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1、1,材料的性能主要由材料的组成和显微结构决定。显微结构，尤其是无机非金属材料在烧结过程中所形成的显微结构，在很大程度上由所采用原料的粉体的特性所决定，如粉体的粒度，形状，粒度分布和比表面等性质。,2,一、粉碎的涵义,粉碎：固体物料在外力（通常是机械力）作用下，克服分子间的内聚力，使固体物料外观尺寸由大变小，物料的比表面积由小变大的过程。,通常进厂的原料块度较大，要得到达到工艺要求的粒度和分布需要粉碎。,第二章 粉体制备,3,物料的粉碎通常是在破碎机和粉磨机内进行的，所以，按物料粉碎的粗细程度，又划分为破碎和粉磨两个过程。,4,二、粉碎的目的和意义,粉碎的目的在于减小固体物料的尺寸，使之变成颗粒
2、体（或称粉体）。其意义在于：1 有利于不同组分的分离，选矿及除去原料中的杂质；2 粉碎使固体物料颗粒化，将具有某些流体性质，而具有良好的流动性，因而有利于物料的输送及给料控制；,5,3.减少固体颗粒尺寸，提高分散度，因而使之容易和流体或气体作用，有利于均匀混合，促进制品的均质化；4.把固体物料加工成为多种粒级的颗粒料，采用多级颗粒级配，可以获得紧密堆积，因而有利于提高制品的密度，而且粉碎加工可破坏封闭气孔，也有利于提高制品的密度；5.颗粒尺寸愈小，其比表面积也就愈大，表面能也愈大，因而可促进物理化学反应速度，促进陶瓷和耐火材料的烧结，提高水泥的水化活性，加速玻璃配合料的熔化速度。,6,三、破碎
3、的概念,对块状固体物料施用机械作用，克服物质的内聚力，使之由大块状物料转变为小块状物料的物理作业过程。破碎（crushing）,7,四、破碎的方式,a:挤压、 b:劈裂、 c:折断、 d:磨剥、 e:冲击,8,1、挤压,使被破碎的物料达到它的压碎强度极限而被破坏。压碎是将物料置于两破碎表面之间并施加压力，适合于硬质和大块物料的粗、中碎。,9,2、劈裂,物料受到两个楔形工作体的作用而粉碎（在支点间施力）。,10,3、折断,物料受弯曲作用而被粉碎。,11,4、磨剥,物料在两个工作面间，受一定的剪切力的作用而被破碎。,适合于韧性物料和小块物料的细磨。,12,5、冲击,击碎是使物料在瞬间受到外来的冲击
4、力作用而破碎。,适合于脆性物料的中、细碎和磨碎 。,13,不同形式的粉碎机械，破碎物料的方法不同，在一台粉碎机中，也不是单纯使用一种方法，而是往往使用两种或两种以上的方法结合起来进行破碎的。根据物料的性质、粒度以及需要破碎的程度来选用适当的粉碎方法。,14,对于强度大的物料，粗、中碎，宜采用挤压法；对于脆性的破碎，宜采用冲击法或者劈裂法；韧性物料宜采用压碎和研磨；粉磨时大都采用磨剥法和冲击法；对粘湿物料采用磨剥法或配以冲击法。冲击法应用范围较广，可用于破碎和粉磨。,15,五、破碎比,如何定量描述固体物料经某一破碎机械破碎后，颗粒尺寸大小变化的参数破碎比破碎比可真实地反映破碎后物料的破碎程度，并
5、能近似地反映破碎机械的作业性能。,16,破碎比：原料和破碎产品的粒度之比。I=Di/Do 平均破碎比：破碎前后物料的平均粒径之比。 公称破碎比：破碎机的进料口宽度与出料口宽度之比。 多台破碎设备串联作业，形成多级破碎流程： 总破碎比：各级破碎设备破碎比的连乘积。,17,六、破碎设备,颚式破碎机、圆锥式破碎机、辊式破碎机、锤式破碎机、反击式破碎机和笼式破碎机。,1、颚式破碎机,鄂式破碎机,18,鄂式破碎机的工作原理示意图,19,特点：构造简单，使用、维护、检修容易，工作安全可靠， 破碎物料广；但间歇式工作，有空转行程，增加非生产性的能耗，破碎比不大，冲击，振动剧烈，噪音大，基础笨重， 可塑性物料
