【采礦課件】第3章粉碎與分級(jí)

/第3章

粉碎與分級(jí)習(xí)題解答

1．粉碎作用在工業(yè)中的主要作用是什么？什么是粉碎比?部分粉碎比和總粉碎比的關(guān)系如何？?

【解】粉碎作業(yè)在這些行業(yè)中應(yīng)用所起的主要作用是：

原料制備

如燒結(jié)、制團(tuán)、陶瓷、玻璃、粉末冶金等部門，要求把原料粉碎到一定粒度供下一步處理、加工之用。?

共生物料中有用成分的解離

使共生的有價(jià)成分與非有價(jià)成分或多種有價(jià)成分解離成相對(duì)獨(dú)立的單體，然后選擇合適的分離方法分離成各自單獨(dú)的產(chǎn)品。

增加物料的比表面

增大物料同周圍介質(zhì)的接觸面積，提高反應(yīng)速度,如催化劑的接觸反應(yīng)、固體燃料的燃燒與氣化、物料的溶解、吸附與干燥以及強(qiáng)化粉末顆粒流化床的大接觸面積傳質(zhì)與傳熱效率等.

?

粉體的改性

在新材料，如一些功能材料,復(fù)合材料的制造中，就利用了粉碎過(guò)程中所產(chǎn)生的機(jī)械化學(xué)效應(yīng)，引起的粉末材料的晶體變形和性變來(lái)進(jìn)行表面改性.?

便于貯存、運(yùn)輸和作用

如物料需要采用風(fēng)力或水力輸送,食品等以粉狀使用。?

用于環(huán)境保護(hù)

如城市垃圾的處理、二次資源的利用中要將它們預(yù)先粉碎。

粉碎比：被粉碎物料粉碎前的粒度與粉碎產(chǎn)物粒度的比值。以i表示

i=ｉ1×i2×i３×…×in=Dmax/dmax。?

２．粉碎為什么要分段進(jìn)行?其各段的產(chǎn)品特性如何??

【解】礦石從開采出來(lái)到達(dá)到選礦要求，其粉碎比在3000～15000；如果是由礦物原料制備超細(xì)粉體材料，其粉碎比就更大.由于目前采用的粉碎設(shè)備結(jié)構(gòu)上的原因，單靠一臺(tái)粉碎設(shè)備是不可能達(dá)到最終粉碎目的的。因此，將原料粉碎到最終產(chǎn)品粒度要通過(guò)不同的設(shè)備完成，即通常都是分階段進(jìn)行的。粉碎各階段產(chǎn)品粒度特征如表１所示。?

表1

粉碎各階段產(chǎn)品粒度特征階段給料最大塊粒度ｍm產(chǎn)品最大塊粒度ｍm粉碎比破碎粗碎1500~300３50～1003～15中碎350～１00１00～1０３～15細(xì)碎1０0~4030～5１～２0磨礦一段磨礦3０～１01～0。３1~100二段磨礦1～０.31～100超細(xì)粉碎0。1~0.07５0.075～０.000１1～１0０0超微粉碎０。075~0．0001－0.0０0１1~１0００

3．什么是選擇性粉碎？它與產(chǎn)品的粒度有何關(guān)系？它在礦物加工過(guò)程中有什么意義？?

【解】力學(xué)性質(zhì)不均勻的物料在細(xì)磨過(guò)程中強(qiáng)度小的被磨細(xì),強(qiáng)度大的則殘留下來(lái)，這種現(xiàn)象稱選擇性粉碎。?

隨磨礦時(shí)間的延長(zhǎng),礦物顆粒變細(xì)，軟硬兩種礦物的平均粒度差變小,磨碎時(shí)間足夠長(zhǎng)時(shí)，二者粒度可達(dá)到相同;軟硬兩種礦物小于0。07４mm產(chǎn)率差隨磨礦時(shí)間的延長(zhǎng)而減少,而且時(shí)間愈長(zhǎng)產(chǎn)率差值愈小,即粗磨下選擇性磨碎現(xiàn)象顯著，而細(xì)磨下選擇性磨碎現(xiàn)象逐漸減弱。

4．什么是可碎系數(shù)?如何用可碎系數(shù)判斷顆粒的可碎性？

【解】可碎性系數(shù)

?

