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1、复习：复习：l选矿学科的发展历程l常用的选矿方法l选矿术语l选矿在国民经济中的地位与作用第第2 2章章 破碎磨矿破碎磨矿本章主要内容：本章主要内容：2.1 2.1 碎散物料的粒度组成成分碎散物料的粒度组成成分2.2 2.2 矿石的破碎矿石的破碎2.3 2.3 磨矿磨矿2.4 2.4 破碎与磨矿流程破碎与磨矿流程1. 了解各种破碎和磨矿方法及其所使用的范围；了解各种破碎和磨矿方法及其所使用的范围；2. 掌握破碎磨矿流程及破碎比等概念；掌握破碎磨矿流程及破碎比等概念；3. 了解目前主要使用的破碎磨矿机械。了解目前主要使用的破碎磨矿机械。学习要求：学习要求：3.1 3.1 概述概述 破碎、磨矿或粉碎
2、在矿物加工及材料工程中非常重要。破碎、磨矿或粉碎在矿物加工及材料工程中非常重要。 矿矿物物颗颗粒粒的的尺尺寸寸必必须须减减小小到到使使有有用用矿矿物物与与脉脉石石充充分分解解离离或或使使有有用用矿矿物裸露的程度。物裸露的程度。 破破碎碎、磨磨矿矿及及粉粉碎碎在在使使用用的的方方法法及及产产物物料料度度上上有有所所不不同同，破破碎碎产产物物的粒度较大，而磨矿或粉碎产物的粒度微细。的粒度较大，而磨矿或粉碎产物的粒度微细。 任何磨矿或粉碎作业都是耗费能量大、能量效率低的作业过程。任何磨矿或粉碎作业都是耗费能量大、能量效率低的作业过程。 Xian university of science and t
3、echnology1、破碎、破碎作作业在在选煤厂和煤厂和选矿厂中的厂中的应用用破碎是在外力作用下使物料变成小块的过程。破碎是在外力作用下使物料变成小块的过程。 破碎作业在选煤厂和选矿厂生产中都占有重要地位。破碎作业在选煤厂和选矿厂生产中都占有重要地位。 破碎作业的作用主要有以下几方面：破碎作业的作用主要有以下几方面： 满足分选机械对入选物料最大入选粒度的要求。满足分选机械对入选物料最大入选粒度的要求。 满满足足夹夹矸矸煤煤或或中中矿矿物物料料的的有有用用矿矿物物与与脉脉石石的的解解离离要求。要求。 满足用户对选后产品粒度的要求。满足用户对选后产品粒度的要求。 Xian university o
4、f science and technology3.1 概述概述 2、破碎作、破碎作业业的分的分类类 1 1）按在）按在选矿选矿( (煤煤) )工工艺艺中的作用不同分中的作用不同分为为: : 准准备备破碎（分破碎（分选选前）前） 最最终终破碎（分破碎（分选选后）后）3.1 概述概述 Xian university of science and technology2 2）按破碎）按破碎产产物的粒度不同分物的粒度不同分为为: : 粗碎、中碎、粗碎、中碎、细细碎与粉碎。碎与粉碎。 作作业业名称名称粗碎粗碎中碎中碎细细碎碎粉碎粉碎产产品粒度品粒度(mm)50625161表表1-3-1 按产品粒度划分
5、的破碎作业按产品粒度划分的破碎作业3 3）按破碎作）按破碎作业业所消耗的能量形式不同分所消耗的能量形式不同分为为: : 机械能破碎机械能破碎: :即用机械力破碎物料；即用机械力破碎物料； 非非机机械械能能破破碎碎：即即用用电电能能、热热能能等等破破碎碎物物料料。选选煤煤厂厂和和选选矿矿厂厂主要是采用机械能破碎。主要是采用机械能破碎。 机械能破碎的五种基本形式：机械能破碎的五种基本形式：Xian university of science and technology3.1 概述概述 (a)挤压破碎：挤压破碎：物料在两个工作面之间受到缓慢增大的压力作用而破碎。物料在两个工作面之间受到缓慢增大的压
6、力作用而破碎。 Xian university of science and technology3.1 概述概述 (b)劈劈裂裂破破碎碎：用用一一个个尖尖棱棱和和一一个个带带有有尖尖棱棱的的工工作作表表面面挤挤压压矿矿石石时时，矿矿石将沿压力作用线的方向劈裂而破碎。石将沿压力作用线的方向劈裂而破碎。 Xian university of science and technology3.1 概述概述 (c)折断破碎：折断破碎：矿石受弯曲作用而破碎。矿石受弯曲作用而破碎。 Xian university of science and technology3.1 概述概述 (d)研研磨磨破破碎碎：
7、矿矿石石与与运运动动的的工工作作面面之之间间存存在在相相对对运运动动而而受受到到一一定定的的压压力和剪切作用，当剪切应力达到矿石的剪切强度时，矿石被粉碎。力和剪切作用，当剪切应力达到矿石的剪切强度时，矿石被粉碎。 Xian university of science and technology3.1 概述概述 (e)冲冲击击破破碎碎：物物料料受受到到足足够够大大的的瞬瞬时时冲冲击击力力而而破破碎碎。其其破破碎碎效效率率高高，破碎比大、能量消耗少。破碎比大、能量消耗少。 Xian university of science and technology3.1 概述概述 Xian univers
8、ity of science and technology3.1 概述概述 3、矿石破碎的难易程度及破碎方法选择矿石破碎的难易程度及破碎方法选择 矿矿石石破破碎碎过过程程中中所所表表现现出出来来的的抵抵抗抗外外力力的的强强度度大大小小，称称为为矿矿石石破破碎碎的的难难易易程程度度。它它是是衡衡量量矿矿石石可可碎碎性性的的标标准准，主主要要取取决决于于矿矿石石的的结结构构特性和矿物的结晶形态。特性和矿物的结晶形态。 影响矿石破碎难易程度的影响矿石破碎难易程度的最主要因素是矿石的硬度最主要因素是矿石的硬度。 矿矿石石的的破破碎碎方方法法主主要要根根据据矿矿石石的的物物理理机机械械性性质质、矿矿石石
