粉碎基本原理.

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1、本 章 主 要 内 容 概述 粉碎原理 粉碎理论 影响粉碎过程因素 助磨作用 粉碎 分级 筛分分级 水力分级 气流介质分级 分级结果的描述 2 粉碎基本原理 粉碎比 分阶段粉碎 粉碎产品的 细度与性能 单体解离及 解离度 可碎性 粉碎原理 粉碎的工艺特征 粉碎方法 粉碎理论 第二章 粉碎原理 粉碎比：被粉碎物料粉碎前的粒度与粉碎产物粒度的比值。以i表示 极限粉碎比：物料粉碎前后的最大粒度之比，i=Dm/dm 名义粉碎比：粉碎机给料口的有效宽度（0.85B）和排料 口宽度（）的比值，i=0.85B/S； 真实粉碎比：粉碎前后物料的平均粒度的比值，i=D/d 三种 表示 形式 相应地，整个粉碎过程

2、中达到的粉碎比叫总粉碎比， 显然，i=i1i2i3in=Dmax/dmax 部分粉碎比或阶段粉碎比，用in表示 粉碎与分级粉碎原理-粉碎比 粉碎的四个阶段：破碎、磨矿、超细粉碎、超微粉碎 阶段；给料最大块粒度mm；产品最大块粒度mm；粉碎比 粉碎 各阶 段产 品粒 度特 征 破碎 粗碎 中碎 细碎 1500300； 350100；315 350100； 10010； 315 10040； 305； 120 磨矿 一段磨矿 二段磨矿 超细粉碎 超微粉碎 0.0750.0001； 0.0001；11000 0.10.075；0.0750.0001；11000 3010； 10.3； 1100 10

3、.3； 0.10.075；1100 粉碎与分级粉碎原理-分阶段粉碎 矿石硬度的影响 粉碎粒度与粉碎 效率及能耗 选择性粉碎 物料粉碎过程随粉碎粒度的变细，效率下 降，能耗大幅度上升，被粉碎颗粒粒度愈 细，其抗粉碎的能力愈强 大多数物料的力学性质是不均匀的，粒度 愈粗微裂缝愈多，机械强度愈差，愈易磨 。而粒度愈细则机械强度愈好，愈难粉碎 力学性质不均匀的物料在细磨过程中强度 小的被磨细，强度大的则残留下来，这种 现象称选择性粉碎 粉碎与分级粉碎原理-粉碎产品的细度与性能 粉碎过程中细粒物 料的凝聚及覆膜现 象 物料细磨时，表面积急剧增大，颗粒表 面能增大，物料颗粒会自发地聚集在一 起以降低表面能

4、，即发生凝聚现象 微细颗粒布朗 运动的影响 胶体分散体系是指分散相大小在1m 到lnm之间的分散体系，具有明显的布 朗运动现象 . 随颗粒粒度变细，表面电 化学力增强，料浆的粘度 增加，料浆的流动性及粒 子的分散性变差 采用较稀的料浆浓度或使用化学药剂 改变料浆系统的流动、凝聚等性质， 才可抵消因颗粒变细而引起的细磨恶 化的现象 单一颗粒：只含有一种组分的均相固体颗粒； 单体解离粒：在矿石粉碎产品中，只含有一种矿物的颗粒； 连生粒：粉碎产品中，两种矿物或两种以上矿物连生在一起的颗 粒 单体解离度：物料群中，某矿物的单体解离颗粒数占该 粒群中含有该矿物的颗粒总数的百分数。 C：某矿物的单体解离度

5、； A：该矿物的单体解离粒子个数； ：含有该矿物的连生粒子个数。 第三章 粉碎原理-单体解离及解离度 矿物解离度的测定 矿物单体解离度的测定，由于采用的测试技术不 同可分为矿物分离测量法和矿物显微图像测量法 。 矿物分离测量法，是利用产物中矿物间性质（密度、磁性、可 浮性等）上的差别，将产物按其组分含量的不同分为一系列组 分含量级别。具有比重差异的矿物组分，常用的分析手段是重 液和重介质沉浮分离有时也采用上升水流管或磁流体静力分 离技术；若产物中矿物组分磁性差异明显，则采用磁力分离技 术；而对于某些特定产物，也可采用浮游或浸出技术进行分析 。 矿物解离度的测定 矿物显微图像测量法，是目前矿物单