實(shí)踐中常以石英作為標(biāo)準(zhǔn)的中硬礦石，將其可碎性系數(shù)定為1，硬礦石的可碎性系數(shù)都小于1,而軟礦石則大于１.

在礦物加工實(shí)踐中,通常按普氏硬度將巖石分為五個(gè)等級(jí),以此來(lái)表示巖石破碎的難易程度。詳見表2.

表2

巖石破碎難易程度分類硬度等級(jí)σp

(kg/cm２)普氏硬度

系數(shù)可碎性

系數(shù)可磨性?系數(shù)巖石實(shí)例很軟〈200<２１。３~1．42．０0石膏、石板巖軟200~8002~81.1~1.21．2５~1。4石灰石、泥灰?guī)r中硬80０~1６008~１６１。01。0硫化礦、硬質(zhì)頁(yè)巖硬１600~20０016～200.9～0.950.８5～0．7鐵礦、硬砂巖很硬＞2０00＞2００．６５～0.75０．5硬花崗巖、含鐵石英巖

5.物料機(jī)械粉碎過(guò)程中粉碎機(jī)械對(duì)物料施力的方式有那些？?

【解】物料粉碎是在機(jī)械力作用下進(jìn)行的，任何一種粉碎機(jī)械都不只用一種力來(lái)完成粉碎過(guò)程.根據(jù)粉碎機(jī)械施力方式差異，粉碎施力種類有擠壓、彎曲、剪切、劈碎、研磨、打擊或沖擊等,如圖。對(duì)于某一種粉碎設(shè)備,多數(shù)情況下是以一種施力方式為主，若干種施力方式同時(shí)存在,這樣有利于提高粉碎效率。?

６．簡(jiǎn)述三種粉碎模型的特征

【解】(1）體積粉碎模型

如圖(a），整個(gè)顆粒均受到破壞,粉碎后生成物多為粒度大的中間顆粒。隨著粉碎過(guò)程的進(jìn)行,這些中間顆粒逐漸被粉碎成細(xì)粒。沖擊粉碎和擠壓粉碎與此模型較為接近。?

（2)表面粉碎模型

如圖（b），在粉碎的某一時(shí)刻，僅是顆粒的表面產(chǎn)生破壞，被磨削下微粉成分，這一破壞作用基本不涉及顆粒內(nèi)部.這種情形是典型的研磨和磨削粉碎方式。?

（３）均一粉碎模型

如圖（ｃ),施加于顆粒的作用力使顆粒產(chǎn)生均勻的分散性破壞，直接粉碎成微粉成分。?

7．簡(jiǎn)述三個(gè)粉碎功能理論的基本內(nèi)容。?【解】Riｔtingｅr的“表面積假說(shuō)”認(rèn)為“碎磨過(guò)程中所消耗的有用功與表面積成正比,與產(chǎn)品粒度成反比”。這種假說(shuō)不太符合實(shí)際過(guò)程。?

Ｋiｃk提出“體積假說(shuō)”認(rèn)為:“外力作用于物體時(shí),物體首先發(fā)生彈性變形，當(dāng)外力超過(guò)該物體的強(qiáng)度極限時(shí)該物體就發(fā)生破裂,故破碎物料所需的功與它的體積大小有關(guān)”。這種假說(shuō)適合于解釋物料的粗碎過(guò)程。

