1、第三章第三章 粉碎粉碎 第一节第一节 定义、粉碎阶段的划分定义、粉碎阶段的划分粉碎法粉碎法是借用各种外力，如人力、爆破、机械力、是借用各种外力，如人力、爆破、机械力、流能力、化学能、声能、热能等使现有的固体块流能力、化学能、声能、热能等使现有的固体块料粉碎成粉体的方法。其过程称为料粉碎成粉体的方法。其过程称为粉碎粉碎。粉碎阶段的划分粉碎阶段的划分 根据粉碎机械施加外力的方式差异分为：根据粉碎机械施加外力的方式差异分为：（1 1）挤压挤压（图（图a a） 由于缓慢增长的挤压力作用，使夹在两块工作面之间由于缓慢增长的挤压力作用，使夹在两块工作面之间的物料粉碎。的物料粉碎。（2 2）磨剥磨剥（图（图
2、b b） 靠运动的工作面对物料摩擦时所施的剪切力，或者靠靠运动的工作面对物料摩擦时所施的剪切力，或者靠物料之间磨擦时的剪切作用而使之粉碎。物料之间磨擦时的剪切作用而使之粉碎。（3 3）劈裂劈裂（图（图c c） 物料因楔形工作体的劈力作用而粉碎。物料因楔形工作体的劈力作用而粉碎。第二节第二节 机械粉碎法机械粉碎法一、粉碎方式一、粉碎方式 （4 4）冲击冲击（图（图d d） 由于冲击力作用使物料粉碎。由于冲击力作用使物料粉碎。 冲击力的产生是由于运动着的工作体对物料冲击力的产生是由于运动着的工作体对物料的冲击；高速运动的工作体向悬空的物料冲击；的冲击；高速运动的工作体向悬空的物料冲击；高速运动的物
3、料向固定的工作面冲击高速运动的物料向固定的工作面冲击; ;高速运动高速运动的物料互相冲击。的物料互相冲击。 根据物料的根据物料的性质性质、粒度粒度及需要及需要粉碎的程度粉碎的程度来来选择粉碎方式。选择粉碎方式。 （1）粒度较大或中等的坚硬物料采用压碎、冲击，粉碎工）粒度较大或中等的坚硬物料采用压碎、冲击，粉碎工具上带有形状不同的齿牙；具上带有形状不同的齿牙； （2）粒度较小坚硬的物料采用压碎、冲击、碾磨，粉碎工）粒度较小坚硬的物料采用压碎、冲击、碾磨，粉碎工具的表面无齿牙，是光滑的；具的表面无齿牙，是光滑的； （3）粉状或泥状的物料采用研磨、冲击、压碎；）粉状或泥状的物料采用研磨、冲击、压碎；
4、 （4）磨蚀性弱的物料采用冲击、劈碎、研磨，粉碎工具上带）磨蚀性弱的物料采用冲击、劈碎、研磨，粉碎工具上带有锐利的齿牙；有锐利的齿牙； （5）磨蚀性强的物料采用压碎为主，粉碎工具的表面是光）磨蚀性强的物料采用压碎为主，粉碎工具的表面是光滑的；滑的； （6）韧性材料采用剪切或快速打击；）韧性材料采用剪切或快速打击； （7）多成分的物料采用冲击作用下的选择粉碎，也可将多）多成分的物料采用冲击作用下的选择粉碎，也可将多种力场组合使用。种力场组合使用。力学性质不均匀的物料在粉碎过程中强度力学性质不均匀的物料在粉碎过程中强度小的组分粉碎速度快于强度大的组分，因此强度小的被粉碎小的组分粉碎速度快于强度大的
5、组分，因此强度小的被粉碎较细，强度大的则较粗，这种现象称选择性粉碎。较细，强度大的则较粗，这种现象称选择性粉碎。 有三种表示形式：有三种表示形式： 平均粉碎比：粉碎前后物料的平均粒径之比。平均粉碎比：粉碎前后物料的平均粒径之比。它是物料粉碎前后粒度变化程度的指标，并能反映它是物料粉碎前后粒度变化程度的指标，并能反映机械的作业情况。机械的作业情况。 公称粉碎比：粉碎机的最大进料口宽度与最大公称粉碎比：粉碎机的最大进料口宽度与最大出料口宽度之比。出料口宽度之比。它是用来表示和比较粉碎机械的它是用来表示和比较粉碎机械的这一特征。这一特征。 极限粉碎比：物料粉碎前后的最大粒度之比。极限粉碎比：物料粉碎
6、前后的最大粒度之比。 一般地，破碎机的粉碎比为一般地，破碎机的粉碎比为3100；粉磨机的粉碎；粉磨机的粉碎比可达比可达5001000或更大。或更大。二、粉碎比二、粉碎比 若原始物料粒度为若原始物料粒度为D D，经过某台粉碎机械粉碎经过某台粉碎机械粉碎后的粒度为后的粒度为d d，则比值则比值I=D/dI=D/d，称为粉碎比。称为粉碎比。 粉碎比与单位电耗是粉碎机械的基础技术经粉碎比与单位电耗是粉碎机械的基础技术经济指标。前者用以说明粉碎过程的特征及粉碎质济指标。前者用以说明粉碎过程的特征及粉碎质量；后者用以衡量粉碎作业动力消耗的经济性。量；后者用以衡量粉碎作业动力消耗的经济性。 物料的粉碎往往需