6、 体解离度测定普遍采用的方法 MLA系统组成 实体显微镜测定法、 反光显微镜测定法、 图像分析仪测定法 材料的强度：材料抵抗外界破坏的能力，以材料破坏时单位面 积上所受的力即N/或Pa 来表示 ； 按接受力破坏的方式不同，分为压缩强度、拉伸强度、扭曲强 度、弯曲强度和剪切强度等； 抗压强度抗剪强度抗弯强度抗拉强度 按材料内部的均匀性和有否缺陷分为理论强度和实际强度。 p抗压强度 ； F普氏硬度系数，为抗压强度的百 分之一。 第二章 粉碎原理-可碎性 通常用“可碎（磨）性系数”来衡量矿石粉碎的难易程 度，可碎（磨）性系数的表示如下： 可碎性系数 第二章 粉碎原理-可碎性 第二章 粉碎原理-粉碎方

7、法 矿石是硬而脆的晶体聚合材料，它的力学性质依破碎力的不同 而表现出不同的抗破碎性能。 矿石是不同矿物的聚合体，力学性质极不均匀，矿石块中存在 不少力学上的脆弱面，故抵抗冲击的能力很差，因而，用冲击 破碎矿石耗能会是最低的 . 针对不同的矿石性质而选用合适的破碎力是破碎中的一条重要原则 ，即破碎力要适应于矿石性质，才会有好的破碎效果。 对于硬矿石，应当用弯折配合冲击来破碎它，如采用磨剥，机器必遭严重磨损。 对于脆性矿石，弯折及劈开较为有利，如采用磨剥，则产品中的过细粉末就会太 多 对于韧性及粘性较大的矿石，宜采用磨剥方式破碎，若采用冲击及弯折均效果不 好。 矿石的性质是多种多样的，针对矿石的性

8、质而选用合适的破 碎力方式是提高破碎效率的重要途径 体积粉碎 表面粉碎 均一粉碎 粉碎产品粒度分布 粉 碎 模 型 第二章 粉碎原理-粉碎理论 混合粉碎与单独 粉碎的比较 混 合 粉 碎 与 选 择 性 粉 碎 第三章 粉碎与分级粉碎原理-粉碎理论 （1）颗粒层受到粉碎介质的作用力即使不足以使强度高 的物料颗粒碎裂，但其大部分（其中一部分作用能量消耗于 直接受力颗粒的裂纹扩展）会通过该颗粒传递至位于力的作 用方向上与之相邻的强度低的颗粒上，该作用足以使之发生 粉碎，从这个意义上讲，倒是硬质颗粒对软质颗粒起到了催 化作用。 （2）当两种硬度不同的颗粒相互接触并作相对运动时， 硬度大者会对硬度小者

9、产生表面剪切或磨削作用，软颗粒在 接触面上会被硬颗粒磨削而形成若干细颗粒。此时，硬质颗 粒对软质颗粒起着研磨介质的作用。 (3)两种硬度不同的颗粒在破碎过程中，硬度大的大颗粒 的表面不均匀性（锐角）会对硬度小的颗粒起劈裂、压碎等 作用，有利于硬度小的颗粒破碎 选择性粉碎现象的原因 1.2 破碎及粉碎理论 一、面积假说 破碎理论的面积假说是由德国学者PR雷廷格（PRRittinger）于1867年提出的 。 雷廷格认为：破碎过程是以减小物料颗粒尺寸为目的的，破碎过程将使物料的表 面积不断增加。为此，物料破碎时，外力所做的功用于产生新表面，即破碎功耗与 破碎过程中物料新生成表面的面积成正比，或内力

10、的单元功dA1与物料的破断面的面 积增量dS成正比。即： dA1K1 dS （121） 破碎及粉碎理论是研究物料在破碎过程中能量消耗与哪些因素有关，并确定外 力破碎物料时所做的功的学说，也叫破碎的功耗学说。在选矿厂中，4060的 动力消耗是在破碎和磨碎作业中，这必然引起人们的关注。 破碎物料块所消耗的功，一部分使被破碎的物料变形，并以热的形式散失于周 围空间；另一部分则用于形成新表面，变成固体的自由表面能。 破碎过程的能量消耗与很多因素有关。 现有的破碎理论都没有完整地解释物料被破碎的实质，均有一定的局限性。目 前，公认的破碎及粉碎理论有以下几种理论和假说。 假设物料块的形状为立方体，边长为D

11、，如顺着一个面把它破碎开，则新生成表面的面积为 S=D2，式（114）可写为； dA1K1 dS=K1 dD22K1DdD （122） 破碎Q 立方米物料时所作的单元功为： （123） 设原矿和破碎产物的平均直径为Dpj和dpj。将式（1-2-3）积分，即得破碎Q立方米物料时所需 要的功。式（1-2-4）的右边取负号。因为外力功与内力功的绝对值相等，但符号相反。 （124） 由式（1-2-4）可知，当原矿的平均直径Dpj一定时，破碎功与破碎比减1之值成正比；如原矿 的平均直径不同而破碎比相同，则破碎功与原矿的平均直径成反比。 实践证明，当破碎比一定时，原矿粒度越小，破碎所需的能量越大。 面积假