9、块块入入料料的的尺尺寸寸和和所要求的破碎比所要求的破碎比来选择。来选择。 Xian university of science and technology3.1 概述概述 Xian university of science and technology 选选矿矿工工业业常常引引用用可可碎碎性性系系数数定定量量地地衡衡量量矿矿物物机机械械强强度度对对破破碎碎的的影影响，其表示方法如下：响，其表示方法如下： （1-3-1） 式中式中 物料的可碎性系数；物料的可碎性系数； Qo 某破碎机破碎中硬矿石的处理能力；某破碎机破碎中硬矿石的处理能力； Q1 同一破碎机在同样条件下破碎指定矿石的处理同一破
10、碎机在同样条件下破碎指定矿石的处理能力。能力。 中硬矿石通常用中硬矿石通常用石英石英代表，其可碎性系数与可磨性系代表，其可碎性系数与可磨性系数均为数均为1。 矿石的硬度、可碎性系数及可磨性系数如表矿石的硬度、可碎性系数及可磨性系数如表1-3-2所示。所示。 Xian university of science and technology3.1 概述概述 表表1-3-2 矿石硬度、可碎性系数和可磨性系数矿石硬度、可碎性系数和可磨性系数 硬度等硬度等级级极限抗极限抗压压强强度度bMPa普氏硬度普氏硬度系数系数 f(f =b/10)可碎性系数可碎性系数可磨性系数可磨性系数实实 例例很很软软2021
11、.301.401.402.00石膏、无烟煤石膏、无烟煤软软2040241.151.251.251.50页页岩、泥灰岩岩、泥灰岩中等硬度中等硬度4080481.001.00石英、石英、硫化硫化矿矿硬硬801008100.800.900.750.85一般一般铁矿铁矿很硬很硬100100.650.750.500.70玄武岩、含玄武岩、含铁铁石英石英岩岩Xian university of science and technology3.1 概述概述 矿矿物物破破碎碎的的难难易易程程度度与与矿矿物物的的力力学学性性质质有有关关。不不同同矿矿物物集集合合体体之之间间的的结结合合力力比比同同种种矿矿物物内
12、内部部的的结结合合力力要要小小；在在同同样样的的矿矿物物集集合合体体内内，晶体面上的结合力比晶体内部的要小。晶体面上的结合力比晶体内部的要小。 一般来说，矿物粒度愈细愈难磨碎一般来说，矿物粒度愈细愈难磨碎 。 矿物破碎的物破碎的难易程度与易程度与矿物的脆性也有关系：物的脆性也有关系： 1）破裂前无变形或变形很小的物料叫破裂前无变形或变形很小的物料叫脆性物料脆性物料； 2）破破碎碎时先先变形形而而后后碎碎裂裂的的物物料料叫叫塑塑性性物物料料。煤煤和和大大多多数数矿矿石石都都是是脆性物料，煤属于软矿物。脆性物料，煤属于软矿物。 矿矿石石通通常常都都是是多多种种不不同同性性质质矿矿物物的的共共生生体
13、体，破破碎碎时时，不不同同矿矿物物的的破破碎程度是不一样的。碎程度是不一样的。 矿矿石石的的抗抗压压强强度度最最大大，抗抗弯弯强强度度次次之之，抗抗磨磨强强度度再再次次之之，抗抗拉拉强强度度最小。最小。 针针对对矿矿石石这这一一机机械械强强度度特特点点，选选择择恰恰当当的的破破碎碎方方法法，可可以以使使破破碎碎更更加有效。加有效。 Xian university of science and technology3.1 概述概述 4、破碎比及破碎产物的粒度特性、破碎比及破碎产物的粒度特性 在在破破碎碎过过程程中中，入入料料粒粒度度与与产产物物粒粒度度的的比比值值叫叫做做破破碎碎比比。破破碎碎的
14、的能能量量消消耗耗和和处处理理能能力力均均与与破破碎碎比比有有关关。破破碎碎比比通通常常由由入入料料最最大大颗颗粒粒直直径（径（Dmax）与产物最大颗粒直径（）与产物最大颗粒直径（dmax）的比值来确定，即）的比值来确定，即 Xian university of science and technology3.1 概述概述 （1-3-2） 在工业应用中，由式（在工业应用中，由式（1-3-2）确定的）确定的破碎比并不能准确地描述破碎过程。因为破碎比并不能准确地描述破碎过程。因为粒度特性相同的物料经破碎后，虽然产物粒度特性相同的物料经破碎后，虽然产物中的最大粒度是一样的，但破碎后粒度特中的最大粒度
15、是一样的，但破碎后粒度特性未必相同，如图性未必相同，如图1-3-2所示。所示。 Xian university of science and technology真实粉碎比：真实粉碎比：粉碎前后物料的平均粒度的比值，粉碎前后物料的平均粒度的比值，i=Dp/ /dp。式中：式中：Dp、dp 根据粒度特性计算出的原料与产物的加权平均根据粒度特性计算出的原料与产物的加权平均 直径，直径，mm； , 原料和产物的各粒级产率（按筛分分析），；原料和产物的各粒级产率（按筛分分析），； D、d 原料和产物各粒级的算术或几何平均直径，原料和产物各粒级的算术或几何平均直径，mm。Xian university
16、of science and technology 选煤过程中的破碎比一般比较小，一段破碎即可满足。选煤过程中的破碎比一般比较小，一段破碎即可满足。 但对于选矿，其入选粒度很细，故破碎比但对于选矿，其入选粒度很细，故破碎比i值很大，往往值很大，往往需要进行多次（段）破碎，其需要进行多次（段）破碎，其总破碎比总破碎比i等于各段破碎比的乘等于各段破碎比的乘积积。 i = i1i2i3in = Dmax/dmax为了鉴定破碎机的破碎效果和检查破碎产品的质量，必为了鉴定破碎机的破碎效果和检查破碎产品的质量，必须确定它们的产品粒度组成和粒度特性曲线。须确定它们的产品粒度组成和粒度特性曲线。Xian un
17、iversity of science and technology3.1 概述概述 Xian university of science and technology3.1 概述概述 Xian university of science and technology3.1 概述概述 根据图中的粒度特性曲线，可根据图中的粒度特性曲线，可以比较各种矿石的破碎难易程以比较各种矿石的破碎难易程度，检查破碎机的工作情况，度，检查破碎机的工作情况，比较各种破碎机的破碎效果。比较各种破碎机的破碎效果。Xian university of science and technology1 1 1 1）矿矿石粒