7、要多台粉碎机串联起来进物料的粉碎往往需要多台粉碎机串联起来进行粉碎。行粉碎。 几台粉碎机串联起来进行粉碎的作业叫做多几台粉碎机串联起来进行粉碎的作业叫做多级粉碎，粉碎机串联的台数叫做粉碎级数。级粉碎，粉碎机串联的台数叫做粉碎级数。 三、粉碎级数三、粉碎级数原始物料的粒度与最后粉碎产品的粒度之比叫做原始物料的粒度与最后粉碎产品的粒度之比叫做总粉碎比。总粉碎比。各级粉碎比各级粉碎比i1、i2、i3、in与总粉碎比与总粉碎比i0有如下关系：有如下关系： nii ii210如果已知各粉碎机的粉碎比，即可根据要求的如果已知各粉碎机的粉碎比，即可根据要求的总粉碎比求得所需粉碎机的级数。总粉碎比求得所需粉碎
8、机的级数。四、粉碎基础理论概述四、粉碎基础理论概述 ( (一）一） 粉碎模型粉碎模型 Rosin- Rosin-RammlerRammler等认为：粉碎产物的粒度分布具等认为：粉碎产物的粒度分布具有二分性，即合格细粉和不合格粗粉。有二分性，即合格细粉和不合格粗粉。 （1）体积）体积粉碎模型。整个颗粒受到破坏，粉碎后生成物多为粉碎模型。整个颗粒受到破坏，粉碎后生成物多为粒度大的中间颗粒。随着粉碎过程进行，颗粒粉碎为细粒。粒度大的中间颗粒。随着粉碎过程进行，颗粒粉碎为细粒。冲击粉碎和挤压粉碎与此模型接近。冲击粉碎和挤压粉碎与此模型接近。（2 2）表面粉碎模型。在粉碎的某一时刻，仅是颗粒的表面产）表
9、面粉碎模型。在粉碎的某一时刻，仅是颗粒的表面产生破坏，被磨削下微粉，这一破坏作用基本不涉及颗粒内部。生破坏，被磨削下微粉，这一破坏作用基本不涉及颗粒内部。这种情形是典型的研磨和磨削粉碎形式。这种情形是典型的研磨和磨削粉碎形式。（3 3）均一粉碎模型。施加于颗粒的作用力使颗粒产生均匀的）均一粉碎模型。施加于颗粒的作用力使颗粒产生均匀的分散性破坏，直接粉碎成微粉。分散性破坏，直接粉碎成微粉。 三种模型中，均一模型仅符合结合不紧密的颗粒集合三种模型中，均一模型仅符合结合不紧密的颗粒集合体如药片等的特殊粉碎情形。一般可不考虑这种模型。体如药片等的特殊粉碎情形。一般可不考虑这种模型。实际粉碎过程往往是前
10、两种过程的综合。前者构成过实际粉碎过程往往是前两种过程的综合。前者构成过渡成分，后者形成稳定成分。渡成分，后者形成稳定成分。体积粉碎与表面粉碎产物的粒度分布不同：体积粉碎与表面粉碎产物的粒度分布不同： ( (二）二） 裂缝与断裂的基本理论裂缝与断裂的基本理论a)a) 理想状态下，所施加力没有超过颗粒的应变极限，物料理想状态下，所施加力没有超过颗粒的应变极限，物料作弹性变形，不会被破碎。作弹性变形，不会被破碎。 b)b) 实际上，物料虽未被破碎，但产生裂缝和扩展原有的小实际上，物料虽未被破碎，但产生裂缝和扩展原有的小裂缝。裂缝。 c)c) 粒子形状不规则，施加力首先作用在粒子的突出点，形粒子形状
11、不规则，施加力首先作用在粒子的突出点，形成应力集中成应力集中。 d) )裂缝的扩展裂缝的扩展稳定扩展：是指在一次加载过程中，裂缝随载荷上升而稳定扩展：是指在一次加载过程中，裂缝随载荷上升而缓慢延长，载荷停止，裂缝扩展停止。缓慢延长，载荷停止，裂缝扩展停止。失稳扩展：当外力达到一定程度，超过断裂参量临界值失稳扩展：当外力达到一定程度，超过断裂参量临界值时，裂纹以高达时，裂纹以高达15001500200m/s200m/s增长，直至断裂，称失稳增长，直至断裂，称失稳扩展。扩展。断裂强度和应变的关系断裂强度和应变的关系 脆性材料的断裂破坏是由于已经存在裂缝扩展的结果脆性材料的断裂破坏是由于已经存在裂缝
12、扩展的结果; ;断裂强度取决于施加载荷前就已存在的裂缝的大小。断裂强度取决于施加载荷前就已存在的裂缝的大小。e)e)颗粒断裂物理学颗粒断裂物理学 英国科学家格里菲斯（英国科学家格里菲斯（GriffithGriffith）提出了微裂纹理提出了微裂纹理论，为脆性断裂的主要理论基础。论，为脆性断裂的主要理论基础。 格里菲斯微裂纹理论认为，实际材料中总是存在许格里菲斯微裂纹理论认为，实际材料中总是存在许多细小的裂纹和缺陷，在外力的作用下，这些裂纹和缺多细小的裂纹和缺陷，在外力的作用下，这些裂纹和缺陷附近产生应力集中现象。当应力达到一定程度时，裂陷附近产生应力集中现象。当应力达到一定程度时，裂纹开始扩展
