图形被示于附图的图4中。从落重试验数据所获得的各点也被绘制在此曲线上。从图4中的图所清楚的是，用于表示模型的单一的曲线反映了跨越不同试验颗粒尺寸的试验结果的均值曲线。模型线以上以及该线以下都有数据点。
申请人认识到图4所示的现有技术JK模型的局限并开始研究颗粒尺寸对颗粒破碎的影响。
为了证明颗粒尺寸对颗粒破碎的影响，申请人为图3中库塔山材料的颗粒的不同尺寸中的每个尺寸分别计算模型参数A和b。为每个颗粒尺寸所确定的不同的A和b的值示于图5的表中。为不同颗粒尺寸所计算的A和b的值的不同对于一些颗粒尺寸来说是很大的。
随后，用每个参数A和b来用公式1所定义的JK模型为颗粒尺寸中的每个颗粒尺寸绘制各自的曲线。图6示出了曲线族，该曲线族用每个曲线表示应用于不同颗粒尺寸的JK现有技术模型。实质上，此曲线族示出了不同的颗粒尺寸具有不同的A和b的值，以及材料破碎参数实际上是颗粒尺寸和正在被破碎的材料的函数。
通常的观点是，较大颗粒的JK模型曲线位于高于较小颗粒的曲线处。这意在表明较大颗粒比较小颗粒更容易破碎。这与申请人的实验工作一致，且申请人相信这能够通过较大颗粒的裂缝密度远大于较小颗粒的裂缝密度的事实得以解释。
进一步地，每个为一个颗粒尺寸所计算的各曲线表示与试验数据的接近的且一致的拟合，这示出了其与该数据的拟合好于图4的图。这示出了现有技术JK模型中不同尺寸的颗粒以同样的方式破碎的潜在假设是不精确的。
在诸如AG/SAG粉碎机的颗粒破碎装置中，粒状材料的进料流通常包含广泛的颗粒尺寸范围。例如，进料流可以包括具有从200mm下至小于1mm的尺寸范围的颗粒。在破碎机中，进料颗粒尺寸的范围甚至能够比这还大。因此而清楚的是，如果能够考虑尺寸对颗粒破碎的作用对用于表征矿石破碎的方法进行修改将是有益的。这将带来改进的用于表征矿石破碎的方法。继而，这将具有带来改进的对粉碎装置中颗粒破碎进行的建模的潜力，特别是离散元建模。
申请人着眼于用于开发JK模型的方式以考虑颗粒尺寸的作用。如果颗粒尺寸的作用能够被作用于模型中，则它将具有产生改进的与试验结果的拟合的潜力。
申请人起初着眼于对现有技术JK模型进行调整以考虑不同的颗粒尺寸。例如，申请人通过把颗粒尺寸的作用结合到现有技术模型公式1中所使用的参数A和b中的方式来进行实验。具体地，申请人对初始颗粒尺寸与为颗粒的不同尺寸所计算的A和b的积之间是否有关系进行研究。
在图7中，对于每个颗粒尺寸，A＊b相对于初始平均颗粒尺寸被绘制。如图中所清楚示出的，无法在每个尺寸的A和b的拟合的值与初始颗粒尺寸之间建立一致的关系。对于不同的颗粒，图的形状很不同。进一步地，A＊b相对于尺寸的各图线(plot)没有表明A＊b与颗粒尺寸之间任何能够由数学公式来描述的关系。
如果在A＊b与颗粒尺寸之间存在该关系将是有用的，从而能够通过定义A＊b与颗粒尺寸之间的关系并把该关系插入现有技术模型公式中来对现有技术JK模型进行调整。然而，无法在参数A和b与颗粒尺寸之间定义数学关系。
相应地，在某材料的进料颗粒，例如矿石，承受具有一定量的能量的冲击时，需要开发新的用于确定破碎属性的模型，尤其是破碎颗粒可能的分布，其中，该模型考虑进料颗粒的尺寸的作用。
发明内容
本发明的一个方面提供了一种用于对粒状材料在承受冲击时的破碎属性进行预测的方法，所述方法包括：
使用如下公式为粒状材料计算破碎指标：
破碎指标＝M{1-exp[-fmat·x·k·E]}             (2)
其中：
M表示粒状材料的颗粒的最大破碎；
fmat为材料参数，所述材料参数为颗粒尺寸和正在被破碎的粒状材料的函数；
x为冲击前的粒状材料的初始颗粒尺寸；
E为施加于粒状材料的比能量的大小；以及
k为具有比能量E的冲击的数量。
参数M特定于粒状材料，参数fmat是材料和颗粒尺寸的函数，如以下更详细讨论的那样，可以对于每个颗粒尺寸分别对其进行计算。
有益地，该方法能够被用来从粒状材料的某尺寸的颗粒来对破碎子颗粒的尺寸分布进行预测。具体地，模型考虑了进料颗粒尺寸对颗粒破碎的作用。首先，颗粒尺寸x在公式中是变量。其次，在参数fmat中也对颗粒尺寸进行了考虑。更特别地，在模型中，破碎颗粒的尺寸分布是施加于颗粒的能量、颗粒的尺寸以及颗粒所经受的冲击的数量的函数。
施加于颗粒的比能量(E)的大小可以通过如下公式来计算：
E＝Ecs-Emin                        (3)
其中：
Ecs为用J/kg(焦/千克)或kWh/t(千瓦时/吨)来表示的特定于质量的破碎能量；以及Emin为用J/kg或kWh/t来表示的阈值能量，低于所述阈值能量则对于颗粒尺寸x不会出现破碎。
M可以以百分比来表示，x可以用单位m(米)来进行度量。如果Ecs和Emin用J/kg来表示，则材料属性fmat可以用单位kg/J.m(千克/焦.米)来进行度量。
阈值能量可以通过如下公式来计算：
Emin＝D/x                        (3’)