18、度的影响石粒度的影响石粒度的影响石粒度的影响 2 2 2 2）破碎粒度与破碎效率及能耗）破碎粒度与破碎效率及能耗）破碎粒度与破碎效率及能耗）破碎粒度与破碎效率及能耗 3 3 3 3）选择选择性破碎性破碎性破碎性破碎 物料破碎物料破碎过程随破碎粒度的程随破碎粒度的变细，效率下降，能耗，效率下降，能耗大幅度上升，被破碎大幅度上升，被破碎颗粒粒度愈粒粒度愈细，其抗破碎的能力愈，其抗破碎的能力愈强。 大多数物料的力学性大多数物料的力学性质是不均匀的，粒度愈粗微裂是不均匀的，粒度愈粗微裂缝愈多，机械愈多，机械强度愈差，愈易破碎。而粒度愈度愈差，愈易破碎。而粒度愈细则机械机械强度愈好，愈度愈好，愈难破碎。
19、破碎。 力学性力学性质不均匀的物料在不均匀的物料在细磨磨过程中程中强度小的被磨度小的被磨细，强度大的度大的则残留下来，残留下来，这种种现象称象称选择性破碎。性破碎。 5、破碎、破碎产品的品的细度与性能度与性能3.1 概述概述 Xian university of science and technology4 4 4 4）破碎）破碎）破碎）破碎过过程中程中程中程中细细粒物料的凝聚粒物料的凝聚粒物料的凝聚粒物料的凝聚现现象象象象 物料物料细磨磨时，表面，表面积急急剧增大，增大，颗粒表面能增大，物料粒表面能增大，物料颗粒会自粒会自发地聚集在一起以降低表面能，即地聚集在一起以降低表面能，即发生凝聚生
20、凝聚现象。象。 胶体分散体系是指分散相大小在胶体分散体系是指分散相大小在1m到到lnm之之间的分散的分散体系，具有明体系，具有明显的布朗运的布朗运动现象。象。6 6 6 6）随）随）随）随颗颗粒粒度粒粒度粒粒度粒粒度变细变细，表面化学力增，表面化学力增，表面化学力增，表面化学力增强强，料，料，料，料浆浆的粘度增加，的粘度增加，的粘度增加，的粘度增加，料料料料浆浆的流的流的流的流动动性及粒子的分散性性及粒子的分散性性及粒子的分散性性及粒子的分散性变变差。采用差。采用差。采用差。采用较较稀的料稀的料稀的料稀的料浆浓浆浓度度度度或使用化学或使用化学或使用化学或使用化学药剂药剂改改改改变变料料料料浆浆
21、系系系系统统的流的流的流的流动动、凝聚等性、凝聚等性、凝聚等性、凝聚等性质质，才可，才可，才可，才可抵消因抵消因抵消因抵消因颗颗粒粒粒粒变细变细而引起的而引起的而引起的而引起的细细磨磨磨磨恶恶化的化的化的化的现现象。象。象。象。 5 5）微）微细颗粒布朗运粒布朗运动的影响的影响 3.1 概述概述 6、选选煤煤矿矿常用的破碎工常用的破碎工艺艺流程流程 煤煤矿矿运运到到选选煤煤厂厂的的原原煤煤粒粒度度很很大大，可可达达300mm。我我国国目目前前选选煤煤方方法法主主要要采采用用重重介介或或跳跳汰汰，一一般般对对入入选选原原煤煤的的粒粒度度都都有有要要求求。为为了了满满足足重重选设备对选设备对原煤粒
22、度的要求，原煤粒度的要求，选选煤厂有两种破碎系煤厂有两种破碎系统统。 （1）开路破碎系统）开路破碎系统 （2）闭路破碎系统）闭路破碎系统 Xian university of science and technology3.1 概述概述 （1 1）开路破碎系统）开路破碎系统 开路破碎系统：一般是带有准备筛分作业，破碎产品不检查。开路破碎系统：一般是带有准备筛分作业，破碎产品不检查。 准备准备 筛分筛分原原 煤煤破破 碎碎Xian university of science and technology3.1 概述概述 （2 2）闭路破碎系统）闭路破碎系统 闭路破碎系统：一般是带有检查筛分。闭路
23、破碎系统：一般是带有检查筛分。 检查检查 筛分筛分破破 碎碎原原 煤煤Xian university of science and technology3.1 概述概述 7、破碎效果评定方法、破碎效果评定方法 根根据据原原煤煤炭炭工工业业部部于于1980年年发发布布的的指指导导性性技技术术文文件件规规定定，选选煤煤厂厂破破碎碎设设备备工工艺艺效效果果的的评评定定方方法法（MTZ21979），应应采采用用破破碎碎效效率率为为主主要要指指标标，细细粒粒增增量量为为辅辅助助指指标标，综综合合评定破碎机的效果。评定破碎机的效果。 破碎效率按下式计算：破碎效率按下式计算： 细粒增量按下式计算：细粒增量按
24、下式计算： Xian university of science and technology3.1 概述概述 (1-3-3)(1-3-4 )Xian university of science and technology这里的这里的“细粒细粒”是针对破碎产物粒度而言的：是针对破碎产物粒度而言的：排排料料粒粒度度要要求求大大于于和和等等于于 50 mm的的粗粗碎碎时时，“细细粒粒”是是指指 013 mm；排排料料粒粒度度要要求求小小于于 50 mm的的中中碎碎和和细细碎碎，“细细粒粒”是是指指00.5 mm。 3.2 3.2 破碎及粉碎理论破碎及粉碎理论 破破碎碎及及粉粉碎碎理理论论是是研研
25、究究物物料料在在破破碎碎过过程程中中能能量量消消耗耗与与哪哪些些因因素素有有关关，并并确确定定外外力力破破碎碎物物料料时时所所做做的的功功的的学学说说，也也叫叫破破碎碎的的功功耗学说耗学说。 在在选选矿矿厂厂中中，4060的的动动力力消消耗耗是是在在破破碎碎和和磨磨碎碎作作业业中中，这必然引起人们的关注。这必然引起人们的关注。 破破碎碎物物料料块块所所消消耗耗的的功功，一一部部分分使使被被破破碎碎的的物物料料变变形形，并并以以热热的的形形式式散散失失于于周周围围空空间间；另另一一部部分分则则用用于于形形成成新新表表面面，变变成成固固体的自由表面能。体的自由表面能。 破破碎碎过过程程的的能能量量
