| Summary: | Though inefficient, tumbling mills play an important role in modern mineral processing. By virtue of the mill's action, the internal forces make instrumentation of the mill difficult. One solution to this problem is the use of an instrumented ball. An instrumented ball, equipped with an accelerometer, rotation rate sensors and a temperature sensor has been built. The instrumented ball and a camera system are used to measure the state of the charge within a laboratory mill. Also, a discrete element model (DEM) of the laboratory mill, a type of simulation, is written. From the distributions and moments of the energy terms of the charge (the material within the mill), the simulation and experimental results are analyzed and compared. The moments are used to tune the DEM, such that the simulation results are in agreement with the experimental results. A model order, a measure of DEM accuracy, is defined. Based on concepts borrowed from thermodynamics and statistical mechanics, mill entropy is calculated. Critical behavior, similar to a phase transition, is observed in the entropy, mean energy and energy fluctuation. From this, another definition of the critical speed is introduced. The critical speed of the mill is defined as the speed about which the entropy, mean energy and energy fluctuations exhibit critical behavior. Unlike other definitions, which rest on geometric and dynamic analyses of the charge, this new definition is based on distributions and moments. Finally, areas requiring more research and development are presented. === Bien qu'inefficace, les broyeurs jouent un rôle important dans la minéralurgie moderne. En vertu de l'action du broyer, les forces internes font en sorte que l'instrumentation du broyeur est difficile. Une solution à ce problème est l'utilisation d'un boulet instrumenté. Un boulet instrumente, ayant un accéléromètre, des capteurs de vitesse de rotation et un capteur de température, est mis au point. Le boulet instrumenté et un système vidéo sont utilisés pour mesurer l'état de la charge (le matériel contenu par le broyeur) dans un moulin de laboratoire. Parallèlement, un modèle d'éléments discrets (DEM) du moulin, une sorte de simulation, est construit. À partir des distributions et des moments, tous dérivés des formes d'énergie de la charge, la simulation et les résultats expérimentaux sont analysés et comparés. Les moments sont utilisés pour ajuster la simulation, de sorte que les résultats de la simulation sont en accord avec les résultats expérimentaux. L'ordre du modèle, une métrique de précision pour les DEMs, est défini. Basée sur des concepts provenant de la thermodynamique et la physique statistique, l'entropie de la charge est calculée. Un comportement semblable à une transition de phase est observé dans l'entropie, la moyenne de l'énergie et la fluctuation de l'énergie. Sur ces résultats, une nouvelle définition de la vitesse critique est introduite. La vitesse critique du moulin est définie comme la vitesse à laquelle l'entropie, la moyenne de l'énergie ou la fluctuation de l'énergie ont un comportement de phénomène critique. D'autres définitions de la vitesse critique reposent sur des analyses géométriques et dynamiques de la charge; cette nouvelle définition est basée sur les distributions et les moments. Enfin, des sujets nécessitant davantage de recherche et de développement sont présentés.
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