其中：
D为特定于材料的常数，可以用J/kg.m(焦/千克.米)或kWh/t.m(千瓦时/吨.米)来表示；x为用m来表示的平均颗粒尺寸。
破碎指标可以包括以相对于原始进料颗粒的重量的量来表示的、低于某尺寸的破碎颗粒的重量的大小。
特别地，破碎指标可以为以通过某尺寸的筛子的原始进料颗粒的重量的百分比来表示的破碎颗粒的重量。
方便地，破碎指标为通过具有进料颗粒平均尺寸1/10th的开孔的筛子的破碎颗粒的重量百分比。
所述方法优选地包括把破碎指标转换成颗粒尺寸分布，例如累积颗粒尺寸分布的进一步的步骤。
可以通过从一个参数的t曲线族绘制出颗粒尺寸分布(PSD)来把例如t10指标的破碎指标转换成颗粒尺寸分布，该t曲线族相对于t10来对tn进行绘制。默认的一套t曲线可以被用来为大多数岩石材料绘制PSD。然而，如果材料破碎属性与岩石区别很大，则t曲线能够被拟合到使用通常方式中的实验数据的模型。
公式中可以提供参数M和fmat来使用。即它们可以从试验数据被事先确定。
可替选地，所述方法可以包括为正在被建模的材料和不同的颗粒尺寸确定参数M和参数fmat的值。
可以通过获得对于特定尺寸颗粒的破碎的试验结果并随后使用统计曲线拟合技术对M和fmat值进行计算来确定参数M和fmat的值。
Emin能够与M和fmat一同被提供或被确定。可替选地，Emin可以用实验来确定。
如果需要，可以通过落重试验机、吊摆试验机或其他装置来获得对于不同尺寸颗粒的破碎的物理试验结果。
代表颗粒以能量E所承受的冲击的数量的变量k能够被用来考虑颗粒经受许多冲击且破碎是由于这些冲击的累积作用的情形。例如，在粉碎机中，粉碎机旋转会使颗粒承受数个较小的递增的冲击而不是一个大的冲击。
变量k因此将此进行考虑，模型把颗粒尺寸分布作为所有冲击的最终(net)结果来进行预测。
因此，如果颗粒经受数个较小的冲击而不是一个大的冲击，则此多重冲击的作用通过k来进行考虑。例如，在球磨机中，该机旋转会使颗粒经受数个递增的冲击。相对于颗粒经受单一的大的冲击，与其说明显会引起破碎，不如说所引起的破碎是不同的。
本发明的另一方面提供了一种用于把材料的材料破碎参数(fmat)确定为颗粒的尺寸的函数的方法，所述方法包括：
根据如下公式来计算材料破碎参数：
材料破碎参数fmat＝p×x-q                    (4)
其中：
x为破碎前的初始颗粒尺寸；以及
p和q为考虑了颗粒尺寸对冲击破碎的作用的材料参数。
材料破碎参数fmat是正在被破碎的材料和颗粒尺寸的函数并能够用幂公式来表示。材料破碎参数随颗粒尺寸的增大而下降。幂公式的下降的速率对于不同的材料可以是不同的，这通过不同的p和q的值在公式中进行了反映。
可以提供参数p和参数q。可替选地，所述方法可以包括通过把试验数据拟合到上述公式来确定参数p和q的值。
初始颗粒尺寸x可以用m来表示。
申请人认识到通过识别材料参数fmat与颗粒的尺寸之间的一致的函数关系能够获得的益处。材料参数fmat能够从颗粒破碎数据被确定，且当它相对于颗粒尺寸被绘制时它具有对于所有材料都一致的形状。进一步地，申请人已能够通过上述数学公式的方式对fmat与颗粒尺寸之间的函数关系进行描述。
数学公式很接近地描述了与颗粒尺寸的关系。结果是，把模型拟合到试验结果所需获得的试验结果更少。
用来定义上述fmat与颗粒尺寸之间的关系的数学公式4能够被代入本发明的第一方面所定义的公式2中来改进(streamline)此公式。
同样地，本发明的又一方面提供了一种用于对粒状材料在承受冲击时的破碎属性进行预测的方法，所述方法包括：
使用如下公式为粒状材料计算破碎指标：
破碎指标＝M{1-exp[-p·x(1-q)·k·E]}               (5)
其中：
M表示粒状材料的颗粒的最大破碎；
E为施加于粒状材料的比能量的大小；
k为具有比能量E的冲击的数量；
x为冲击前的粒状材料的初始颗粒尺寸；
p和q为考虑了颗粒尺寸对冲击破碎的作用的特定材料的材料参数。
如上所述，施加于颗粒的比能量(E)的大小可以通过如下公式来计算：
E＝Ecs-Emin(3)
再次，Ecs为特定于质量的破碎能量，可以用J/kg或kWh/t来表示；以及Emin为阈值能量，低于所述阈值能量则对于颗粒尺寸x不会出现破碎，这也可以用J/kg或kWh/t来表示。
M可以以百分比来表示，颗粒尺寸x可以用m来表示。
如本发明早前提到的方面，破碎指标可以包括以相对于原始进料颗粒的重量的量来表示的、低于某尺寸的破碎颗粒的重量的大小。特别地，破碎指标可以为以通过某尺寸的筛子的原始进料颗粒的重量的百分比或分数来表示的破碎颗粒的重量。方便地，破碎指标为通过具有进料颗粒平均尺寸1/10th的开孔的筛子的破碎颗粒的重量百分比。即，t10指标。