26、消消耗耗与与很很多多因因素素有有关关，如如矿矿石石的的物物理理机机械械性性质、矿石的形状、尺寸和湿度，还有破碎方法等。质、矿石的形状、尺寸和湿度，还有破碎方法等。 现现有有的的破破碎碎理理论论都都没没有有完完整整地地解解释释物物料料被被破破碎碎的的实实质质，均均有有一一定定的的局局限限性性。目目前前，公公认认的的破破碎碎及及粉粉碎碎理理论论有有以以下下几几种种理理论论和和假说。假说。Xian university of science and technology1、面积假说、面积假说 破破碎碎理理论论的的面面积积假假说说是是由由德德国国学学者者PR雷雷廷廷格格（PRRittinger）于）于
27、1867年提出的年提出的 。 雷雷廷廷格格认认为为：破破碎碎过过程程是是以以减减小小物物料料颗颗粒粒尺尺寸寸为为目目的的的的，破破碎碎过过程程将将使使物物料料的的表表面面积积不不断断增增加加。为为此此，物物料料破破碎碎时时，外外力力所所做做的的功功用用于于产产生生新新表表面面，即即破破碎碎功功耗耗与与破破碎碎过过程程中中物物料料新新生生成成表表面面的的面面积积成成正正比比，或或破破碎碎过过程程所所消消耗耗的的功功dA1与物料的新生表面积增量与物料的新生表面积增量dS成正比。即：成正比。即： dA1K1 dS (1-3-5) 式中式中 K1 比例系数。比例系数。Xian university o
28、f science and technology3.2 破碎及粉碎理论破碎及粉碎理论 假假设设物物料料块块的的形形状状为为立立方方体体，边边长长为为D，如如顺顺着着一一个个面面把把它它破破碎碎开开，则则新生成表面的面积为新生成表面的面积为S=D2，式（，式（1-3-5）可写为；）可写为； dA1K1 dS=K1 dD22K1DdD 破碎破碎Q 立方米物料时所作的单元功为：立方米物料时所作的单元功为： 设设原原矿矿和和破破碎碎产产物物的的平平均均直直径径为为Dpj和和dpj。将将式式（1-3-6）积积分分，即即得得破破碎碎Q立方米物料时所需要的功。立方米物料时所需要的功。Xian univers
29、ity of science and technology3.2 破碎及粉碎理论破碎及粉碎理论（1-3-6）Xian university of science and technology3.2 破碎及粉碎理论破碎及粉碎理论 由由式式（1-3-7）可可知知，当当原原矿矿的的平平均均直直径径Dpj一一定定时时，破破碎碎功功与与破破碎碎比比减减1之之值值成成正正比比；如如原原矿矿的的平平均均直直径径不不同同而而破破碎碎比比相相同同，则则破破碎碎功功与与原原矿矿的平均直径成反比。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。实践证明，当破碎比一定时，原矿粒度越小，
30、破碎所需的能量越大。 面面积积假假说说只只能能近近似似地地计计算算破破碎碎比比很很大大时时的的破破碎碎总总功功耗耗，也也就就是是只只能能近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。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。 （1-3-7）式中式中i为破碎比。为破碎比。Xian university of science and technology3.2 破碎及粉碎理论破碎及粉碎理论 2、体积假说、体积假说 破破碎碎的的体体积积假假说说是是由由俄俄国国学学者者吉吉尔尔皮皮切切夫夫与与德德国国学学者者基基克克（kick）提提出出的的。体体积积假假说说认认为为：将
31、将几几何何形形状状相相似似的的同同类类物物料料破破碎碎成成几几何何形形状状也也相相似似的的产产品品时时，其其破破碎碎功功耗耗与与被被破破碎碎物物料料块块的的体体积积或或质质量量成成正正比比，或或破破碎碎过过程程所所消消耗耗的的功功dA2与破碎物料块的变形体积的微量与破碎物料块的变形体积的微量dV成正比。即：成正比。即： dA2K2dVK2dD33K2D2dD （1-2-5） 式中：式中：K2 比例系数。比例系数。 破碎破碎Q 立方米立方米 物料时的单元功：物料时的单元功： （1-2-6） 破碎破碎Q立方米立方米物料所需之功：物料所需之功： 由由式式（1-2-7）可可见见，根根据据体体积积假假说
32、说，破破碎碎功功只只与与破破碎碎比有关。比有关。 体体积积假假说说只只能能近近似似地地计计算算粗粗碎碎和和中中碎碎的的破破碎碎总总功功耗耗，因为它只考虑了变形。因为它只考虑了变形。 Xian university of science and technology3.2 破碎及粉碎理论破碎及粉碎理论（1-2-7） 3、裂缝假说、裂缝假说 裂裂缝缝假假说说是是由由F.C.榜榜德德（）于于1952年年提提出出，它它介介于于面面积积假假说说和和体体积积假假说说之之间间的的一一种种破破碎碎理理论论。裂裂缝缝假假说说认认为为破破碎碎矿矿石石时时，外外力力首首先先使使物物料料块块产产生生变变形形，外外力力
33、超超过过强强度度极极限限以以后后，物物料料块块就就产产生生裂裂缝缝而而破破碎碎成成许许多多小小块块。榜榜德德提提出出的的一一个个计计算算破碎功耗的公式为：破碎功耗的公式为： Wi 是是理理论上上无无限限大大的的粒粒度度破破碎碎到到80%可可以以通通过100m筛孔孔宽时所所做做的的功功，它它在在一一定定程程度度上上表表示示物物料料粉粉碎碎的的难易易程程度度，即可碎性或可磨性，也成即可碎性或可磨性，也成为功指数。功指数。 Xian university of science and technology3.2 破碎及粉碎理论破碎及粉碎理论(1-2-8) Xian university of sci
34、ence and technology3.2 破碎及粉碎理论破碎及粉碎理论 榜榜德德认认为为：破破碎碎物物料料时时外外力力所所做做的的功功先先是是使使物物体体变变形形，当当变变形形超超过过一一定定限限度度后后即即产产生生裂裂缝缝，储储存存在在物物体体内内的的变变形形能能促促使使裂裂缝缝扩扩展展并并生生成成断断面面。输输入入功功的的有有用用部部分分成成为为新新生生表表面面上上的的表表面面能能，其其它它部部分分成成为为热热损损失失。因因此此，破破碎碎所所需需的的功功，应应考考虑虑变变形形能能和和表表面面能能两两项项，变变形形能能和和体体积积成成正正比比，而而表表面面能能与与表表面面积积成成正正比比