12、说只能近似地计算破碎比很大时的破碎总功耗，也就是只能近似地用在磨矿机的磨矿 中，因为它只考虑了生成新表面所需的功。 1.2 破碎及粉碎理论 1.2 破碎及粉碎理论 二、体积假说 破碎的体积假说是由俄国学者吉尔皮切夫与德国学者基克（kick）提出的。体积假说认为：将 几何形状相似的同类物料破碎成几何形状也相似的产品时，其破碎功耗与被破碎物料块的体积 或质量成正比，或内力的单元功dA2与破碎物料块的变形体积的微量dV成正比。即： dA2K2dVK2dD33K2D2dD （1-2-5） 破碎Q 立方米 物料时的单元功： （1-2-6） 破碎Q立方米物料所需之功： （1-2-7） 由式（1-2-7）可

13、见，根据体积假说，破碎功只与破碎比有关。 体积假说只能近似地计算粗碎和中碎的破碎总功耗，因为它只考虑了变形。 1.2 破碎及粉碎理论 三、裂缝假说 裂缝假说是由FC榜德（FCBond）于1952年提出，它介于面积假说和体积假说之间 的一种破碎理论。裂缝假说认为破碎矿石时，外力首先使物料块产生变形，外力超过强度极限 以后，物料块就产生裂缝而破碎成许多小块。榜德提出的一个计算破碎功耗的公式为： (1-2-8) Wi 是理论上无限大的粒度破碎到80%可以通过100m筛孔宽时所做的功，它在一定 程度上表示物料粉碎的难易程度，即可碎性或可磨性。 榜德认为：破碎物料时外力所做的功先是使物体变形，当变形超过

14、一定限度后即 产生裂缝，储存在物体内的变形能促使裂缝扩展并生成断面。输入功的有用部分成 为新生表面上的表面能，其它部分成为热损失。因此，破所需的功，应考虑变形能 和表面能两项，变形能和体积成正比，而表面能与表面积成正比。因此，根据榜德 所作的解释，将质量m的矿物从D破碎到d所需的功耗A3为： （1-2-9） 1.2 破碎及粉碎理论 榜德假说适用于破碎和磨碎。 以上所介绍的三种破碎理论都有局限性和误差，都从某一个角度解释了破碎的某一阶段。 面积假说只注意了新生表面积所需要的能量，而忽视了物料破碎前先出现变形和实际中物料 又是非均质的。 体积假说只考虑了破碎时的变形能，没有考虑到新生表面积的增加，

15、同样具有片面性。 裂缝假说是介于面积假说与体积假说之间，提出破碎功耗与 D5/2成正比，但没有充足的理论 根据，而且由于它是根据实际资料整理出的经验公式，所以具有一定的适用范围。 根据试验研究证实：粉碎时新生表面积不多，体积假说较为准确，裂缝假说结果 不可靠；细碎时（破碎到10m以下时）裂缝假说求得的数据过小，此时新生表面 积增加，表面能是主要的，面积假说较为准确；在粗碎与细碎之间的广泛范围内， 裂缝假说比较适用，因为榜德的经验公式是根据一般破碎设备得出结论，所以在中 等破碎比情况下与它大致相符。 各假说在适合各自的粒度范围内与实际情况的误差不大，因而在应用时，应正确 加以选择。其中，裂缝假说

16、较有实际意义与应用价值。 表面积假说:碎磨过程中所消耗的有用功与表面积成正比，与 产品粒度成反比 粉碎能耗理论与功指数 体积假说:外力作用于物体时，物体首先发生弹性变形，当外 力超过该物体的强度极限时该物体就发生破裂，故破碎物料 所需的功与它的体积大小有关。 裂纹假说:物料在破碎时外力首先使其在局部发生变形，一 旦局部变形超过临界点时则产生裂口，裂口的形成释放了 物料内的变形能，使裂纹扩展为新的表面。输入的能量一 部分转化为新生表面积的表面能，与表面积成正比；另一 部分变形能因分子摩擦转化为热能而耗散，与体积成正比 。两者综合起来，将物料粉碎所需要的有效能量设定为与 体积和表面积的几何平均值成正比”。 图312 破碎产物粒度与比功耗的关系 普通碎矿范围；普通磨矿范围;磨矿极限范围 （1）破碎过程是复