再次，所述方法优选地包括把破碎指标转换成颗粒尺寸分布，例如累积颗粒尺寸分布的进一步的步骤。可以通过从一个参数的t曲线族绘制出PSD来把例如t10指标的破碎指标转换成颗粒尺寸分布，该t曲线族相对于t10来对tn进行绘制。
公式中可以提供参数M、p和q来使用。即它们可以从试验数据被事先确定并被提供来用于模型中。
然而，所述方法可以包括为正在被建模的材料确定参数M、p和q的值。可以通过提供对于特定尺寸颗粒的破碎的试验结果并随后使用统计曲线拟合技术对M、p和q的值进行计算来确定参数M、p和q的值。可以通过落重试验机、吊摆试验机或其他装置来获得对于不同尺寸颗粒的破碎的物理试验结果。
Emin能够被提供或者能够通过曲线拟合技术被确定。可替选地，Emin可以用实验来确定。
代表颗粒以能量E所承受的冲击的数量的变量k能够被用来考虑颗粒经受如本发明第一方面的情况中的许多冲击的情形。
用于把破碎属性特别是颗粒尺寸分布作为至少一个碰撞的结果来进行预测的此模型能够被用于包括粉碎、破碎和磨碎的所有颗粒破碎单位操作的建模中。颗粒破碎的模型仅是粉碎机或破碎机操作的仿真中的一个步骤。然而，由于这可能是粉碎机或破碎机的操作中最重要的因素，模型精确地对破碎属性特别是颗粒尺寸分布进行预测是重要的。
本发明的再一方面提供了一种用于对粒状材料在承受冲击时的破碎属性进行预测的方法，所述方法包括：
使用如下公式为粒状材料计算t10指标：
t10＝M{1-exp[-p·x(1-q)·k(Ecs-Emin)]}             (6)
其中：
M表示粒状材料的颗粒的最大破碎；
Ecs为冲击的特定于质量的破碎能量；
Emin为阈值能量，低于所述阈值能量则不会出现破碎；
k为具有比能量(Ecs-Emin)的冲击的数量；
x为冲击前的初始颗粒尺寸；以及
p和q为考虑了颗粒尺寸对冲击破碎的作用的材料参数。
对于重复的不同大小的冲击，能够从第一次冲击到第k次冲击把所施加的离散的冲击的比能量(Ecs-Emin)求和。这随后对由所有这些冲击的和所产生的破碎指标进行建模。
颗粒尺寸x可以用m来表示。参数Ecs和Emin可以用J/kg或kWh/t来表示。
参数M、p和q的值可以被提供来用于公式中，或者可以通过曲线拟合技术从颗粒破碎试验数据对这些参数进行计算。
所述方法可以包括把t10指标转变成所预测的产品颗粒的颗粒尺寸分布的进一步的步骤，例如，采用本发明前述方面的如上所述的方式。
从上述描述中将会体会到的是，数学上，公式6是通过对项x进行合并而从如下的公式6’被推导出的。
t10＝M{1-exp[-p·x-q·k·x(Ecs-Emin)]}    (公式6’)
在确定模型参数时，设置D＝x·Emin并把D拟合到实验数据。对于各种颗粒尺寸通过公式3’从D对变量Emin进行反算。此假设是基于x·Emin对于材料是常数且与尺寸无关的岩石断裂理论。因此，反算的Emin是与尺寸有关的——较小的颗粒具有较大的Emin，表明较小的颗粒需要较大的最小能量来引起断裂。这与许多观测相符合，在冲击期间，在接触区域内，较小的颗粒具有更少的初始裂缝或裂纹，使得需要更高的断裂能量(即更大的Emin)。
使用此方法来确定Emin的益处在于，仅一个参数D必须要拟合，而不是为各尺寸来拟合Emin。将会体会到的是，后者需要对于不同的颗粒尺寸进行更多的试验以把各种Emin与统计上有效的结果相拟合，这种所拟合的Emin可能不是对于尺寸一致的。
所述方法可以包括本发明前述方面的如上所述的可选特征中的任何一个或更多个特征。
具体实施方式
按照本发明的方法可以以各种形式对其自身进行证明。以下参考一些实例来提供对本发明的详细的描述是方便的。提供此详细描述的目的是指导对本发明的实质内容有兴趣的人们如何把本发明付诸实践。然而，将会清楚地理解的是，此详细描述的具体性质不取代前述内容的一般性。在附图中：
图1是示出了由冲击所产生的产品颗粒的累积颗粒尺寸分布的图；
图2是相对于t10指标来绘制tn曲线的t曲线族；
图3是示出了承受颗粒破碎的库塔山采石场材料的一套落重数据并示出了试验数据如何被拟合到颗粒破碎的现有技术JK模型的表；
图4是示出了被拟合到图3所示的库塔山采石场材料的一套颗粒破碎数据的JK现有技术破碎模型的图；
图5是示出了使用图3所示的试验破碎数据为每个颗粒尺寸所计算的参数A和b的表；
图6是示出了使用图5中所计算的A和b参数被分别拟合到每个颗粒尺寸来为每个颗粒尺寸产生单独的曲线的JK现有技术破碎模型的图；
图7是相对于颗粒尺寸为两个不同的材料来绘制参数A＊b的图；
图8是示出了被拟合到颗粒破碎的新的JK模型的图3的落重数据的表，使用统计曲线拟合技术来产生M、D(＝x·Emin)和fmat的值而形成本发明；
图9是示出了根据本发明的颗粒破碎的模型的图，使用图8中所拟合的M和fmat的值；
图10是图8中所拟合的fmat相对于该材料的初始进料颗粒的尺寸的图；
图11是示出了图3中所使用的落重数据被拟合到颗粒破碎的新的模型来产生p、q和D(＝x·Emin)的值的表；