35、。因因此此，根根据据榜榜德德所所作作的的解解释释，将将质质量量m的的矿矿物物从从D破破碎碎到到d所需的功耗所需的功耗A3为：为： （1-2-9）式中：式中： K3 综合比例系数。综合比例系数。 榜德假说适用于破碎和磨碎。榜德假说适用于破碎和磨碎。 以以上上所所介介绍绍的的三三种种破破碎碎理理论论都都有有局局限限性性和和误误差差，都都从从某某一个角度解释了破碎的某一阶段。一个角度解释了破碎的某一阶段。 面面积积假假说说只只注注意意了了新新生生表表面面积积所所需需要要的的能能量量，而而忽忽视视了了物料破碎前先出现变形和实际中物料又是非均质的。物料破碎前先出现变形和实际中物料又是非均质的。 体体积积
36、假假说说只只考考虑虑了了破破碎碎时时的的变变形形能能，没没有有考考虑虑到到新新生生表表面积的增加，同样具有片面性。面积的增加，同样具有片面性。 裂裂缝缝假假说说是是介介于于面面积积假假说说与与体体积积假假说说之之间间，提提出出破破碎碎功功耗耗与与D5/2成成正正比比，但但没没有有充充足足的的理理论论根根据据，而而且且由由于于它它是是根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。据实际资料整理出的经验公式，所以具有一定的适用范围。 Xian university of science and technology3.2 破碎及粉碎理论破碎及粉碎理论 根根据据试试验验研研究究证证实实：粗
37、粗碎碎时时新新生生表表面面积积不不多多，体体积积假假说说较较为为准准确确，裂裂缝缝假假说说结结果果不不可可靠靠；细细碎碎时时（破破碎碎到到10m以以下下时时）裂裂缝缝假假说说求求得得的的数数据据过过小小，此此时时新新生生表表面面积积增增加加，表表面面能能是是主主要要的的，面面积积假假说说较较为为准准确确；在在粗粗碎碎与与细细碎碎之之间间的的广广泛泛范范围围内内，裂裂缝缝假假说说比比较较适适用用，因因为为榜榜德德的的经经验验公公式式是是根根据据一一般般破破碎碎设设备备得得出出结结论论，所所以以在在中中等等破破碎碎比比情情况况下下与它大致相符。与它大致相符。 各各假假说在在适适合合各各自自的的粒粒
38、度度范范围内内与与实际情情况况的的误差差不不大大，因因而而在在应用用时，应正正确确加加以以选择。其其中中，裂裂缝假假说较有有实际意意义与与应用价用价值。 Xian university of science and technology3.2 破碎及粉碎理论破碎及粉碎理论 3.3 3.3 破碎机械破碎机械 在在工工业业中中应应用用的的破破碎碎设设备备种种类类繁繁多多，其其分分类类方方法法也也有有多多种种。按按照使用的粒度范围可将破碎设备分为破碎机与磨碎机两大类。照使用的粒度范围可将破碎设备分为破碎机与磨碎机两大类。 两者的根本区别是什么？两者的根本区别是什么？ 破破碎碎机机可可按按工工作作原原
39、理理和和结结构构特特征征划划分分为为：鄂鄂式式破破碎碎机机、圆圆锥锥破破碎碎机机、辊辊式式破破碎碎机机和和冲冲击击式式破破碎碎机机。图图为为主主要要类类型型破破碎碎和和磨磨碎碎设设备备的原理示意图。的原理示意图。 Xian university of science and technologyXian university of science and technology 目目前前，金金属属矿矿选选矿矿厂厂，主主要要采采用用颚颚式式破破碎碎机机、旋旋回回破破碎碎机机和和圆圆锥锥破破碎碎机机等等常常规规破破碎碎设设备备。破破碎碎机机的的型型号号和和规规格格，主主要要根根据据所所处处理理的的矿
40、矿石石性性质质、选选矿矿厂厂的的规规模模等等综综合合比比较较确确定。定。 在在上上述述破破碎碎机机中中，除除圆圆锥锥破破碎碎机机外外，其其余余几几种种在在选选煤煤厂厂都都有有应应用用。此此外外，还还有有一一种种专专门门用用于于选选煤煤的的滚滚筒筒碎碎选选机机（也叫选择性破碎机）。（也叫选择性破碎机）。 煤煤是是脆脆性性软软物物料料，适适合合采采用用以以劈劈碎碎或或冲冲击击作作用用为为主主的的破破碎碎机机。在在选选煤煤厂厂中中对对于于较较硬硬煤煤，特特别别是是含含矸矸石石和和黄黄铁铁矿矿较较多多的的原原煤煤，可可采采用用以以挤挤压压为为主主的的颚颚式式破破碎碎机机；对对大大块块原原煤煤的的破破碎
41、碎多多采采用用齿齿辊辊式式破破碎碎机机；对对中中煤煤破破碎碎多多采采用用锤锤式式破破碎碎机机和和反反击击式式破破碎碎机机，因因为为冲冲击击作作用用易易产产生生较较细细的的粒粒度，有助于净煤和矸石的解离。度，有助于净煤和矸石的解离。 3.3 破碎机械破碎机械 1、颚式破碎机颚式破碎机（Jaw crusher） 俗称俗称“老虎口老虎口”，是破碎硬物料最有效的设备。，是破碎硬物料最有效的设备。 选选矿矿厂厂常常用用颚颚式式破破碎碎机机。在在选选煤煤厂厂，若若原原煤煤混混有有较较多多矸矸石石与与黄黄铁铁矿矿，或或将将矸矸石石破破碎碎作作为为沸沸腾腾炉炉的的燃燃料料时时，常采用颚式破碎机。常采用颚式破碎
42、机。 物物料料在在颚颚式式破破碎碎机机中中的的破破碎碎是是在在两两块块颚颚板板之之间间进进行行的的。破破碎碎机机的的可可动动颚颚板板绕绕悬悬挂挂轴轴或或可可动动轴轴对对固固定定颚颚板板作作周周期期性性地地靠靠近近和和离离开开运运动动。当当可可动动颚颚板板靠靠近近固固定定颚颚板板时时，位位于于两两颚颚板板间间的的物物料料受受以以挤挤压压为为主主的的作作用用力力而而破破碎碎；当当可可动动颚颚板板离离开开固固定定颚颚板板时时，已已破破碎碎的的物物料料在在重重力力作作用用下下由破碎机排料口排出。由破碎机排料口排出。 Xian university of science and technology3.
