1破碎及破碎机械分析

W 10Wi (
1 P

1 F
)
(1-2-8)
Wi 是理论上无限大的粒度破碎到80%可以通过100μm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，也成为功指数。
2 破碎及粉碎理论
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，破碎所需的功，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 概述
矿石的硬度、可碎性系数及可磨性系数如表1-3-2所示。
表1-3-2
硬度等级 极限抗压 强度σb／ MPa ＜20 20～40 40～80 80～100 ＞100
矿石硬度、可碎性系数和可磨性系数
普氏硬度 系数 f (f =σb/10) ＜2 2～4 4～8 8～10 ＞10 可碎性系数 可磨性系数 实 例
① 满足分选机械对入选物料最大入选粒度的要求。
② 满足夹矸煤或中矿物料的有用矿物与脉石的解离 要求。
③ 满足用户对选后产品粒度的要求。
1 概述
2、破碎作业的分类
1）按在选矿(煤)工艺中的作用不同分为: 准备破碎（分选前） 最终破碎（分选后）
2）按破碎产物的粒度不同分为:
粗碎、中碎、细碎与粉碎。
表1-3-1 按产品粒度划分的破碎作业 作业名称 产品粒度 (mm) 粗碎 中碎 6~25 细碎 1~6 粉碎
2 破碎及粉碎理论
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， 40 ％～60 ％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。
3、矿石破碎的难易程度及破碎方法选择
矿石破碎过程中所表现出来的抵抗外力的强度大小， 称为矿石破碎的难易程度。它是衡量矿石可碎性的标准， 主要取决于矿石的结构特性和矿物的结晶形态。 影响矿石破碎难易程度的最主要因素是矿石的硬度。 矿石的破碎方法主要根据矿石的物理机械性质、矿石 块入料的尺寸和所要求的破碎比来选择。
破碎过程的能量消耗与很多因素有关，如矿石的物理机械性 质、矿石的形状、尺寸和湿度，还有破碎方法等。 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。
2 破碎及粉碎理论
1、面积假说
破碎 理论的 面积假说是由德国学者 P ． R ．雷廷格 （P．R．Rittinger）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， 或破碎过程所消耗的功 dA1与物料的新生表面积增量dS成正比。即：
破碎效率按下式计算： d d p 100% d
细粒增量按下式计算：
(1-3-3)
a a
(1-3-4 )
这里的“细粒”是针对破碎产物粒度而言的：
排料粒度要求大于和等于 50 mm的粗碎时，“细粒”是 指 0～13 mm；
排料粒度要求小于 50 mm的中碎和细碎，“细粒”是指 0～0.5 mm。
dA1＝K1 dS
式中 K1 — 比例系数。
(1-3-5)
2 破碎及粉碎理论
假设物料块的形状为立方体，边长为D，如顺着一个面把 它破碎开，则新生成表面的面积为 S=D2 ，式（ 1-3-5 ）可写为； dA1＝K1 dS=K1 dD2＝2K1DdD 破碎Q 立方米物料时所作的单元功为：
Q dD dA NdA1 3 2 K1 DdD 2 K1Q 2 （1-3-6） D D 设原矿和破碎产物的平均直径为 Dpj 和 dpj。将式（ 1-3-6 ） 积分，即得破碎Q立方米物料时所需要的功。
1 概述
6、选煤矿常用的破碎工艺流程
煤矿运到选煤厂的原煤粒度很大，可达 300mm 。我国 目前选煤方法主要采用重介或跳汰，一般对入选原煤的粒 度都有要求。为了满足重选设备对原煤粒度的要求，选煤 厂有两种破碎系统。 （1）开路破碎系统 （2）闭路破碎系统
1 概述
（1）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
2 破碎及粉碎理论
2、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 ，或破碎过程所消耗的 功dA2与破碎物料块的变形体积的微量dV成正比。即： dA2＝K2dV＝K2dD3＝3K2D2dD 式中：K2— 比例系数。 破碎Q 立方米 物料时的单元功： Q dD 2 dA2 NdA2 3 3K 2 D dD 3K 2Q D D备
筛分
破
碎
1 概述
（2）闭路破碎系统 闭路破碎系统：一般是带有检查筛分。
原 煤
检查
筛分
破
碎
1 概述
7、破碎效果评定方法
根据原煤炭工业部于1980年发布的指导性技术文件规定， 选煤厂破碎设备工艺效果的评定方法（MT／Z2—1979）， 应采用破碎效率为主要指标，细粒增量为辅助指标，综合 评定破碎机的效果。
（1-2-6）
2 破碎及粉碎理论
破碎Q立方米物料所需之功：
A 3 K 2Q
D pj
d pj
Dpj dD 3K 2Q ln K '2 Q ln i D d pj
（1-2-7）
由式（ 1-2-7 ）可见，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。
i = i1×i2×i3×…×in = 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 须确定它们的产品粒度组成和粒度特性曲线。
1 概述
1 概述
1 概述
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 度，检查破碎机的工作情况， 比较各种破碎机的破碎效果。
1 概述
5、破碎产品的细度与性能
1 概述
(c)折断破碎：矿石受弯曲作用而破碎。
1 概述
(d)研磨破碎：矿石与运动的工作面之间存在相对运动而受 到一定的压力和剪切作用，当剪切应力达到矿石的剪切强 度时，矿石被粉碎。
1 概述
(e)冲击破碎：物料受到足够大的瞬时冲击力而破碎。其破 碎效率高，破碎比大、能量消耗少。
1 概述
1 概述
2 破碎及粉碎理论
3、裂缝假说
裂缝假说是由 F.C. 榜德（ F.C.Bond ）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：
ε
1.30～1.40 1.15～1.25 1.00 0.80～0.90 0.65～0.75 1.40～2.00 1.25～1.50 1.00 0.75～0.85 0.50～0.70 石膏、无烟煤 页岩、泥灰岩 石英、硫化矿 一般铁矿 玄武岩、含铁石 英岩
很软 软 中等硬度 硬 很硬
1 概述
矿物破碎的难易程度与矿物的力学性质有关。不同矿 物集合体之间的结合力比同种矿物内部的结合力要小； 在同样的矿物集合体内，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 。 矿物破碎的难易程度与矿物的脆性也有关系： 1）破裂前无变形或变形很小的物料叫脆性物料；
破碎、磨矿及粉碎在使用的方法及产物料度上有所不同， 破碎产物的粒度较大，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。
1 概述
1、破碎作业在选煤厂和选矿厂中的应用
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。 破碎作业的作用主要有以下几方面：
1 概述
4）破碎过程中细粒物料的凝聚现象
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，即发生凝聚现象。
5）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1μm到lnm之间的分散体 系，具有明显的布朗运动现象。 6）随颗粒粒度变细，表面化学力增强，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。
真实粉碎比：粉碎前后物料的平均粒度的比值，i=Dp/dp。
式中：Dp、dp— 根据粒度特性计算出的原料与产物的加权平均 直径，mm； γ, —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，mm。
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i值很大，往往 需要进行多次（段）破碎，其总破碎比i等于各段破碎比的乘 积。
1）矿石粒度的影响 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，愈易破碎。而粒度愈细则机械强度愈 好，愈难破碎。 2）破碎粒度与破碎效率及能耗 物料破碎过程随破碎粒度的变细，效率下降，能耗大幅 度上升，被破碎颗粒粒度愈细，其抗破碎的能力愈强。 3）选择性破碎 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，这种现象称选择性破碎。