图12是示出了拟合到图11中42个试验的参数如何能够与颗粒破碎的仅仅7个试验相拟合的表；以及
图13是示出了矿石硬度指示A＊b的比较的表，把使用42个颗粒破碎试验所确定的矿石硬度指示与由本发明使用7个落重试验所预测的矿石硬度指示相比较。
把本申请中所定义的新的模型与现有技术模型进行比较的比较实验 工作
申请人利用从落重试验所获得的数据进行了一些比较建模。该数据涉及为库塔山Hornfel采矿场材料的粒状材料。
落重试验数据在图3中示出。基本上，它包括六个不同的颗粒尺寸且对于每个颗粒尺寸有大约八个不同的比能量。这产生总共42个试验结果。
数据根据公知的统计曲线拟合技术被拟合到现有技术JK模型。这为现有技术JK模型产生参数A和b的值。统计曲线拟合技术在本发明的背景技术中已给予了一些详细的描述。图3中的表大致示出了对数据进行处理以获得A和b的值为59.07和0.435的方式。首先对A和b的初始值进行估算。随后使用公式1中所示的现有技术模型来计算t10的新的值。所计算的t10和从落重试验所确定的实际的t10的加权误差通过把一个从另一个减去来获得，随后用此误差除以标准方差。随后把此结果进行平方。对所有的颗粒尺寸以及这些颗粒尺寸的所有的比能量等级重复同样的计算。把结果相加来产生平方误差的和。进一步地，随后进行迭代，直到获得平方误差的最小的和。这表示对于A和b的值的最好的拟合且这些值是随后被用在模型中的值。
现有技术JK模型如图4中的图所示，其中，相对于x轴上的输入比能量Ecs(kWh/t)，把t10(％)作为y轴上的坐标来进行绘制。模型定义了具有A的极限值或渐近线的指数曲线。
此外，落重试验的点的各坐标也被绘制在图4的图上。将容易发现的是，模型没有与结果紧密地拟合，这些试验点中的许多试验点位于离该线有一些距离的地方。实质上，对于该线，各试验点中的约一半试验点位于该线之上以及各试验点的约一半的试验点位于该线之下。
曲线拟合计算对跨越所有颗粒尺寸的所有试验结果产生单一的A和b的值。因此，模型似乎表示对于不同颗粒尺寸的均值A和b。
看到参数A和b与数据的松散的拟合，申请人随后用其他的一些可选方式进行实验。一个这种可选方式包含使用上述图3中所示的同样的破碎试验数据为每个颗粒尺寸分别计算参数A和b。图5提供了示出了为不同颗粒尺寸中的每个颗粒尺寸分别对参数A和b进行计算的表。随后，使用图5的A和b的值来绘制曲线族，每个曲线表示不同的颗粒尺寸，这被示于图6中。再次，试验数据也作为点被绘制在图上。立刻明显的是，这些曲线中的每个曲线与该颗粒尺寸的实验数据的拟合好于图4中的单一曲线。
申请人随后使用本发明中所定义的新的模型对同样的一套库塔山颗粒的破碎进行建模。这些结果随后能够直接与图4中的现有技术JK模型结果相比较。
根据本发明的模型可以由如下公式来表示：
t10＝M{1-exp[-fmat·x·k(Ecs-Emin)]}                   (2’)
首先，申请人使用图3中所示的破碎数据用曲线拟合技术为新的公式2’计算参数M、fmat和D(＝x·Emin)。申请人为每个颗粒尺寸计算各自的fmat的值，以考虑尺寸对颗粒破碎的作用。实际上，为fmat所计算的值对于不同的颗粒尺寸是不同的。为所有的颗粒尺寸计算一个M的值，这是由于此参数被预期不随颗粒尺寸而变化。
曲线拟合技术使用迭代计算来计算参数M、D(＝x·Emin)和fmat的值。这些计算与那些被用来把A和b拟合到现有技术JK模型的计算相类似，因此将不再进一步进行描述。
图8示出了试验数据以及为把M、D(＝x·Emin)和fmat拟合到试验结果所进行的计算的表。为fmat、D(＝x·Emin)和M所获得的值示于图8中。为了对模型参数进行计算的目的，k被取为1。
图9是t10(％)相对于fmat·x·k(Ecs-Emin)的图，该图被绘制来示出模型多么紧密地拟合试验数据。
该图清楚地示出了模型很好地拟合试验数据。所有颗粒尺寸的数据点基本上位于由模型所计算的趋势线上。此模型因此包括考虑了颗粒尺寸对颗粒破碎的影响的作用的单一的公式。
由于上述公式2中所描述的此模型为颗粒破碎提供了工作模型，它需要为不同的颗粒尺寸单独计算fmat。
申请人因此致力于找到能够把颗粒尺寸对fmat的作用结合到模型公式中的方式。如果这可以完成的话，则只需要为跨越所有颗粒尺寸的模型计算单一的一套参数。
具体地，申请人使用由图8中所示的计算所拟合的fmat值，为图3和图8的库塔山试验数据来把所拟合的fmat相对于颗粒尺寸进行绘制。fmat相对于颗粒尺寸的图被示于图10中。该图形示出了平滑的曲线，该曲线到所拟合的fmat值有合理的拟合。从此图中清楚的是，申请人发现从曲线拟合计算所计算的fmat与颗粒尺寸之间存在一致的关系。申请人发现了在许多冲击试验数据组中在所拟合的fmat与颗粒尺寸之间存在的类似趋势。
此外，申请人相对于颗粒尺寸x定义了fmat的曲线的数学模型，其由如下幂公式来表示：