43、3 破碎机械破碎机械 Xian university of science and technology3.3 破碎机械破碎机械 破破碎碎机机通通常常按按给给料料口口的的宽宽度度B的的大大小小把把颚颚式式破破碎碎机机分分为为三三类类：大大型型颚颚式式破破碎碎机机（600mm）；中中型型项项式式破破碎碎机机（300mm600mm ） ；小型颚式破碎机（；小型颚式破碎机（600mm） 。 目目前前广广泛泛应应用用的的颚颚式式破破碎碎机机有有简简单单摆摆动动颚颚式式破破碎碎机机和和复复杂杂摆摆动动颚式破碎机颚式破碎机两种。两种。 1 1）简单摆动颚式破碎机式破碎机 右右图图为为国国产产1500（B）
44、2100（L）型型简简单单摆摆动动颚颚式式破破碎碎机机构构造造图图。图图中中固固定定颚颚板板1又又是是机机架架的的前前壁壁，可可动动颚颚板板悬悬挂挂在在悬悬挂挂轴轴11上上，两两块块顶顶板板上上均均镶镶有有破破碎碎齿齿板板3和和4。在在垂垂直直连连杆杆7的的下下部部装装有有前前、后后肘肘板板8和和9。 2 2）复杂摆动颚式破碎机）复杂摆动颚式破碎机 复复杂杂摆摆动动颚颚式式破破碎碎机机结结构构如如图图1-3-12所所示示。与与图图1-3-11相相比比，复复摆摆破破碎碎机机比比单单摆摆破破碎碎机机少少了了一一根根可可动动颚颚板板的的悬悬挂挂轴轴；可可动动颚颚板板与与连连杆杆合合为为一一个个部部件
45、件，没没有有垂垂直直连连杆杆；肘板也只有一块。肘板也只有一块。 复复摆摆式式破破碎碎机机的的构构造造比比简简摆摆式式破破碎碎机机的的构构造造简简单单。但但可可动动颚颚板板运运动动却却复复杂杂了了，当当破破碎碎机机工工作作时时，飞飞轮轮8带带动动偏偏心心轴轴6转转动动，由由于于偏偏心心轴轴的的偏偏心心作作用用，悬悬挂挂在在它它上上边边的的可可动动颚颚板板2在在肘肘板板9的的制制约约下下，相相对对于于固固定定颚板往复地做一种复合摆动运动。颚板往复地做一种复合摆动运动。 Xian university of science and technology3.3 破碎机械破碎机械 Xian univer
46、sity of science and technology3.3 破碎机械破碎机械 颚颚式式破破碎碎机机破破碎碎产产物物粒粒度度的的大大小小，是是通通过过改改变变其其排排料料口口宽宽度度来来实实现现的的。破破碎碎齿齿板板磨磨损损后后，其其排排料料口口宽宽度度变变大大，破破碎碎产产物物的的粒粒度度也也变变大大，所所以排料口宽度须定期调整。以排料口宽度须定期调整。 调整方法主要有两种：一种是垫片调整；另一种是楔块调整。调整方法主要有两种：一种是垫片调整；另一种是楔块调整。 颚颚式式破破碎碎机机工工作作时时，在在偏偏心心轴轴上上装装有有两两个个沉沉重重的的飞飞轮轮，在在空空转转行行程程中中，把把能
47、能量量储储存存下下来来；在在破破碎碎行行程程中中再再把把能能量量释释放放出出来来，使使得得破破碎碎机机运运转转平稳。平稳。 两两种种颚颚式式破破碎碎机机在在结结构构上上差差异异造造成成它它们们运运动动特特征征的的不不同同。规规格格相相同同时时，复复摆摆式式破破碎碎机机的的处处理理能能力力比比简简摆摆式式大大2030。复复摆摆式式破破碎碎机机破破碎碎比比i可达到可达到10，简单摆动破碎机破碎比，简单摆动破碎机破碎比i为为36。2、圆锥破碎机和旋回破碎机、圆锥破碎机和旋回破碎机（The Cone Crusher） 圆圆锥锥破破碎碎机机和和旋旋回回破破碎碎机机都都是是借借助助于于旋旋摆摆运运动动的的
48、圆圆锥锥面面，周周期期地地靠靠近近固固定定锥锥面面，使使夹夹于于两两个个锥锥面面间间的的物物料料受受到到挤挤压压和和弯弯曲曲来来达达到到破破碎碎目目的的的。的。 Xian university of science and technology3.3 破碎机械破碎机械 Xian university of science and technology3.3 破碎机械破碎机械 1 1） 旋回破碎机旋回破碎机 旋旋回回破破碎碎机机主主要要由由机机架架、活活动动圆圆锥锥、固固定定圆圆锥锥、主主轴轴、大大小小伞伞轮轮和和偏偏心心套套筒筒等等组组成成。活活动动圆圆锥锥的的主主轴轴支支承承在在横横梁梁上上
49、面面的的固固定定悬悬挂挂点点A中中，主主轴下下部部置置于于偏偏心心套套筒筒内内。偏偏心心套套筒筒转动时，使使锥体体绕中中轴连续续地地偏偏心心旋旋回回运运动动。活活动动圆圆锥锥靠靠近近固固定定圆圆锥锥时时，矿矿石石受受到到挤挤压压而而破破碎碎；离离开开时时，破破碎碎产产品品靠靠自自重重经经排排矿矿口排出。口排出。 图图示示为为中中心心排排矿矿式式旋旋回回破破碎碎机机，破破碎碎比比i为为35。排排矿矿口口的的大大小小利利用用主主轴轴上上端端的的锥锥形形螺帽调整。螺帽调整。 Xian university of science and technology3.3 破碎机械破碎机械 旋回破碎机的规格是
