文献综述
1.颗粒介质运动与分层研究
球磨机内部的磨介运动的研究出现很晚，始于20世纪30年代，E.W.Davis等将球磨机顶盖制作成玻璃，用高速摄像机拍下颗粒运动的轨迹。随后引入的离散元法很好的解决了颗粒碰撞之间的非线性问题，而且易于计算机模拟。目前最简单的模型把颗粒看作刚体，只考虑颗粒之间的法向、切向接触力，切向力和滚动摩擦产生的力矩[8]。
人们先后发现了巴西果和反巴西果效应，这是在竖直方向摆振的颗粒分层现象。历来对此研究很多，也做了许多实验，最新研究发现密度对颗粒的聚集效应有明显的增强，所以小颗粒密度若大就会聚集到底部，反之则是大颗粒聚集到底部[9]。当然这是一种浅显的解释方法。水平方向摆振的颗粒分层现象重演了这一现象。相关研究发现,颗粒体系在水平摆振作用下主要呈现类似层流和紊流的运动形态,颗粒速度、能量及动量呈周期性波动。振动造成颗粒力链破坏,使颗粒间隙不断变化,重颗粒依靠重力填充料层底部空隙,轻颗粒受到排挤,移动至料层上部,最终形成重颗粒在下、轻颗粒在上的分层现象[10]。
随着工业设备的发展和制造水平的进步，颗粒分层现象出现在各种工业生产中，比如说混合烟气通过斜管就会发生颗粒分层现象。斜管中颗粒既有水平方向的分层，也有垂直方向的分层，但研究以轴线方向最为方便。经过对比试验发现：颗粒流率不大时，斜管内上表面颗粒下行呈现出走走停停的脉冲式变化，下层的颗粒基本不动，颗粒流流率增大到某个值后，随着下行颗粒流量的增大，分层现象由表面延伸至整个截面，最后分层现象消失[11]。该研究可以帮助汽车尾气颗粒过滤的设备研发。
振动筛是另一种主要的颗粒分层装备，利用颗粒尺寸不同进行人为分层，动力来源则是振动输入。目前许多对振动筛的研究都表明，球形颗粒能够较充分地体现颗粒尺寸大小对筛分过程的影响作用,而非球形颗粒由于受力情况复杂、休止角和失效角增大、抗剪切能力、颗粒间堆积及自锁效应增强,从而影响了筛面物料的输送、分层和透筛效果[12]。这也说明了振动筛对球形颗粒筛选工作有效，而对非球形颗粒振动筛分层效果不佳。
2.球磨机研究进展
球磨机筒体主体是一个水平装在两个大型轴承上的低速回转筒体，内装有许多研磨体，研磨体的形状和材料有各种不同的形式。为了防止筒体被磨损坏，在筒体内壁装有衬板。当球磨机回转时，研磨体由于惯性离心力的作用贴附在磨机筒体的衬板上，与筒体一起回转，并被带到一定的高度。在这样的高度下，重力作用自由下落，下落时像抛射体一样，将筒体内的物料击碎[13]，研磨体上升下落时的循环运动是周而复始的。除此之外，在球磨机回转过程中，研磨体还产生滑动和滚动，因而研磨体衬板与物料之间发生研磨而使物料磨细。出于经济因素考虑，对大型球磨机的研究和制造成了最新热门（目前全球最大的球磨机由中信重工制造，直径7.93m长13.6m[14]）,它产量高，物料运输费用低，占地面积小，装配时间短.以前制作中小型球磨机时，人们使用邦德办法[15]：一种可用计算机程序模拟运行的数学过程模型。这种办法在小型球磨机上卓有成效，但是大型球磨机上面就种种失灵，误差较大。此外，球磨机是工作在交变重载荷下的，筒体可能因为应力集中而出现损坏。通过对结构的不断改进，先后出现了行星球磨机，连续式球磨机等改进机构，但无论在支承方式、传动方式等方面作何种改进，球磨机的效率依然很低，那是因为这些结构改进的球磨机仍都属于卧式球磨机。而立式球磨机则不同，它是立式安装的螺旋搅拌装置，把消耗运转机器筒体动能的抛落运动变为搅动和转动，所以其动力消耗非常低。把作为磨矿介质的钢球和被磨物料放在一起搅拌，物料的研磨以钢球的冲击作用为主。因此它非常适合细磨、超细磨作业的要求[16]。
3.球磨机滚筒中的颗粒介质研究
3.1滚筒中的研磨体颗粒研究