fmat＝p×x-q      (4)
p和q是定义了材料属性和颗粒尺寸对冲击破碎的作用的两个常量。
申请人确立了的是，上述幂公式很好地表示了fmat与颗粒尺寸之间的关系，仅需要三个分隔的点来把数据拟合到曲线以及计算p和q。这本身是很关键的，因为它为模型简化了模型参数的计算，以下将进行更详细的描述。
申请人还验证了，曲线的形状对于所有材料都是一样的。唯一变化的事项是曲线的下降速率和曲线相对于x轴和y轴的位置。
申请人随后把此公式插入上述公式2所定义的本发明的新的模型中来产生如下公式(以下称为本发明的模型的修改形式)。
t10＝M{1-exp[-p·x(1-q)·k(Ecs-Emin)]}      (6)
此公式对fmat用上述幂公式进行了替换，因此参数p和q代替了fmat。
能够通过曲线拟合技术、参考图3和图8、以和如上所述的其它参数同样的方式对此公式的三个参数即M、p和q进行计算。这是通过以下方式实现的：把颗粒破碎模型拟合到试验数据并使用如上所述的同样的统计曲线拟合技术来找到最好的拟合。总的来说，使用曲线拟合技术来计算的是p和q，而不是fmat。在对参数进行拟合时，冲击k的数量被设置为1，如果Ecs比Emin大得多则能量阈值Emin也可以被设置为零。
如果使用上述拟合的参数p、q和M相对于p·x(1-q)·k(Ecs-Emin)来对t10进行绘制，则将获得像图9中所示的单一的趋势线。
关键的突破是，幂公式考虑了颗粒尺寸的作用，因此仅需要为所有的颗粒尺寸计算一个p和q的值。因此，一旦参数p、q和M被拟合到实验数据，则能够用有一套参数的单一的公式来定义跨越所有颗粒尺寸的颗粒破碎。这代表着相比于现有技术JK模型前进了一大步。它不仅在颗粒尺寸的作用上的因子非常精确，而且它用一个公式和单一的一套参数就把这完成了。
有益地，该方法能够被用来减少对高能量破碎试验的需要。如图9所示，所有的颗粒尺寸(x)和所有的能量(Ecs)数据落在同样的趋势线上。这表明低能量冲击试验数据可以被用来拟合新的模型参数M、p、q和D，且这些模型参数可以被用来对高能量试验结果进行预测。减少高能量冲击试验有许多益处，例如包括减少机器制造成本、降低噪声等级、减少灰尘生成等等。
图12示出了如何减少库塔山粒状材料的试验结果、使用曲线拟合技术来获得参数p、q、M和D(＝x·Emin)的值。一旦参数被计算出来，则能够用本发明的修改的模型来为该材料给定尺寸的颗粒确定破碎特性。
申请人还确立了的是，公式4很好地对图10中所示的fmat与颗粒尺寸之间的关系进行了表示，为公式6中所表示的本发明的修改的模型确定参数所需的颗粒破碎的试验结果更少。
如果使用本发明的修改的模型来相对于输入比能量对t10(％)进行绘制，则单一的公式将从单一的一套参数为所有的颗粒尺寸生成与图6中所示的曲线族类似的曲线族。进一步地，能够用基本上很少的试验点来完成模型到数据的拟合。
申请人进行了许多试验并确立了的是，能够用总共给出7个试验结果的不同能量等级的三个不同颗粒尺寸的数据来把三个模型参数M、p和q精确地拟合到模型。
具体地，图12示出了总共产生七个试验结果的各种能量等级的三个颗粒尺寸的库塔山试验结果的表。使用曲线匹配方法从这些有限的点对M、D(＝x·Emin)、p和q的值进行计算，以及如所示，这些值与图11中所计算的那些值在统计上是相似的。
新的发明中仅需要三个颗粒尺寸而不是五个颗粒尺寸来进行试验的优点在于，进行试验工作的成本大大减少。因此，除了用新的模型产生更好的结果，为模型确定参数所需的试验的数量更少且成本因此而更少。
所选择的三个颗粒尺寸应当跨越代表感兴趣的尺寸范围的尺寸范围，例如，代表被进给到粉碎机中的进料材料的尺寸，这些尺寸将被用于之后的仿真过程或建模过程中。一个颗粒尺寸应当接近精细端，一个应当接近尺寸范围的中间，以及，一个应当接近尺寸范围的粗糙端。在申请人所使用的一个实例中，所选择的粗糙的尺寸部分为约37.5mm，中间尺寸为约20mm，以及，精细尺寸为约10mm。
申请人还发现能够被用来把参数M、p和q的值转换成旧的现有技术JK模型的A和b的值的公式。
这些公式列出如下：
A＝M
b＝3600·p·x(1-q)       (7)
其中，x为感兴趣的均值颗粒尺寸。因此，能够用公式7来为所试验的每个颗粒尺寸或者为特定材料的落重试验中所使用的均值尺寸获得A参数和b参数。
这些公式能够被用来为所进行的任何新的颗粒破碎试验获得A参数和b参数。能够用这些新的A和b的值来把新试验的材料与按旧的现有技术JK模型为其确定A和b的材料相比较。
这是方便的，因为颗粒的破碎特性常常以它们的A＊b的值的形式被讨论和比较。
申请人进行了一个进一步的实验来把现有技术JK模型与新的发明的模型相比较。
图3中的库塔山试验被应用到现有技术模型，使用四十二个试验结果来对A和b的值进行计算。这产生了A的值59.07以及B的值0.435以及A和b的积25.70。