50、以最大给矿口宽度（旋回破碎机的规格是以最大给矿口宽度（B）来表示的。）来表示的。 旋回破碎机的主要优缺点。旋回破碎机的主要优缺点。2）中、细碎圆锥破碎机）中、细碎圆锥破碎机 圆圆锥锥破破碎碎机机主主要要用用于于物物料料的的中中、细细碎碎。其其工工作作原原理理与与旋旋回回破破碎碎机机的的工工作作原原理理基基本本相相同同，但结构上有许多不同。但结构上有许多不同。 中中、细细碎碎圆圆锥锥破破碎碎机机生生产产能能力力大大、功功率率消消耗耗低低、破破碎碎比比大大、产产品品粒粒度度均均匀匀，目目前前广广泛泛用用于于各各种种硬硬度度矿矿石石的的中中碎碎和和细细碎碎，但但不不宜宜处理粘性物料。处理粘性物料。
51、3、辊辊式破碎机式破碎机 辊辊式式破破碎碎机机的的工工作作部部分分是是两两个个相相对对回回转转的的辊辊子子。辊辊子子表表面面可可以以带带齿齿牙牙，称称为为齿齿辊辊式式破破碎碎机机。选选煤煤厂厂常常采采用用齿齿辊辊式式破破碎碎机机，它它以以劈劈裂裂破破碎碎为为主主兼兼有有挤挤压折断破碎压折断破碎。 按按齿齿辊辊数数目目，齿齿辊辊式式破破碎碎机机可可分分为为单单齿齿辊辊破破碎碎机机、双双齿齿辊辊破破碎碎机机与与多多齿齿辊辊破破碎碎机机。辊辊子子如如为为光光面面的的称称为为光光辊辊式式破破碎碎机机，它它以以挤挤压压破破碎碎为为主主，兼兼有有研研磨作用。磨作用。 Xian university of
52、science and technology3.3 破碎机械破碎机械 齿辊式破碎机的工作齿辊式破碎机的工作原理如右图所示。双齿辊原理如右图所示。双齿辊破碎机由两个相对回转的破碎机由两个相对回转的齿辊组成；单齿辊破碎机齿辊组成；单齿辊破碎机由一个旋转的齿辊和一个由一个旋转的齿辊和一个弧形的破碎板组成。弧形的破碎板组成。 在在齿齿辊辊尺尺寸寸相相同同时时，单单齿齿辊辊破破碎碎机机相相对对双双齿齿辊辊破破碎碎机机所所允允许许的的给给料料粒粒度度大大，但但生生产产量量小小，单单位位处处理能力的动力消耗多。理能力的动力消耗多。 只只有有当当破破碎碎原原料料的的粒粒度度很很大大时时，才才采采用用单单齿齿辊
53、辊破破碎碎机机，否否则则宜宜采采用用双双齿齿辊辊破破碎碎机机。通通常常齿齿辊辊式式破破碎机的破碎比可达碎机的破碎比可达1015。 Xian university of science and technology3.3 破碎机械破碎机械 Xian university of science and technology3.3 破碎机械破碎机械 辊式破碎机的规格以辊子的直径辊式破碎机的规格以辊子的直径D与长度与长度L表示，即表示，即DL（mm）。）。 一一般般来来说说，齿齿辊辊式式破破碎碎机机长长度度与与其其直直径径的的关关系系为为L=（11.3）D。光辊式破碎机用于硬物料破碎，其辊子长度一般小
54、于直径。光辊式破碎机用于硬物料破碎，其辊子长度一般小于直径。 齿辊式式破破碎碎机机的的特特点点是是能能耗耗小小，产品品多多呈呈立立方方形形，过过粉粉碎碎程程度度低低，在选煤厂多用于大块原煤破碎，也可用于中煤的破碎。在选煤厂多用于大块原煤破碎，也可用于中煤的破碎。 Xian university of science and technology3.3 破碎机械破碎机械 4 4、冲击式破碎机冲击式破碎机 冲冲击击式式破破碎碎机机可可分分为为锤锤式式破破碎碎机机和和反反击击式式破破碎碎机机。冲冲击击式式破破碎碎机机有有一一个个高高速速旋旋转转的的转转子子，上上面面装装有有冲冲击击锤锤。当当物物料料
55、进进入入破破碎碎机机后后，被被高高速速旋旋转转的的锤锤子子击击碎碎或或从从高高速速旋旋转转的的转转子子获获得得能能量量，高高速速抛抛向向破破碎碎机机壁壁或或特特设设的的硬硬板板而而被被击击碎碎。两两种种破破碎碎机机的的破破碎碎比比都都很很大大，适适合合于于破破碎碎脆脆性性软软物物料料。 Xian university of science and technology3.3 破碎机械破碎机械 Xian university of science and technology3.3 破碎机械破碎机械 1) 1) 锤式破碎机锤式破碎机 锤锤式式破破碎碎机机是是利利用用高高速速回回转转锤锤子子的的打