13、而导致断裂。纹开始扩展而导致断裂。 表面能裂缝长度之半弹性模量断裂应力raEaErff2/12 奥罗万奥罗万（ OrowanOrowan ）在格里菲斯理论的基）在格里菲斯理论的基础上，引入延性材料的塑性功来描述延性材料础上，引入延性材料的塑性功来描述延性材料的断裂。的断裂。的塑性变形功裂缝扩展单位面积所需表面能裂缝长度之半弹性模量断裂应力PraEaPrEff2/1)(2 。 韧性材料抗压性能较差，抗拉和抗冲击性能好。韧性材料抗压性能较差，抗拉和抗冲击性能好。 学说学说 研究物料在破碎过程中能量消耗与哪些因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素有关，并确定
14、外力破碎物料时所做的功的学说。说。粉碎机械的能量消耗粉碎机械的能量消耗 粉碎发生前颗粒本身产生的弹性变形粉碎发生前颗粒本身产生的弹性变形产生非弹性变形而导致粉碎产生非弹性变形而导致粉碎使粉碎机械本身发生弹性扭变使粉碎机械本身发生弹性扭变 克服粒子间及粒子与机件之间的摩擦阻力克服粒子间及粒子与机件之间的摩擦阻力 粉碎中产生的噪音、发热和机械振动粉碎中产生的噪音、发热和机械振动 粉碎机械运转部分的摩擦损失粉碎机械运转部分的摩擦损失只有只有1010的功被有效利用于破粉碎。的功被有效利用于破粉碎。 该假说该假说认为，粉碎能耗和粉碎后物料的新生认为，粉碎能耗和粉碎后物料的新生表面积成正比，或粉碎单位重量
15、物料的能耗与新表面积成正比，或粉碎单位重量物料的能耗与新生表面积成正比。生表面积成正比。A S或或A/S = k1式中式中 A粉碎能耗；粉碎能耗；S粉碎后物料表面积的增加；粉碎后物料表面积的增加； k1比例常数。比例常数。 该假说由德国学者该假说由德国学者P PR R雷廷格（雷廷格（P PR RRittingerRittinger）于）于18671867年提出。年提出。（1）RittingerRittinger的表面积假说的表面积假说 （2）Kick等等的体积假说的体积假说 由俄国学者吉尔皮切夫与德国学者基克（由俄国学者吉尔皮切夫与德国学者基克（kickkick）提出。提出。 该假说认为，该假
16、说认为，外力作用于物体时，物体首先发生外力作用于物体时，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，故粉碎物料所需的功与它的体积成正比。发生破裂，故粉碎物料所需的功与它的体积成正比。粉碎后颗粒的粒度也成正比粉碎后颗粒的粒度也成正比减小。减小。粉碎能耗粉碎能耗A与给料与给料及粉碎后产品粒度之间的关系为：及粉碎后产品粒度之间的关系为：dDkAlg D 颗粒群的调和平均粒度；颗粒群的调和平均粒度； d 粉碎产品的调和平均径；粉碎产品的调和平均径； k常数。常数。 例题例题用粉碎机粉碎平均粒径为用粉碎机粉碎平均粒径为160mm的矿的
17、矿石，制得平均粒径为石，制得平均粒径为60mm的粉体，加工能力为的粉体，加工能力为14t/h,所需动力为所需动力为8（HP）。）。用同一粉碎机粉碎同用同一粉碎机粉碎同一种矿物而得粉体粒径为一种矿物而得粉体粒径为40mm时，加工能力为时，加工能力为7（t/h），），所需动力为多少？所需动力为多少？ 若据若据kick公式，得到公式，得到 由上两式解得：由上两式解得：P=5.7(HP) 40160lg760160lg148kpk（3）Bond的裂缝假说的裂缝假说 F FC C榜德（榜德（F FC CBondBond）于）于19521952年提出年提出了了介于介于“表面积假说表面积假说”和和“体积假说
18、体积假说”之间的之间的“粉碎粉碎能耗的裂缝假说能耗的裂缝假说”。 该假说认为：该假说认为： 物料在破碎时外力首先使其在局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
19、物料粉碎所需要的有效能量设定为与综合起来，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。体积和表面积的几何平均值成正比。 裂缝假说计算能耗裂缝假说计算能耗A的公式为：的公式为： A破碎破碎1吨物料的能耗（吨物料的能耗（kWh/t)； w1功指数功指数，即将，即将“理论上无限大的粒度理论上无限大的粒度”粉碎到粉碎到80%通过通过0.01筛孔宽（或筛孔宽（或65%通过通过0.075筛孔宽）时所需的功。筛孔宽）时所需的功。 d80，D80产品及给料中产品及给料中负累积含量为负累积含量为80% 的粒度（的粒度（ m）。）。808011110DdwA三种假说的统一公式三种假说的统一公