如上所述的仅仅用七个试验结果为新的发明的修改形式所获得的M、p和q的结果被用来为给定能量等级和图3中所给出的颗粒尺寸来计算t10的值。所计算的t10的值以及与它们相关联的Ecs的值被用来为所有的颗粒尺寸拟合A和b的值。
这产生了A的结果56.81、b的结果0.475以及A和b的积26.98。这些结果与现有技术JK模型所获得的结果很接近，虽然它们是用相比之下非常少的试验结果所获得的。此结果被示于图13中。
如上所述的比较实验工作清楚地证明了本发明的模型的精确性和实用性。它还清楚地证明了它相比于现有技术JK模型所具有的工作优点。
通过对具有广泛变化的矿石硬度值的几种类型的矿石进行试验，得以对本发明的模型进行了验证。这些矿石具有以A＊b来度量的从16到171变化的硬度、从4.75mm到90mm变化的颗粒尺寸以及从0.02kW/h到11kWh/t变化的比能量。通过把趋势线对照试验数据进行比较并还通过比较平方误差的和来对模型进行验证。
注意到的是，公式7可以被用来为各颗粒尺寸或均值颗粒尺寸计算Axb的值。由于大颗粒和小颗粒会对所匹配的A和b参数产生不同的影响，申请人进一步开发了更精确的方法。更精确的方法的第一步包括：使用新的模型(公式2、3’和4)来拟合可在不同于标准落重试验的情况(例如，在减小的颗粒尺寸和/或减小的能量等级)被收集的试验数据。第二步包括：使用参数为标准落重试验(DWT)的情况(好像进行DWT一样)来进行预测。最后一步包括：把公式1拟合到所预测的标准DWT数据来生成A和b的值。此方法已被验证和证明了是更精确的。
申请人对该模型能够被应用于矿业公司通常所处理的大多数的矿石颗粒是有信心的。这包括煤以及诸如金、铜、铅/锌和铂的所有主要金属矿石。
再进一步地，还对照文献中已公开的关于递增的破碎的数据对本发明的新的模型进行了试验。该模型所产生的趋势线紧密地拟合递增的破碎数据。
本发明用途和实施的实例
矿业公司会想要研究正通过粉碎机的某矿石材料的行为和特性，该粉碎机可以是AG粉碎机或SAG粉碎机。为完成这点，需要理解和表征其正在使用的颗粒的破碎特性。还需要获得作为一定量的能量的冲击结果所生产的生产颗粒的细度的大小。
对新材料在粉碎机中承受冲击时是如何破碎进行建模的过程的第一步将是：使用为此目的所设计的试验工具来进行试验工作以获得关于颗粒的破碎的数据。这些装置包括用于确定一定的冲击能量所引起的破碎颗粒的尺寸分布的落重试验机、吊摆试验机以及任何其它的装置。
在进行实际的试验之前，材料的样品被预分类到尺寸有区别的不同尺寸部分。选择三个不同尺寸部分并随后以通常的方式在落重装置中对这些部分进行试验。
被试验的颗粒的尺寸部分中的一个尺寸部分将接近粗糙端，另一个尺寸部分将接近中间，以及，最后一个部分将接近精细端。按两个或三个不同的能量等级对这些尺寸部分中的每个尺寸部分进行试验。试验将为被试验的每个颗粒尺寸以及还在每个能量等级产生破碎颗粒的t10尺寸分布。这使得产生了与图12中所示相类似的表。
为颗粒破碎试验所选择的能量的等级通常会有赖于正在被研究和/或被建模的粉碎过程。以对破碎操作和磨碎操作进行研究为例，则所选择的能量等级将比使颗粒破碎所需的最小能量阈值大很多。在出现大能量冲击的破碎操作和磨碎操作中，则Ecs的等级将超过Emin。结果是，Emin能够被设置为零或小的常数。即，材料常数D将被设置为零或小的常数，其中，Emin＝D/x。
相对比而言，在对粉碎机中的颗粒破碎进行研究且存在低能量的冲击和一些递增的冲击的情况下，则较低的能量等级将被选择。在出现较低的能量冲击的粉碎机中，则Emin更接近于Ecs且优选地会对Emin进行考虑。
能够通过用其它的冲击试验设备进行单独的实验来确定Emin。这些包括Hopkinson压杆和短冲击试验平台(SILC)。可替选地，能够通过曲线拟合技术对Emin进行计算。
随后使用上述公式6中的本发明的修改的新的模型来减少这些落重试验结果，来为M、p、q和D产生拟合的值。
可以使用任何数学数据拟合程序来方便地执行曲线拟合。申请人使用Microsoft Excel中的Solver函数，但也能够使用任何其它的数据匹配程序。
这随后产生了具有为被试验的材料所计算的参数的模型。如上所述，模型被用来对碰撞所产生的子颗粒的尺寸分布进行预测。用t10产品细度指标来表示结果。
例如，模型能够被用来对材料在承受一定能量的冲击时如何在粉碎机中破碎进行预测，该能量是颗粒在粉碎机中会经受的典型的碰撞能量。进一步地，模型能够被用来对粉碎机中通常出现的更少能量的递增碰撞的作用进行建模。模型通过允许复数个一定能量的碰撞来完成这一点。碰撞的数量在模型中由变量k来表示。
模型还能够被调整来适用于复数个具有不同能量的碰撞。它通过以各碰撞的和来对公式进行表示来完成这一点。所施加的不同碰撞的比能量被加在一起有效地产生最终结果t10。
