随着全球矿产资源日益减少,需求不断上升,加之稀有矿产资源的战略意义不断凸显,充分开发贫、杂、细类的矿石成为矿业发展的关键所在,然而,加工这类矿石会消耗更多的能源,同时也需要更加高效的选矿设备。矿物的破碎与粉磨是矿业生产中必不可少的基础性工作,其能源消耗占整个矿业生产的40%以上。立式搅拌磨机是细磨甚至超细磨的关键设备,凭借节能,噪音低,占地面积小等诸多优点被广泛应用于矿石研磨领域。在搅拌磨机中研磨筒是重要的零部件之一,它的结构直接影响搅拌磨机的工作性能。现有工作中,针对立式搅拌磨机磨筒的相关研究较少,而磨机的效率有待进一步提高。本文以此为出发点对研磨筒进行研究与改进。本文以立式螺旋搅拌磨机为研究对象,基于离散单元仿真分析研究了研磨筒结构对研磨介质运动的影响,通过磨机的运行参数以及研磨介质的碰撞信息评价了磨机的性能,具体研究内容如下:总结分析了立式搅拌磨的发展应用及相关理论研究现状。结合当前的生产需要以及立式搅拌磨机优化设计过程中忽略的问题,提出了磨机的潜在改进方向,明确了针对研磨筒改进的技术方案。对立式螺旋搅拌磨机的粉磨机理以及结构特征进行了分析。其中粉磨机理包括粉碎形式、粉碎能耗以及相关粉碎模型;结构特征包括搅拌器结构,磨筒结构。研究了磨机内不同区域研磨介质的受力及运动情况。此外,讨论了影响磨机性能的驱动功率、研磨介质应力强度,滞留时间等关键指标。对离散单元仿真中颗粒的动力学模型和颗粒间接触碰撞情况进行了分析,建立了搅拌磨机的仿真模型。原型磨机的仿真结果表明研磨介质的切向碰撞能量是影响立式螺旋搅拌磨机粉碎效果的关键,当搅拌器转速为125转/分时,磨机工作性能较好,并分析了搅拌器转速对磨机磨损的影响。对研磨介质的速度场进行了详细的分析,结果表明导流板及磨筒的旋转能极大提高筒壁附近研磨介质的速度,增大磨机中研磨介质的速度梯度,提高研磨介质的剪切作用。此外,导流板以及磨筒旋转的联合作用能提高研磨介质的混合、循环效率。初步验证了磨筒结构改进的可行性。进一步研究了导流板结构及磨筒转速两个设计参数对磨机性能的影响,设计了20组仿真方案。仿真结果表明导流板的螺旋升角在38°至45°之间,磨筒转速为50转/分时,磨机有更高的效率以及能量利用率。为立式螺旋搅拌磨机的优化设计提供了参考。