20、式(Lweis公式公式)如下：如下：式中式中 dA颗粒粒度减小颗粒粒度减小dd时的粉碎能耗；时的粉碎能耗； C，a系数；系数； d颗粒粒径。颗粒粒径。 将上式积分，并使将上式积分，并使a值分别取值分别取2、1、1.5，可分别得到可分别得到Rittinger定律、定律、kick定律和定律和Bond定律三种假说的表示式。定律三种假说的表示式。表面积假说适合于细粉碎，体积假说适合表面积假说适合于细粉碎，体积假说适合于粗粉碎，裂缝假说适用范围介于以上两者于粗粉碎，裂缝假说适用范围介于以上两者之间。之间。 addCAdd四、粉碎设备四、粉碎设备 根据处理物料的粒度不同，粉碎设备可以粗根据处理物料的粒度不
21、同，粉碎设备可以粗略地分为破碎机和粉磨机两大类。略地分为破碎机和粉磨机两大类。 破碎机又可分为粗碎机、中碎机和细碎机；破碎机又可分为粗碎机、中碎机和细碎机；粉磨机又可分为粗磨机、中磨机、细磨机和超细粉磨机又可分为粗磨机、中磨机、细磨机和超细磨机。磨机。 按照结构及工作原理不同，破碎机和粉磨机按照结构及工作原理不同，破碎机和粉磨机可以分为多种类型。可以分为多种类型。粗碎机粗碎机:颚式破碎机、粗碎圆锥式破碎机颚式破碎机、粗碎圆锥式破碎机(旋回破旋回破碎机）；碎机）；中、细碎机中、细碎机：反击式破碎机、标准圆锥破碎机、：反击式破碎机、标准圆锥破碎机、中型圆锥破碎机、短头圆锥破碎机和辊式破碎机中型圆锥
22、破碎机、短头圆锥破碎机和辊式破碎机等；等；粉磨机：粉磨机：各种类型的球磨机及超细粉碎设备各种类型的球磨机及超细粉碎设备(如，如，砂磨机、气流磨、高速机械冲击式磨机及振动砂磨机、气流磨、高速机械冲击式磨机及振动磨）磨）。常用的破碎机械常用的破碎机械（一）（一）破碎设备破碎设备1、颚式破碎机、颚式破碎机 颚式破碎机是应用广泛的一种粗破碎机。颚式破碎机是应用广泛的一种粗破碎机。 常用的颚式破碎机按动颚的运动特征主要有常用的颚式破碎机按动颚的运动特征主要有简单摆动型、复杂摆动型和综合摆动型。简单摆动型、复杂摆动型和综合摆动型。颚式破碎机工作示意图颚式破碎机工作示意图 颚式破碎机结构简单，机体重量轻，维
23、颚式破碎机结构简单，机体重量轻，维修方便，破碎比修方便，破碎比35，价格便宜，适合于各，价格便宜，适合于各种硬度原料的粗碎，特别适用于中、小型厂。种硬度原料的粗碎，特别适用于中、小型厂。 颚式破碎机的规格用进料口的宽度颚式破碎机的规格用进料口的宽度（ mm）和长度（和长度（ mm）来表示。来表示。 例如：例如：PEJ15002100颚式破碎机。颚式破碎机。 2、 旋回破碎机、圆锥破碎机旋回破碎机、圆锥破碎机 这两种破碎机的结构基本相同，工作原这两种破碎机的结构基本相同，工作原理也一致。理也一致。旋回破碎机 旋回破碎机给料圆锥破碎机（a）旋回破碎机（粗碎圆锥破碎机旋回破碎机（粗碎圆锥破碎机) 旋
24、回破碎机是连续碎矿和排矿的，故生产能力旋回破碎机是连续碎矿和排矿的，故生产能力较高，单位电耗较低，破碎比可达较高，单位电耗较低，破碎比可达3 35 5。 缺点是：结构复杂，造价较高，检修较困难，缺点是：结构复杂，造价较高，检修较困难，机身较高。机身较高。 适合于各种硬度原料的粗碎，常用于生产能力适合于各种硬度原料的粗碎，常用于生产能力较大的工厂。较大的工厂。 （b） 圆锥破碎机圆锥破碎机 分为分为标准、中型标准、中型、短头短头三种类型。它们与三种类型。它们与旋回破碎机不同之处有二：一是锥体形状不同。旋回破碎机不同之处有二：一是锥体形状不同。二是两锥体的放置方式不同。二是两锥体的放置方式不同。
25、圆锥破碎机的生产能力大，破碎比圆锥破碎机的生产能力大，破碎比i=35，产品粒度均匀。适合于各种硬度物产品粒度均匀。适合于各种硬度物料的中碎（料的中碎（标准型、中型）、细碎（短头标准型、中型）、细碎（短头型、中型）。型、中型）。 旋回破碎机旋回破碎机以给料口宽度表示，例如，以给料口宽度表示，例如，500mm的旋回破碎机的旋回破碎机。 圆锥破碎机圆锥破碎机用可动锥底直径表示，如，用可动锥底直径表示，如，1200 mm规格的圆锥破碎机规格的圆锥破碎机。规格的表示方法规格的表示方法：3、 辊式破碎机辊式破碎机 按辊的数目分，有单辊，对辊和多辊三种。按辊的数目分，有单辊，对辊和多辊三种。辊面有光滑的，齿