6、或粘性物料易于堵塞出料口，过硬物料“楔死”造 成过载或停车。,用途：它广泛地用于各种块状硬质物料的粗碎和中碎， 也有用小型鄂式破碎机进行细碎的。,20,2、圆锥破碎机,21,工作原理:,活动圆锥沿着固定圆锥表面作偏旋运动。靠拢固定圆锥的地方，该处物料就受到活动圆锥的挤压和磨削作用而破碎。离开固定圆锥的地方，已被破碎的物料由于重力和离心力作用就从锥底排料口卸出。,22,23,适用于中碎和细碎各种不同硬度的物料。特点：粉碎比高，效率较高，能耗较小，产品粒度均匀， 适合于破碎各种硬度的物料，构造复杂，投资费用高， 检修维护比较困难。,24,3、辊式破碎机,对辊破碎机,25,工作原理：,一对相对转动的
7、辊子，加到两个辊子上的物料，由于与辊子表面之间的摩擦作用而被带入两辊的缝隙中，受到挤压而破碎；已被破碎的物料被转动的辊子推出，向下卸落。 连续作业，强制卸料，粉碎粘湿的物料也不堵塞。两个辊子间的距离大小决定产品的粒度。,26,双辊,单辊,四辊,双辊齿面,27,适用于中等硬度物料的中碎和细碎作业，也可作于破碎潮湿的粘性物料。适合于粘土熟料，镁砂，白云石，硅石，高铝熟料及废砖等。特点：辊式破碎机结构简单，维修容易，调节方便，而且产品过粉碎少，但破碎比和生产能力小，设备重量较大，安装占地也较大，辊子磨损不均匀。,28,4、锤式破碎机,单转子锤式破碎机,29,工作原理及分类,通过高速旋转的锤子对料块的
8、冲击进行破碎。由于各种脆性材料的抗冲击性差，因此，在此作用原理上，这种破碎机式比较合理的。,30,生产能力大，破碎比高，可达1015 ，适用于脆性物料的二级破碎，也用于煤和熟料的破碎。此破碎机主要以冲击兼剥磨左右粉碎物料，由于设有箅条筛，排料粒度均匀、过粉碎物少、能耗低等优点，但由于锤头磨损较快，在硬物料破碎的应用上受到了限制；另外由于篦条怕堵塞，不宜于用它破碎湿度大和含粘土的物料。这种破碎机通常用来破碎石灰石、页岩、煤炭、石膏、白垩等中硬以下的脆性物料。,31,5、反击式破碎机,32,工作原理及分类,利用板锤的高速冲击和反击板的回弹作用使物料受到反复冲击而破碎的机械。,33,与锤式破碎机相比
9、,反击式破碎机的破碎比更大,并能更充分地利用整个转子的高速冲击能量。但由于板锤极易磨损，它在硬物料破碎的应用上也受到限制，通常用来粗碎、中碎或细碎石灰石、煤、电石、石英、白云石、硫化铁矿石、石膏和化工原料等中硬以下的脆性物料。,34,6、笼式破碎机（粉碎机）,笼式粉碎机又称笼型碾，其作用原理如图：,35,36,由于物料在笼式粉碎机内受钢杆多次反复打击，所以它的粉碎比也较大，一般为30-40左右。,特点：体积小、质量轻、结构简单、容易密闭、维修方便、生产能力大，对湿度变化的反应较小，以及便于清洗。但是，部件磨损大，尤其是钢杆的使用受命短。笼式粉碎机适合于粉碎较软的物料，如煤、砂岩等。,37,第二
10、节 粉磨,粉磨作业的原料粒度一般在1020mm左右，其产品的粒度则视具体的工艺要求而定，通常为数十微米，最细可至23m。,一、球磨机的工作原理、特点及类型,球磨机是工业上广泛使用的粉磨机械，能够粉磨各种硬度的物料。,38,圆锥球磨机,中心转动节能球磨机,39,40,小型球磨机,41,42,基本原理,当球磨机筒体以适宜的速度回转时，研磨体在惯性离心力和摩擦力的作用下，随筒壁上升到一定的高度，然后抛落下来，使物料受到研磨和冲击而被磨碎。,球磨机对物料的粉磨作用主要是研磨体对物料的碰击与研磨，在不同的球磨机转速下，研磨体的运动形式有所不同：,43,1、泻落式运动状态（倾斜态）：当球磨机的转速很低时，
11、研磨体向下滚动泻落，球磨机主要以研磨方式进行工作，效率较低。2、抛落式运动状态（抛落态）：当球磨机的转速较高时，即以某一适宜的转速回转时，对物料产生冲击和研磨作用，效率高。3、离心式运动状态（周转态）：当球磨机转速很高时，对物料不产生任何粉碎作用，这时称为“离心状态”，效率为零。,44,优点：1、适应性强；2、 粉碎比大，可达300以上；3、可湿法作业，又能干法作业； 4、 结构简单坚固；5、密封性好。,不足之处：1、功耗大，效率低；2、 体型庞大；3、需配备昂贵的减速系统；4、研磨体、内衬耗量大；5、噪音大。,45,球磨机的临界转速：,n0=,临界转速 ：研磨体出现离心状态，球磨机筒体的最低
