半自磨机是磨矿作业的核心设备,被广泛应用于矿业、冶金、航天、材料、建筑等领域。筒体衬板作为半自磨机的关键部件,具有保护半自磨机筒体以及传递能量的作用,优化筒体衬板形状对改善半自磨机磨矿性能、降低能量消耗、延长衬板使用时间具有重要影响。离散元法在优化半自磨机筒体衬板形状研究方面存在诸多优势,已经受到国内外专家学者的广泛关注及深入研究。本文结合喀拉通克铜镍矿选厂生产实际,以选厂φ5.5m×1.8m半自磨机筒体衬板为研究对象,以离散元法为试验手段,分析提升条参数对载荷及钢球运动形态、磨机内部碰撞能量的影响规律;选择影响衬板与(矿石+介质)累积碰撞能量的提升条面角、高度、宽度三个因素,采用正交设计法设计正交试验方案,开展离散元仿真试验研究,采用方差分析和极差分析确定优化方案衬板提升条参数组合,为提高喀拉通克铜镍矿选厂半自磨机筒体衬板使用时间及磨矿质量提供理论依据。离散元仿真分析提升条参数对载荷及钢球运动形态、碰撞能量的影响规律发现,随着提升条宽度增大,运动介质在水平方向下落位移略增大,随着提升条面角及高度增大,对载荷提升的高度、水平位移、撞击衬板严重程度等相应增大;随着提升条高度、宽度增大,(矿石+介质)与衬板累积碰撞能量先减小后增大,其他类型累积碰撞能量先增大后减小。随着提升条面角增大,(矿石+介质)与衬板累积碰撞能量先减小后增大,介质与介质累积碰撞能量先增大后减小,其余类型累积碰撞能量在面角60°时达到最大值。离散元法结合正交设计法确定正交试验方案,开展仿真试验研究,极差分析及方差分析确定最佳提升条参数组合。试验结果表明,提升条各因素对衬板能耗影响由强到弱依次为:面角、高度、宽度,面角、高度对衬板能耗具有显著影响;最佳提升条参数组合为面角60°、高度190mm和宽度140mm;以最佳提升条参数组合作为优化方案与现场方案相比,优化方案载荷运动形态更合理,(矿石+介质)与衬板累积碰撞能量占比降低2.44个百分点,矿石与矿石累积碰撞能量占比提高3.69个百分点,介质与介质累积碰撞能量占比降低0.47个百分点,说明在理论方面优化方案较现场方案更适合该半自磨机磨矿作业。工业应用试验结果表明,筒体衬板形状优化后,筒体衬板使用时间由108天提高至159天,使用时间延长了51天;磨机运转率由75.96%提高至92.32%,提高了16.36个百分点;磨机台效由38.82 t/h提高至54.37 t/h,提高了15.55t/h;磨机电耗由27.52 k W·h/t降低至21.45 k W·h/t,降低了6.07k W·h/t。工业应用试验结果与离散元仿真试验结果相吻合,验证了离散元法在理论优化筒体衬板形状的可靠性。