1、粉体的机械设备粉体的机械设备 二、二、粉碎功耗理粉碎功耗理论论 三、三、粉碎方法和粉碎设备分粉碎方法和粉碎设备分类类一、一、基本概念基本概念6.1基本概念 6.1.1 粉碎与粉碎比 6.1.2 粉碎级数和粉碎流程 6.1.3 强度 6.1.4 硬度 6.1.5 易碎性6.1.1.1粉碎 固体物料在外力作用下，克服内聚力，从而使颗粒的尺寸减小、表面积增加的过程称为粉碎。物料经破碎后特别是粉磨后，其粒度减小，表面积增大，有利于提高物理作用的效果和化学反应速度，提高固体物料混合的均化效果，为烘干、运输、混合、储存等操作创造条件。因处理物料的尺寸大小不同，可大致上将粉碎分为破碎和粉磨两类处理过程 6.
2、1.1.3粉碎比 若物料破碎前的平均粒度为D，粉碎后的平均粒度为d，则D/d被称为平均粉碎比，或称为破碎比、粉碎度。用i表示平均粉碎比，则有数学表达式 i=D/d 破碎机的平均粉碎比一般都小于公称粉碎比，前者约为后者的70%90%。粉碎比是衡量物料粉碎前后粒度变化程度的一个指标，也是粉碎设备性能的评价指标之一。一般破碎机的粉碎比为330;粉磨机的粉碎比为5001000或更大。6.1.2.1粉碎级数 几台粉碎机串联起来的粉碎过程称为多级粉碎，串联的粉碎机台数称为粉碎级数。在此情形下，原料粒度与最终粉碎产品的粒度之比称为总粉碎比。i0=i1*i2*.in=D/d(n)即多级粉碎的总粉碎比为各级粉碎
3、机的粉碎比之乘积 例例6.1在水泥生产中，石灰石的二级破碎，常 用、一级PEF600900，最大进料粒度 480 mm，出料粒度75200 mm，二级 直径12501000反击式破碎机，最大进料粒度100 mm，出料粒度小于20 mm，求i1、i2、i总。解：i总一480/20=24 il=480/100=4.8 i2=100/20=56.1.2.2粉碎流程 凡是从破碎机卸出的物料全部作为产品，不带分级设备的粉碎流程称为开路（或开流）流程(图6.1(a)及(b)，其优点是简单、设备少、扬尘点也少，缺点是要求粉碎产品粒度较小时，粉碎效率较低,产品中会存在部分粒度不合格的粗颗粒物料。带有分级设备的
4、（如检查筛分、选粉机等）流程称为闭路（或圈流）流程(图6.1(c)及(d。该流程的特点是从粉碎机中卸出的物料须经分级设备，粒度合格的颗粒作为产品，不合格的粗颗粒作为循环物料重新返回粉碎机中再进行粉碎。粗颗粒回料质量与该级破碎（或粉磨）产品质量之比称为循环负荷率。检查筛分（或选粉设备）分选出的合格物料质量与进该设备的合格物料总质量之比称为筛分效率（或选粉效率）。6.1.3强度 材料的强度是指其对外力的抵抗能力，通常以材料破坏时单位面积上所受的力来表示。按受力破坏的方式不同，可分为压缩强度、拉伸压缩强度、拉伸强度、扭曲强度、弯曲强度和剪切强度强度、扭曲强度、弯曲强度和剪切强度等。6.1.3.1理想
5、强度理想强度 原子或分子间的引力源于原子或分子间的化学键如共价键、金属键、离子键等，原子或分子间的斥力为原子核间的排斥力。引力和斥力的作用使原子或分子处于平衡位置，理想强度就是破坏这一平衡所需要的能量，即 材料结构非常均匀、没有缺陷时的强度称为理想强度。此时原子或分子间的结合力是相当大的。原子或分子间作用力与它们之间距离的关系见图6.2。6.1.3.2实际强度实际强度当材料有一长轴长度为2a的椭圆形缺陷裂缝，由Griffth理论可得实际断裂的强度为 由上式可知颗粒强度与颗粒内原生裂纹长度的平方根成反比。每次破碎总是较长的原生裂纹扩展，而剩下是短的。所以随着破碎次数增多，即颗粒粒度减小，颗粒内的
6、原生裂缎长度减小，随着粒度的减小，颗粒实际强度就会增加。6.1.4硬度 硬度表示材料抵抗其他物体刻划或压人其表面的能力，也可理解为固体表面产生局部变形所需的能量，这一能量与材料内部化学键强度以及配位数等有关。硬度的测定方法有刻划法、压入法、弹子回跳法及磨蚀法等，相应有莫氏硬度（刻划法）、布氏硬度、韦氏硬度和史氏硬度（压入法）及肖氏硬度（弹子回跳法）等。一般的无机非金属材料的硬度常用莫氏硬度来表示，材料的莫氏硬度分为10个级别，硬度值越大意味着其硬度越高 6.1.5易碎性 物料粉碎的难易程度，称为易碎性。易碎性与物料的强度、硬度、密度、结构、水分、表面情况及形状等有关。易碎性通常用易碎性系数表示