在用公式6中的本发明的修改的模型确定参数后，它们将通常被存储在此信息的数据库中用于将来的使用。只要材料不改变，则已计算的参数在将来的日子仍能够被使用，以及，对于在后来的日子所使用的材料，原先获得的落重试验结果仍然有效。
在现有技术中，材料的破碎属性被表征为A参数和b参数的积，例如被表征为A＊b。A＊b是提供了使得对某材料的破碎属性有一些了解的数值。它常常被本领域的工人用来比较两个或更多个材料。
因此，申请人认识到如果公式6中为模型所定出的参数也能够以现有技术公式1的参数A和b的形式来表示将是有用的。
申请人开发了会使得公式6的M参数、p参数和q参数被转换成A和b以及还可以是A＊b的值的一些转换公式。申请人所开发的转换公式如下：
A＝M
b＝3600·p·x(1-q)         (7)
因此，无论何时为某材料计算公式6的参数M、p和q，这些参数都还能够被转换成A和b以及还可以是A＊b的值并与公式1中所列出的现有技术JK模型下所确定的参数A和b一起被存储在A和b的值的数据库中。通过使用上述变换公式把M、p和q的值转换成A和b所获得的新的A和b的值能够被与之前使用现有技术JK模型所确定的A和b的值相比较。
优点
如上所述的用于确定颗粒破碎特性的方法的优点在于，颗粒尺寸对破碎的作用被明确地结合到所使用的模型中。模型使用许多参数，且一旦对这些参数进行计算，则颗粒尺寸对颗粒破碎的影响或作用就被结合到该模型中。参数fmat虽然主要是材料的函数，但也把颗粒尺寸的作用结合到模型中。
通过在颗粒尺寸对破碎分布的影响中提取因子，本发明的方法相比上面所讨论的现有技术的方法产生更好的结果，现有技术的方法使用为颗粒的均值尺寸所计算的一套参数。
从而，本发明所开发的模型更精确地反映了粉碎机中正在进行什么并继而带来更好的建模结果。
如上所述的新模型的更进一步的优点在于，申请人发现了在拟合的fmat与颗粒尺寸之间具有清楚的且一致的关系。进一步地，申请人已能够通过如上所述的幂下降曲线的方式对此关系进行数学地描述。
fmat值对于不同的材料是不同的，幂函数的下降速率对于不同的材料是不同的，但趋势曲线对于所有的材料是一样的且能够用如上所述的数学曲线的形式来进行表示。申请人已确立的是，以颗粒尺寸的函数来对fmat进行描述的公式是足够一致的，仅需要为三个不同的颗粒尺寸把结果插入以使用统计曲线拟合技术来足够精确地拟合曲线。这是以颗粒尺寸的函数来对fmat进行描述的公式的接近的直接结果。
从以上的优点立刻产生的进一步的优点是，如上所述的方法使得某种类型的岩石的特性基于更少的离散颗粒破碎试验被确定。它具有的作用是，确定参数p和q所需要的点更少。
具体地，申请人相信，对于要使用标准的曲线拟合技术来计算的参数p、q和m，试验仅需要在三个不同的能量等级下对三个不同的进料颗粒尺寸进行。用现有技术JK模型的话，五个不同尺寸的颗粒在三个不同的能量等级下被试验，每个给出总共15个试验。试验是很费时间的，特别是在对各颗粒的传统的落重实验或吊摆试验进行试验时。从而，执行它们是很昂贵的。
所需进行的试验数量的减少会使得做这些试验的成本以及为特定材料的模型确定一套参数的成本减少。这继而能够使得更多的材料被试验且能够更频繁地对这些材料进行试验，这继而会使得更精确的参数被用来对给定材料进行建模。
如上所述的方法的进一步的优点是，它能够被用来确定比那些已经对颗粒破碎进行了物理试验的颗粒大的颗粒的颗粒破碎行为。例如，颗粒破碎试验装置可能在它们能够试验的颗粒的尺寸上具有尺寸限制。例如，破碎装置中能够被试验的颗粒的最大尺寸可以是25mm。可替选地，矿业公司所能够提供的用于破碎试验的颗粒的最大尺寸可能是25mm。如上所述的fmat与颗粒尺寸之间的关系能够被用来定出比所说的25mm更粗糙的部分的破碎特性。
类似地，可以在能够被试验的颗粒的最小尺寸上有限制，例如在落重试验中。如上所述的fmat与颗粒尺寸之间的关系也能够被用来确定比所说的10mm小的颗粒的破碎属性，例如5mm左右。
如上所述的方法的更进一步的优点是，该方法所建立的t10能量与颗粒尺寸之间特定于矿石的关系对于所有采用冲击破碎的粉碎过程是通用的。因此，该方法提供了能够被应用于所有涉及颗粒破碎的单位操作，包括球磨机操作和锤式粉碎机操作、AG粉碎机操作和SAG粉碎机操作以及破碎机操作和磨碎机操作。具体地，它能够被用来对所有这些装置中出现的粉碎过程进行仿真，例如在仿真软件中。
如上所述的方法的再进一步的优点是，为本发明的模型所确定的特定于矿石的参数能够被转换成传统上被用来对矿石硬度进行表征或分级的A参数和b参数。通常，特定于矿石的参数由A和b的值也可由A＊b的积来表示。
能够使用一套如上所描述过的公式来把新模型的参数转化成传统的A＊b的值。因此，当试验工作完成且参数M、p和q根据本发明被确定时，这些参数能够被转换成一套A和b的值以及也可被转换成A＊b的值。此信息随后能够与传统上获得的A和b的值一起被存储在数据库中。