26、状的和沟槽状的。辊面有光滑的，齿状的和沟槽状的。 双辊双辊 破碎机破碎机 四辊破碎机四辊破碎机工作原理：工作原理： 双辊双辊 破碎机结构破碎机结构辊式破碎机结构 优点：优点：结构简单、造价低廉，工作可靠，调结构简单、造价低廉，工作可靠，调整破碎比方便，过粉碎程度低，粒度较均匀，能整破碎比方便，过粉碎程度低，粒度较均匀，能粉碎粘湿物料。粉碎粘湿物料。 缺点：缺点：生产能力低，要求将物料均匀连续地生产能力低，要求将物料均匀连续地喂到喂到辊子全长上，否则辊子磨损不均，影响喂到喂到辊子全长上，否则辊子磨损不均，影响所得产品粒度的均匀性，需要经常修理。所得产品粒度的均匀性，需要经常修理。 适用于中等硬度
27、以下原料的中、细碎，适用于中等硬度以下原料的中、细碎， 主主要用于小厂。要用于小厂。 辊式破碎机经适当改进后可用来生产超细粉辊式破碎机经适当改进后可用来生产超细粉体，如油墨工业、涂料工业、油漆工业采用辊式体，如油墨工业、涂料工业、油漆工业采用辊式破碎机可使固体填料粉碎到破碎机可使固体填料粉碎到5m以下。以下。 4、冲击式破碎机冲击式破碎机 锤式破碎机锤式破碎机反击式破碎机反击式破碎机 冲击式破碎机有一个高速旋转的转子，上面装冲击式破碎机有一个高速旋转的转子，上面装有冲击锤。当物料进入破碎机后，被高速旋转的锤有冲击锤。当物料进入破碎机后，被高速旋转的锤子冲击，并获得能量，高速抛向破碎机壁或特设的
28、子冲击，并获得能量，高速抛向破碎机壁或特设的硬板，再次受到冲击，或物料之间相互冲击而被破硬板，再次受到冲击，或物料之间相互冲击而被破碎。碎。冲击式破碎冲击式破碎机机n反击式破碎机反击式破碎机 反击式破碎机按其结构特征可分为单转子反击式破碎机按其结构特征可分为单转子和双转子两大类。和双转子两大类。反击式破碎机反击式破碎机优点优点： 利用冲击进行破碎，使物料沿脆弱面破开，利用冲击进行破碎，使物料沿脆弱面破开，破碎效率高，破碎效率高， 能耗小，处理能力大，产品粒度能耗小，处理能力大，产品粒度均匀。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。 结构简单，制造方便。结构简单
29、，制造方便。 缺点缺点：锤头磨损严重，寿命很短。：锤头磨损严重，寿命很短。 反击式破碎机破碎比很大，一般反击式破碎机破碎比很大，一般4040左右，左右，最大可达最大可达150150。常用于中等硬度以下脆性物料的。常用于中等硬度以下脆性物料的中碎和细碎，也可用于粗碎。中碎和细碎，也可用于粗碎。其规格：用转子直径和转子长度表示。其规格：用转子直径和转子长度表示。（二）（二） 粉磨设备粉磨设备1、常用粗、中、细磨设备、常用粗、中、细磨设备（1）利用介质冲击力和自身重量的粉磨设备利用介质冲击力和自身重量的粉磨设备 分类分类按结构分类按结构分类 此类磨机的规格用筒体的内直径此类磨机的规格用筒体的内直径长
30、长度表示。度表示。按研磨介质分类：按研磨介质分类：球磨机球磨机：内装有钢球、陶瓷球、玻璃球等。：内装有钢球、陶瓷球、玻璃球等。棒磨机棒磨机：内装钢棒。：内装钢棒。砾磨机砾磨机：内装耐磨砾石。用花岗石或瓷质材料作衬板。：内装耐磨砾石。用花岗石或瓷质材料作衬板。自磨机自磨机：不装磨矿介质，利用矿石自身磨矿。：不装磨矿介质，利用矿石自身磨矿。按是否连续操作分类：按是否连续操作分类：连续磨机连续磨机间歇磨机间歇磨机按操作工艺分类：按操作工艺分类：干法磨机干法磨机湿法磨机湿法磨机磨机磨机工作原理工作原理研磨体运动分析研磨体运动分析磨机转速的确定磨机转速的确定 磨机临界转速磨机临界转速n0： no-磨机的
31、临界转速（磨机的临界转速（r/min）; D0-磨机筒体的有效内径，即筒体内径减衬板厚磨机筒体的有效内径，即筒体内径减衬板厚度的两倍度的两倍(m)。 转速比转速比 n/n0 =76% 00/4 .42Dn 0/2 .32Dn 理论适宜转速理论适宜转速n (r/min) ： 磨机实际工作转速应考虑磨机规格、生产方磨机实际工作转速应考虑磨机规格、生产方式、衬板形式、研磨体种类及填充率等。应通过式、衬板形式、研磨体种类及填充率等。应通过实验确定。实验确定。 目前国内生产的球磨机工作转速一般是临界目前国内生产的球磨机工作转速一般是临界转速的转速的80%-85%，棒磨机的工作转速更低些。，棒磨机的工作转