12、转速。,二、研磨体运动分析,46,球磨机的适宜转速 理论适宜转速：使研磨体产生最大粉碎功时筒体转速是球磨机的最适宜转速。 研磨体的脱离角a=54度44分时，可使最外层研磨体产生最大的粉碎功：,n1=,47,转速比：球磨机的最适宜转速与临界转速之比, =n1/n0=32.4/42.4=0.76,磨机的工作转速：以在临界转速的0.760.88倍之间为宜。,研磨罐最内层圆弧半径：,研磨罐的最大填充率：,理论适宜转速n=32.4,时的最大填充率=0.42,48,三、粉磨作业流程,粉碎原则是不作过粉碎。在连续粉碎的场合下，如果碎物料不能及时排出而滞留在粉碎机中，会被继续粉碎，从而超过了所要求的粒度，作了
13、过粉碎，浪费了粉碎功，降低了粉碎效率。,水泥生产过程中，合理地选折粉磨系统（作业流程），对提高产量和降低电耗，都有着十分重要的意义。,49,开路和闭路两种。开路系统无分级设备，物料一次通过磨机即成为产品。流程简单，设备少，操作简便，基建投资少。易产生过粉磨现象，效率低，电耗高，产量低。闭路系统配有分级设备，出磨物料须经分级设备分选，合格细粉为产品，粗粉返回磨内重磨。可以消除过粉磨现象，提高粉磨效率和产量。流程复杂，设备多，基建投资大，操作管理复杂。,50,循环负荷率K：在闭路系统中，分级机的回料量T与成品量Q之比，一般在50300,对球磨机而言，循环负荷率与磨机长度有关，磨机越长，则出磨物料越
14、细，循环负荷率就越低。,51,由粉碎理论知，随着物料尺寸变小，表面积增大，所需耗费的能量也增加。此外，对于球磨机这一类低频率下工作的机械，物料达到一定细度后，包附在研磨体表面的粉料形成弹性垫衬，大大降低粉磨效果，因此，当粉料达到60微米的细度后，再用这些低频工作的方法细磨，效率较低，电耗很大，十分不经济。,52,超细粉： 10m以下的粉体物料，甚至纳米数量级的微粉。,机械式和流能式两类。,机械式粉碎机：振动磨机、搅拌磨机、行星磨、胶体磨、冲击磨等。,流能式超细磨：气流磨。,五、超细磨机,53,、振动磨,碰撞、挤压及研磨，产品粒度可细至数微米。,54,特点：适应性强，可用于干磨也可用于湿磨；可以
15、粉碎各种软的及硬的物料；可以得到较细的产品，干法可将最大粒径 为1-2mm的物料磨至2um，湿法可粉磨至5-0.1微米；研磨体装载量大，通常占磨筒容积的70-85%；电耗少；结构简单，紧凑；但弹簧在高频下振动，易疲劳损坏，使用寿命600-800小时,颗粒球形度不好。,55,、搅拌磨,又称摩擦磨、砂磨。,56,原理,由筒体、螺旋搅拌器、传动装置和机架等组成。磨矿介质和物料在筒体内作整体的多维循环运动和自转运动，物料在磨矿介质重量压力与旋回转共同产生的摩擦、挤压、剪切和冲击力的作用下，被粉碎。,57,特点1、可将物料粉磨至1m或更细； 2、与卧式球磨机相比节能50%以上；3、效率是卧式球磨机的10
16、倍以上；4、产品粒度可调节，颗粒球形度好，但杂质多；可间歇、循环、连续生产；5、噪声低，振动小； 6、结构简单，操作维护方便，占地面积少。 适用于软至中硬物料的粉碎，研磨介质钢球或瓷球，多采用湿法，进料粒度0.15毫米左右。,58,、行星磨,59,工作原理在旋转盘的圆周上，装有个即随转盘公转又做高速自转的球磨罐。在球磨罐做公转加高速自转的作用下，球磨罐内的研磨球在惯性力的作用下对物料形成很大的高频冲击、磨擦力，对物料进行快速细磨。,60,进料粒度：980 m左右；出料粒度：小于74 m (最小粒 度可达0.5m)。制备的粉末球形度较好，但产量低。球磨罐转速快(不为罐体尺寸所限制)，球磨效率高。公转：37250 r/min，自转78527 r/min。,61,4、气流磨,原理：气流粉碎机利用气体（压缩空气或过热蒸气）作为能源，高速喷射进入粉碎室内，带动干燥的粗物料作高速运动，高速运动的物料颗粒由于互相之间发生剧烈的碰撞和摩擦作用下被粉碎。,62,63,流化床式气流磨,