56、打击击作作用用而而进进行行破破碎碎的的。如如图图所所示示，工工作作时时，铰铰接接的的锤锤头头高高速速回回转转，对对给给入入的的大大块块物物料料进进行行打打击击，并并使使其其抛抛向向机机体体内内壁壁的的承承击击板板上上，在在承承击击板板上上物物料料进进一一步步冲冲击击破破碎碎后后，落落到到下下面面的的蓖蓖条条上上，粒粒度度合合格格的的产产物物从从篦篦条条缝缝隙隙中中排排出出，蓖蓖条条上上的的物物料料继继续续被被锤锤头头打打击击、挤压或研磨，直至全部透过篦条为止。挤压或研磨，直至全部透过篦条为止。 Xian university of science and technology3.3 破碎机械破
57、碎机械 锤锤式式破破碎碎机机又又可可分分为为两两类类：单单转转子子锤锤式式破破碎碎机机和和双双转转子子锤锤式式破破碎碎机。机。 锤式破碎机的规格用转子工作直径锤式破碎机的规格用转子工作直径D和转子长度和转子长度L表示。表示。 锤式式破破碎碎机机优优点点:具具有有结构构简单、机机器器紧凑凑、处处理理能能力力大大、破破碎碎比比大大以以及及功功率率消消耗耗小小等等。其其主主要要缺缺点点是是物物料料含含水水分分过过高高时时易易堵堵塞塞篦篦条缝和锤头磨损较快。条缝和锤头磨损较快。 2）反击式破碎机反击式破碎机 反击式破碎机的基本结构如图所示。反击式破碎机的基本结构如图所示。 反反击击式式破破碎碎机机也也
58、是是利利用用冲冲击击作作用用进进行行破破碎碎的的。工工作作时时，转转子子高高速速旋旋转转，物物料料由由给给料料口口经经过过筛筛板板与与细细粒粒分分离离后后，大大块块通通过过链链幕幕后后进进入入破破碎碎腔腔，受受到到锤锤头头的的冲冲击击，遭遭到到第第一一次次破破碎碎，并并以以很很大大的的速速度度抛抛向向反反击击板板再再次次破破碎碎，然然后后又又从从反反击击板板弹弹回回到到锤锤头头打打击击区区，继继续续重重复复上上述述过过程程。物物料料在在锤锤头头和和反反击击板板间间的的往往返返途途中中，也也相相互互碰碰撞撞。物物料料经经多多次次冲冲击击，就就会会沿沿节节理理面面破破碎碎成成小小块块。当当物物料料
59、粒粒度度小小于于锤锤头头与与反反击击板板间间的的间间隙隙时时，则则可可进进入入下下一一个个破破碎碎腔腔，再再经经过过反反复复破破碎碎，直直至至达达到到合合格格粒粒度度时时，便从机内下部排出。便从机内下部排出。 Xian university of science and technology3.3 破碎机械破碎机械 Xian university of science and technology3.3 破碎机械破碎机械 反击式破碎机具有以下优点：反击式破碎机具有以下优点： 利利用用冲冲击击进进行行破破碎碎，使使物物料料沿沿脆脆弱弱面面破破开开，破破碎碎效效率高，能耗小，处理能力大，产品粒度均
60、匀。率高，能耗小，处理能力大，产品粒度均匀。 破碎比大。破碎比大。 具有选择性破碎的特点。具有选择性破碎的特点。 结构构简单，制造方便。，制造方便。 反反击式式破破碎碎机机常常用用于于脆脆性性物物料料的的中中碎碎和和细碎碎，也也可可用用于于粗粗碎碎。反反击击式式破破碎碎机机的的规规格格用用转转子子的的直直径径D（指指锤锤头头端端部部绘绘出出的的圆圆周周直直径径）和和长长度度L（沿沿轴轴向向排排列列锤锤头头的的有有效效工工作作长长度）来表示。度）来表示。 3）滚筒碎选机滚筒碎选机 滚滚筒筒碎碎选选机机又又称称选选择择性性破破碎碎机机。它它在在工工作作过过程程中中具具有有破破碎碎和和筛筛分分两两种
61、种作作用用，并能达到分选的目的。并能达到分选的目的。 Xian university of science and technology3.3 破碎机械破碎机械 滚滚筒筒碎碎选选机机是是利利用用煤煤和和矸矸石石的的硬硬度度不不同同，也也就就是是利利用用在在同同样样的的冲冲击击破破碎碎条条件件下下煤煤和和矸矸石石可可破破碎碎性性的的差差异异来来进进行行破破碎碎和和分分选选的的。如如图图1- -3- -25所所示示，靠靠圆圆柱柱形形筛筛筒筒内内侧侧的的提提升升板板将将煤煤提提升升到到一一定定高高度度后后，使使其其自自行行落落下下受受冲冲击击而而破破碎碎，或或将将煤煤与与矸矸石石解解离离，并并经经筛
62、筛分分过过程程，使使粒粒度度小小于于筛筛孔孔的的煤煤块块透透过过筛筛面面而而与与大大块块矸矸石石、金金属属杂杂物物及及木木块块等等分分离离，最最后后大大块块矸矸石石或或金金属属杂杂物物从从圆圆柱形筛筒的另一端排出。柱形筛筒的另一端排出。 Xian university of science and technology3.3 破碎机械破碎机械 使使用用滚滚筒筒碎碎选选机机的的条条件件是是：煤煤和和矸矸石石可可碎碎性性差差别别显显著著，产产物物不不要要求求保保留大块。滚筒碎选机的工艺参数必须通过专门的试验来确定。留大块。滚筒碎选机的工艺参数必须通过专门的试验来确定。 滚筒碎选机在选煤工艺过程中，主要是用来代替人工拣矸。滚筒碎选机在选煤工艺过程中，主要是用来代替人工拣矸。