32、速更低些。 对于干法磨的实际工作转速对于干法磨的实际工作转速ng（r/min)，有如有如下经验公式下经验公式 ：)5 . 11 (,8 . 1/2 .32,28 . 12 . 0/2 .32,2000nnmDDnnmDmDDnmDggg时当时当时当例题：试确定例题：试确定3m3m9m9m水泥球磨机的工作转速。已水泥球磨机的工作转速。已知衬板厚度为知衬板厚度为. .5m.5m. 按排矿方式的不同，磨机可分为以下两种类型：按排矿方式的不同，磨机可分为以下两种类型： 格子型磨机：格子型磨机：排矿端有格子板和矿浆提升装置，排矿端有格子板和矿浆提升装置，因此排矿速度快，生产效率高，而且减少了过粉碎因此排
33、矿速度快，生产效率高，而且减少了过粉碎现象。现象。 溢流型磨机：溢流型磨机：磨好的物料从排矿口自动溢出，优磨好的物料从排矿口自动溢出，优点是结构简单，并能获得较细产品。缺点是排矿速点是结构简单，并能获得较细产品。缺点是排矿速度慢，生产能力低，容易产生过粉碎产品。目前，度慢，生产能力低，容易产生过粉碎产品。目前，有优先采用格子型磨机的趋势。有优先采用格子型磨机的趋势。各种磨矿机的工作特点和适用范围：各种磨矿机的工作特点和适用范围：球磨机球磨机：磨矿介质与矿石是点接触，磨得较细，：磨矿介质与矿石是点接触，磨得较细，适于适于中细磨中细磨。 棒磨机：棒磨机：磨矿介质与矿石是线接触，可以减少磨矿介质与矿
34、石是线接触，可以减少过粉碎，磨矿后粒度均匀，适于过粉碎，磨矿后粒度均匀，适于粗磨粗磨。砾磨机砾磨机和和自磨机自磨机都是不加其它磨矿介质的磨矿都是不加其它磨矿介质的磨矿方式，从而避免了环境污染，适于化工、陶瓷原方式，从而避免了环境污染，适于化工、陶瓷原料及其它原料的加工。料及其它原料的加工。（2） 雷蒙磨雷蒙磨 雷蒙磨又称悬辊式盘雷蒙磨又称悬辊式盘磨机或摆轮式研磨机，磨机或摆轮式研磨机，是是常用的细磨设备。常用的细磨设备。 优点优点：性能稳定、操作方便、能耗较低、产：性能稳定、操作方便、能耗较低、产品粒度可调范围较大等。品粒度可调范围较大等。 缺点缺点：一般不能粉磨硬质物料，否则磨辊和：一般不能
35、粉磨硬质物料，否则磨辊和磨环磨损较大；另外，不能空车运转。磨环磨损较大；另外，不能空车运转。 应用应用：广泛用于非金属矿物及化工原料、化：广泛用于非金属矿物及化工原料、化肥、农药等的细磨。肥、农药等的细磨。 （1 1）气流粉碎机（又称喷射磨、流能磨）气流粉碎机（又称喷射磨、流能磨） 气流粉碎机是利用高速气流（气流粉碎机是利用高速气流（300300500500m/sm/s）或或过热蒸气（过热蒸气（300300400400）的能量，使颗粒相互冲击、）的能量，使颗粒相互冲击、摩擦、剪切而实现超细粉碎的设备。广泛应用于化摩擦、剪切而实现超细粉碎的设备。广泛应用于化工、医药、非金属矿物的超细粉碎。工、医
36、药、非金属矿物的超细粉碎。 特点：具有产品粒度细，平均粒度通常可达特点：具有产品粒度细，平均粒度通常可达1 15m5m，粒度分布窄、颗粒表面光滑、形状规整、纯粒度分布窄、颗粒表面光滑、形状规整、纯度高、活性大、分散性好等特点。由于粉碎过程中压度高、活性大、分散性好等特点。由于粉碎过程中压缩气体绝热膨胀产生焦耳缩气体绝热膨胀产生焦耳汤姆逊降温效应，因而还汤姆逊降温效应，因而还适用于低融点、热敏性物料的超细粉碎。适用于低融点、热敏性物料的超细粉碎。2 、超细粉碎设备、超细粉碎设备 气流粉碎机主要类型：气流粉碎机主要类型：扁平式气流磨扁平式气流磨循环管式气流磨循环管式气流磨靶式气流磨靶式气流磨对喷式
37、气流磨对喷式气流磨 流化床对喷式气流磨流化床对喷式气流磨 扁平式气流磨扁平式气流磨工作原理：工作原理：该气流磨规格以粉碎室内径（该气流磨规格以粉碎室内径（mmmm）表示。）表示。 扁平式气流磨已相当成熟，国内外生产厂家较多。上海扁平式气流磨已相当成熟，国内外生产厂家较多。上海细创粉体装备有限公司细创粉体装备有限公司QSQS型气流磨的主要技术参数如下：型气流磨的主要技术参数如下：QS型气流磨型气流磨流体床对喷式气流磨流体床对喷式气流磨工作原理：工作原理：细川密克朗（上海）粉体机械有限公司细川密克朗（上海）粉体机械有限公司 AFG型气流磨型气流磨耐驰（上海）机械仪器有限公司网页耐驰（上海）机械仪器
38、有限公司网页上海细创粉体装备有限公司上海细创粉体装备有限公司QLD流化床式气流粉碎机流化床式气流粉碎机 QLD流化床式气流粉碎机流化床式气流粉碎机QLD流化床式气流粉碎机工艺流程图流化床式气流粉碎机工艺流程图产品细度产品细度97=1200m，粒度分布窄且无过大颗粒度分布窄且无过大颗粒；粒；流化床气流磨的特点流化床气流磨的特点：粉磨效率高，能耗低，比其他类型气流磨节能粉磨效率高，能耗低，比其他类型气流磨节能50%；采用采用Al2O3、SiC或或PU（聚氨酯聚氨酯 ）作易磨损件）作易磨损件,磨耗低，产品受污染少，可加工无铁质污染的粉磨耗低，产品受污染少，可加工无铁质污染的粉体产品和莫氏硬度体产品和