7、，又称相对易碎性系数。相对易碎性系数Km是指采用同一台粉碎机械在同一物料尺寸变化条件下，粉碎标准物料的单位电耗Eb(J/t)与粉碎风干状态下该物料的单位电耗E(J/t)之比。水泥工业中，一般选用中等易碎性的回转窑水泥熟料作为标准物料，取易碎性系数为1。物料的易碎性系数越大，越易粉碎。同一台粉碎机械的在粉碎不同物料时的生产能力与物料的易碎性系数有如下关系：国家标准GB9964-88水泥原料易磨性试验方法规定了球磨机易磨性的试验方法。该法原理：物料经规定的球磨机研磨至平衡状态后，以磨机每转生成的成品量计算粉磨功指数Wi(Bond粉碎功指数)。所得的W值越小，则物料的易碎性越好；反之亦然 6.2粉碎
8、功耗理论 6.2.1 经典粉碎功耗理论 6.2.2新近粉碎功耗理论经典粉碎功耗理论经典粉碎功耗理论 Lewis公式公式 Ritttinger定律定律表面积表面积学说学说 Kick定律定律体积学说体积学说 Bond定律定律裂纹学说裂纹学说 新近粉碎功耗理论 田中达夫粉碎定律 比表面积增量对功耗增量的比与极限比表面积和瞬时比表面积的差成正比。Hiorns公式 英国的Hiorns在假定粉碎过程符Ritttinger定律及粉碎产品粒度符合RRB分布的 基础上，设固体颗粒间的摩擦力为k 超细粉通常指颗粒直径1微米以下的微粉，它介于宏观物体和微观粒子之间，除了兼有宏观物体和微观粒子的一些固有性质外，还具有
9、自身的特殊性，如表面效应和体积效应。主要表现在吸附、催化、扩散、烧结等性质及一系列光、电、磁、热等特性与宏观物体显著不同，6.2.3粉碎极限粉碎极限 物料越细时，单位能量所能产生的新表面积越小，即越难粉碎 由微观机械力化学基本理论可知：粉碎特别是超细粉碎已并非一简单的粗粒变细粒的过程，而是一个粉碎与团聚的复杂过程。一方面，机械作用导致物料颗粒的粒度减小，比表面积增大；另一方面，机械作用也促进物料颗粒的聚结，从而增大表观粒度，减小比表面积。因此，可以认为超细粉碎过程是一个粉碎与团聚的可逆过程；当这种正反两个过程的速度相等时，便达到粉碎平衡，颗粒尺寸达到极限值。进一步延长粉碎时间时，由于这时的机械
10、力已不足以抗衡物料更高的断裂强度，只能用于维持粉碎平衡，并促进小颗粒的“重聚”，于是，“逆粉碎”现象出现，如下图所示6.3粉碎方法和粉碎分类机械粉碎按施加外力的方法不同，可以归纳为左图的几种方法 6.3.1.1挤压法(图6.6(a)挤压粉碎是粉碎设备的两个工作面对物料施加挤压作用，物料在相对缓慢的压力作用下发生粉碎。因为压力作用较缓慢和均匀、故物料粉碎过程较均匀。这种方法适用于破碎大块硬质物料，通常多用于物料的粗碎。挤压磨、颚式破碎机等均属此类粉碎设备。6.3.1.3研磨、磨削法(图6.6(c)物料在两个相对滑动的工作面之间，或在研磨体间的摩擦作用下被粉碎。研磨和磨削是靠研磨介质对物料颗粒表面
11、的不断磨蚀而实现粉碎的，本质上属于剪切摩擦粉碎；多用于小块物料的粉磨。振动磨、搅拌磨以及球磨机的细磨仓等都是以此为主要原理的。6.3.1.4劈裂法(图6.6(d)物料在楔形工作体的作用下受拉应力的作用而被粉碎，用于粉碎脆性物料。齿辊破碎机利用这种方法。6.3.1.2冲击法(图6.6(b)物料在瞬间受到外来的、足够大的冲击力作用而被粉碎。冲击粉碎包括高速运动的粉碎体对被粉碎物料的冲击和高速运动的物料向固定壁或靶的冲击，适用于粉碎大中块脆性物料。锤式、反击式、冲击式破碎机和管磨机利用这种方法破碎机械的类型破碎机械的类型粉磨机械的类型6.3.3粉碎技术发展动态 设备日益大型化以简化设备和工艺流程 采用预烘干（或预破碎）形式组成烘干（破碎）粉磨联合机组。磨机与新型高效分离设备和输送设备相匹配，组成各种新型的干法闭路粉磨系统，以提高粉磨效率，增加粉磨功的有效利用率。采用电子定量喂料秤-X荧光分析仪-电子计算自动调节系统，控制原料配料，为入窑生料成分均匀稳定创造条件。我国的超细粉碎技术仍存在一些问题：已研制出的各种型号规格的超细粉碎设备及中，有些在结构设计、材质机加工精度等方面，与国外先进设备还有一定差距；产品的深加工档次低、系列少，对用户的需求针对性差；缺少高效的超细分级设备与粉碎设备配套。