申请人相信，如果该方法还能够被用来产生传统的A参数和b参数，由于此信息随后能够与之前所获得的当然也是以A和b的值的形式来表示的A和b的值一起被存储，则矿业公司会更觉得方便。
根据本发明的用于确定颗粒的破碎分布的方法的另一优点是，从先前所执行的试验所获得的并如所说的存储在上述数据库中的一个数据库中的已有的落重试验数据能够被用来为新模型确定参数。因此，能够用当前发明的模型对用现有技术模型所获得的落重试验结果进行再处理，来为特定于该矿石和该材料的新模型产生参数。因此，若通过粉碎机被处理的材料基本上与先前用落重试验(即，为现有技术JK模型产生参数)所试验的材料一样，则这些试验结果能够被用来为新模型产生参数。这是有益的，因为不需要重复颗粒破碎试验。这点以上已经提到过，这些试验是费时间且是昂贵的。
先前为现有技术JK模型所进行的落重试验通常为跨越三个不同能量等级的5个不同的颗粒尺寸产生结果。为这些试验中的每个试验确定t10产品细度指标。此试验数据被用来通过传统的颗粒破碎模型来对A和b进行计算。此试验数据能够被用来为根据本发明的用于确定破碎的方法计算参数p、q和M。
矿业公司已收集了它们多年来工作所用的岩石体和矿石体的矿石破碎特性数据的庞大的库。无需进行进一步的颗粒试验，这些试验结果即能够被用来为本发明的模型产生参数。具体地，现在可以根据本发明的方法对此数据进行处理来为这些矿石中的每个矿石产生p参数、q参数和M参数。
当然可以认识到的是，以上是仅以本发明的示范性实例的方式给出的，其所进行的所有的此类修改和变换如果对本领域技术人员来说是明显的，都被认为落入此处所述的本发明的保护范围和边界之内。

Claims (15)

1.一种用于对粒状材料在承受冲击时的破碎属性进行预测的方法，所述方法包括：
使用如下公式为粒状材料计算破碎指标：
破碎指标＝M{1-exp[-fmat·x·k·E]}
其中：
M表示粒状材料的颗粒的最大破碎；
fmat为材料参数，所述材料参数为颗粒尺寸和正在被破碎的粒状材料的函数；
x为冲击前的粒状材料的初始颗粒尺寸；
E为施加于粒状材料的比能量的大小；以及
k为具有比能量E的冲击的数量。
2.如权利要求1所述的方法，其中，施加于颗粒的比能量(E)的大小通过如下公式来计算：
E＝Ecs-Emin
其中：
Ecs为用J/kg或kWh/t来表示的特定于质量的破碎能量；以及
Emin为用J/kg或kWh/t来表示的阈值能量，低于所述阈值能量则对于颗粒尺寸x不会出现破碎。
3.如权利要求2所述的方法，其中，M以百分比来表示，x用单位m来进行度量。
4.如权利要求3所述的方法，其中，材料属性fmat用单位kg/J.m来进行度量，Ecs和Emin用J/kg来表示。
5.如权利要求4所述的方法，其中，阈值能量通过如下公式来计算：
Emin＝D/x
其中：
D为用J/kg.m或kWh/t.m来表示的特定于材料的常数；x为用m来表示的平均颗粒尺寸。
6.如权利要求1所述的方法，其中，破碎指标包括以相对于原始进料颗粒的重量的量来表示的、低于某尺寸的破碎颗粒的重量的大小。
7.如权利要求6所述的方法，其中，破碎指标为以通过某尺寸的筛子的原始进料颗粒的重量的百分比来表示的破碎颗粒的重量。
8.如权利要求7所述的方法，其中，破碎指标为通过具有进料颗粒平均尺寸1/10th的开孔的筛子的破碎颗粒的重量百分比。
9.如权利要求1所述的方法，包括把破碎指标转换成颗粒尺寸分布。
10.如权利要求9所述的方法，其中，颗粒尺寸分布为累积颗粒尺寸分布。
11.如权利要求1所述的方法，包括为正在被建模的材料确定参数M和参数fmat的值。
12.如权利要求11所述的方法，其中，通过获得对于特定尺寸颗粒的破碎的试验结果并随后使用统计曲线拟合技术对M和fmat的值进行计算来确定参数M和参数fmat的值。
13.一种用于把材料的材料破碎参数(fmat)确定为颗粒的尺寸的函数的方法，所述方法包括：
根据如下公式来计算材料破碎参数：
材料破碎参数fmat＝p×x-q
其中：
x为破碎前的初始颗粒尺寸；以及
p和q为考虑了颗粒尺寸对冲击破碎的作用的材料参数。
14.如权利要求13所述的方法，包括通过把试验数据拟合到所述公式来确定参数p和参数q的值。
15.一种用于对粒状材料在承受冲击时的破碎属性进行预测的方法，所述方法包括：
使用如下公式为粒状材料计算t10指标：
t10＝M{1-exp[-p·x(1-q)·k(Ecs-Emin)]}
其中：
M表示粒状材料的颗粒的最大破碎；
Ecs为冲击的特定于质量的破碎能量；
Emin为阈值能量，低于所述阈值能量则不会出现破碎；
k为具有比能量(Ecs-Emin)的冲击的数量；
x为冲击前的初始颗粒尺寸；以及
p和q为考虑了颗粒尺寸对冲击破碎的作用的材料参数。
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