39、莫氏硬度10级的物料；级的物料；结构紧凑、噪音小、操作自动化，结构紧凑、噪音小、操作自动化，但成本高。但成本高。评价粉碎机粉碎效果至少应包含三项内容：评价粉碎机粉碎效果至少应包含三项内容： 所达到的产品粒度所达到的产品粒度生产能力生产能力能量利用率能量利用率提高粉碎细度的途径提高粉碎细度的途径:增加粉碎区内物料颗粒相互碰撞次数，即增大碰增加粉碎区内物料颗粒相互碰撞次数，即增大碰撞机率撞机率Pc；增大颗粒在相互碰撞时发生破裂的可能性，即提增大颗粒在相互碰撞时发生破裂的可能性，即提高应力机率高应力机率P。 表征颗粒粉碎细度的比表面积增量表征颗粒粉碎细度的比表面积增量S与与Pc和和P的关系式为：的关
40、系式为： 式中式中d为物料粒径，为物料粒径，为修正系数。为修正系数。dPPSc影响气流磨粉碎产品细度的主要因素：影响气流磨粉碎产品细度的主要因素：加料量加料量 进料粒度进料粒度工作压力和进料压力工作压力和进料压力（2）搅拌磨搅拌磨(砂磨机、介质磨）砂磨机、介质磨）工作原理工作原理 按搅拌器的结构形式可分为叶片式、按搅拌器的结构形式可分为叶片式、偏心环式和销棒式。偏心环式和销棒式。搅拌磨的结构搅拌磨的结构（a a）偏心环式）偏心环式 （b b）销棒式）销棒式搅拌磨的分类搅拌磨的分类 按磨筒安放形式有立式与卧式两种类型。按磨筒安放形式有立式与卧式两种类型。立式立式卧式卧式n湿法间歇式搅拌磨湿法间歇
41、式搅拌磨按工作环境有湿法与干法之分。按工作环境有湿法与干法之分。按工作方式有间歇式、连续式和循环式之分。按工作方式有间歇式、连续式和循环式之分。n湿法循环式搅拌磨湿法循环式搅拌磨n湿法连续式搅拌磨湿法连续式搅拌磨影响搅拌磨粉碎效果的主要因素影响搅拌磨粉碎效果的主要因素物料特性参数物料特性参数 包括强度、弹性、极限应力、流体粘力、颗包括强度、弹性、极限应力、流体粘力、颗粒大小及形状等。粒大小及形状等。n 如，韧性、粘性、纤维类材料比脆性材料难如，韧性、粘性、纤维类材料比脆性材料难粉碎，流体（浆料）粘度高，粘滞力大的物料难粉碎，流体（浆料）粘度高，粘滞力大的物料难粉碎，而且能耗高。粉碎，而且能耗高
42、。过程参数过程参数 包括应力强度、应力分布、单位能耗、通过量及包括应力强度、应力分布、单位能耗、通过量及滞留时间、物料充填率、固体浓度、转速、温度、研滞留时间、物料充填率、固体浓度、转速、温度、研磨介质及助磨剂等。磨介质及助磨剂等。n如，浆料中固体含量对粉碎效果影响很大。如，浆料中固体含量对粉碎效果影响很大。 固体含量太少（即浓度太低）时，磨球介质间被固体含量太少（即浓度太低）时，磨球介质间被研磨的固体颗粒少，易形成研磨的固体颗粒少，易形成“空研空研”现象，因而能量现象，因而能量利用率低，粉碎效果差。利用率低，粉碎效果差。 固体含量太大（即浓度太高）时，浆料粘度增大，固体含量太大（即浓度太高）
43、时，浆料粘度增大，研磨能耗高，浆料在磨腔介质间的运动困难，易出现研磨能耗高，浆料在磨腔介质间的运动困难，易出现“阻塞阻塞”堵料现象。堵料现象。 n 磨矿介质的种类、用量及尺寸大小对粉碎效果磨矿介质的种类、用量及尺寸大小对粉碎效果有重要影响。有重要影响。 磨矿介质的磨矿介质的粒径粒径越大，产品的粒径也越大，产越大，产品的粒径也越大，产量越高；反之，产品的粒径也越细，产量越低。量越高；反之，产品的粒径也越细，产量越低。一般磨矿介质的粒径应大于一般磨矿介质的粒径应大于10倍给料的平均粒度。倍给料的平均粒度。 磨矿介质的磨矿介质的密度密度对研磨效率亦起重要作用。对研磨效率亦起重要作用。介质密度越大，研
44、磨时间越短。介质密度越大，研磨时间越短。磨矿介质的磨矿介质的硬度硬度必须比被磨物料的硬度高。必须比被磨物料的硬度高。 磨矿介质种类有天然砂、玻璃珠、氧化铝或磨矿介质种类有天然砂、玻璃珠、氧化铝或刚玉球、氧化锆球、钢球、铬球等。刚玉球、氧化锆球、钢球、铬球等。玻璃珠玻璃珠铬球铬球锆球锆球研磨设备研磨设备 搅拌磨的磨腔结构形状及搅拌器的结构形状尺寸搅拌磨的磨腔结构形状及搅拌器的结构形状尺寸等对粉碎效果影响十分显著。等对粉碎效果影响十分显著。 通常卧式搅拌磨较立式搅拌磨的粉碎效果好，但从通常卧式搅拌磨较立式搅拌磨的粉碎效果好，但从拆卸维修装配来说，立式较卧式方便得多。卧式搅拌拆卸维修装配来说，立式较
45、卧式方便得多。卧式搅拌中，磨腔弯曲上翘型比简单直筒型效果好，其原因是中，磨腔弯曲上翘型比简单直筒型效果好，其原因是改变了浆料在磨腔内的流场，提高了物料在磨腔内的改变了浆料在磨腔内的流场，提高了物料在磨腔内的研磨效果。研磨效果。通常圆盘形、月牙形、花盘形搅拌器比棒形搅拌器通常圆盘形、月牙形、花盘形搅拌器比棒形搅拌器粉碎效果好。粉碎效果好。 第三节第三节 其它粉碎法其它粉碎法一、一、 超声粉碎超声粉碎 （一）基本原理（一）基本原理 超声粉碎是利用超声波振动能使固体物料破碎。超声粉碎是利用超声波振动能使固体物料破碎。 通常是将待粉碎的固体物料分散在液体（一般是通常是将待粉碎的固体物料分散在液体（一般
46、是水）介质中，然后将超声波发生器置于该液体介质中水）介质中，然后将超声波发生器置于该液体介质中。超声波发生器产生强烈的高频超声振动，其超声能。超声波发生器产生强烈的高频超声振动，其超声能传递给液体中的固体颗粒，当固体颗粒内部聚集的能传递给液体中的固体颗粒，当固体颗粒内部聚集的能量足以克服固体结构的束缚能时，固体颗粒破碎，从量足以克服固体结构的束缚能时，固体颗粒破碎，从而达到使其粉碎的目的。而达到使其粉碎的目的。（二）（二）超声粉碎系统超声粉碎系统 （三）（三）功能评价功能评价 超声波粉碎制得产品的细度与诸多因素有关，超声波粉碎制得产品的细度与诸多因素有关，固体颗粒结构越致密，粉碎产品的粒度越粗
47、。采用固体颗粒结构越致密，粉碎产品的粒度越粗。采用超声波粉碎系统一般只能生产出微米级的产品，而超声波粉碎系统一般只能生产出微米级的产品，而且生产能力小，产量低，能耗高，生产成本高。因且生产能力小，产量低，能耗高，生产成本高。因此，工业上很少大规模用其来生产超细粉体，多用此，工业上很少大规模用其来生产超细粉体，多用于分散和乳化，以及中小规模或实验室级别的小批于分散和乳化，以及中小规模或实验室级别的小批量超细产品的生产制备。其应用主要集中在医药、量超细产品的生产制备。其应用主要集中在医药、食品、化工及生物工程领域。食品、化工及生物工程领域。 二、二、 低温粉碎方法低温粉碎方法 该方法是为了解决常温
48、下难粉碎的物料（如该方法是为了解决常温下难粉碎的物料（如橡胶、塑料）、热敏性材料及食品和生物材料等橡胶、塑料）、热敏性材料及食品和生物材料等的粉碎而采用的一种方法的粉碎而采用的一种方法。n低温粉碎原理低温粉碎原理 大部分物料在低温下具有各自的脆化点及玻璃化转变大部分物料在低温下具有各自的脆化点及玻璃化转变点（见图），当温度低于脆化点时，物料会变脆。点（见图），当温度低于脆化点时，物料会变脆。 在物料脆性区，抗拉、抗压及硬度增高，塑性、冲在物料脆性区，抗拉、抗压及硬度增高，塑性、冲击韧性和延伸率降低。因此，低温粉碎多用冲击式粉碎机击韧性和延伸率降低。因此，低温粉碎多用冲击式粉碎机。采用挤压、研磨
49、粉碎效果不十分明显。采用挤压、研磨粉碎效果不十分明显。n低温粉碎致冷剂低温粉碎致冷剂液氮液氮甲烷甲烷 n低温粉碎方法低温粉碎方法 有如下三类：有如下三类： 1、先使原材料在低温下冷却，达到低温脆化、先使原材料在低温下冷却，达到低温脆化状态，再投入常温态的粉碎机中进行粉碎。该法状态，再投入常温态的粉碎机中进行粉碎。该法可用于与食品有关的材料的粉碎及废物的粉碎。可用于与食品有关的材料的粉碎及废物的粉碎。 2、在原材料为常温、粉碎机内部温度为低温、在原材料为常温、粉碎机内部温度为低温的情况下进行粉碎，可防止原材料粉碎过程中局的情况下进行粉碎，可防止原材料粉碎过程中局部过热变质。该法用于热硬化性树脂和
50、食品原材部过热变质。该法用于热硬化性树脂和食品原材料的粉碎。料的粉碎。 3、将原材料冷冻至液氮温度（、将原材料冷冻至液氮温度（-196），将粉），将粉碎机内部温度保持在合适的低温状态而进行粉碎。碎机内部温度保持在合适的低温状态而进行粉碎。该法用于热塑性树脂的粉碎。该法用于热塑性树脂的粉碎。 n低温粉碎方法评价低温粉碎方法评价 采用低温粉碎，可粉碎常温中难以粉碎的橡采用低温粉碎，可粉碎常温中难以粉碎的橡胶和热塑性塑料等。对于热敏性及受热易变质、胶和热塑性塑料等。对于热敏性及受热易变质、易分解物质如食品、蛋白质、药品等具有良好的易分解物质如食品、蛋白质、药品等具有良好的粉碎效果。同时，利用脆化温度