綜合以上兩種假說(shuō)Boｎd推出了“裂紋假說(shuō)“，他認(rèn)為：“物料在破碎時(shí)外力首先使其在局部發(fā)生變形，一旦局部變形超過(guò)臨界點(diǎn)時(shí)則產(chǎn)生裂口，裂口的形成釋放了物料內(nèi)的變形能,使裂紋擴(kuò)展為新的表面。輸入的能量一部分轉(zhuǎn)化為新生表面積的表面能，與表面積成正比；另一部分變形能因分子摩擦轉(zhuǎn)化為熱能而耗散,與體積成正比。兩者綜合起來(lái)，將物料粉碎所需要的有效能量設(shè)定為與體積和表面積的幾何平均值成正比”。該假說(shuō)接近于符合一般的粉碎過(guò)程，長(zhǎng)期以來(lái)用于指導(dǎo)粉磨工藝和設(shè)備的研究,但至今沒(méi)有從粉體特性和能量輸入方面作出合理的科學(xué)解釋。?

8。什么是功指數(shù)？?

【解】

(1）

式中，F(xiàn)、P?—-給料及產(chǎn)品中80％通過(guò)的方形篩孔的寬度(微米）?

W——將一短噸(9０７。185kg）給料粒度為F的物料粉碎到產(chǎn)品粒度為P時(shí)所消耗的功；

Wi——功指數(shù)，即將“理論上無(wú)限大的粒度”粉碎到80％通過(guò)０。０1mm篩孔寬(或65％通過(guò)0．0７5mm篩孔寬)時(shí)所需的功。?

９.什么是助磨劑？對(duì)助磨劑有什么要求?簡(jiǎn)述助磨劑的助磨機(jī)理.?

【解】在粉碎作業(yè)中,能夠顯著提高粉碎效率或降低能耗的化學(xué)物質(zhì)稱為助磨劑。

從化學(xué)結(jié)構(gòu)上來(lái)說(shuō)，助磨劑應(yīng)具有良好的選擇性分散作用；能夠調(diào)節(jié)料漿的粘度；具有較強(qiáng)的抗Ca＋２、Ｍg＋2的能力;受ｐH的影響較小等等。也即助磨劑的分子結(jié)構(gòu)要與磨礦系統(tǒng)復(fù)雜的物理化學(xué)環(huán)境相適應(yīng)。

對(duì)于助磨劑的助磨作用機(jī)理，主要提出了兩種學(xué)說(shuō).一是“吸附降低硬度”學(xué)說(shuō)：助磨劑分子在顆粒上的吸附降低了顆粒的表面能或者引起近表面層晶格的位錯(cuò)遷移,產(chǎn)生點(diǎn)或線的缺陷，從而降低顆粒的強(qiáng)度和硬度，促進(jìn)裂紋的產(chǎn)生和擴(kuò)展：二是“料漿流變學(xué)調(diào)節(jié)”學(xué)說(shuō):助磨劑通過(guò)調(diào)節(jié)漿料的流變學(xué)性質(zhì)和顆粒的表面電性等，降低漿料(如礦漿）的粘度，促進(jìn)顆粒的分散,從而提高漿料的可流動(dòng)性,阻止顆粒在研磨介質(zhì)及磨機(jī)襯板上的粘附以及顆粒之間的團(tuán)聚。

10.什么叫分級(jí)？分級(jí)的方式有那些？?

【解】分級(jí)是將粒度不同的混合物料按粒度或按在介質(zhì)中沉降速度不同分成若干粒度級(jí)別的過(guò)程。因此分級(jí)是物料按粒度分離的一種形式.根據(jù)分級(jí)的原理、設(shè)備及分級(jí)介質(zhì)的不同，分級(jí)的方式有篩分分級(jí)、水力分級(jí)和氣流分級(jí).?

1１.篩分作業(yè)的形式或作用有那些?

獨(dú)立篩分——當(dāng)篩分產(chǎn)品作為最終產(chǎn)品供給用戶使用時(shí);

準(zhǔn)備篩分—-當(dāng)篩分作業(yè)是為下一道工序提供不同粒級(jí)的原料時(shí)；?

輔助篩分—-當(dāng)篩分與粉碎設(shè)備配合使用時(shí);

預(yù)先篩分——當(dāng)篩分作業(yè)用于粉碎前將粒度合格的物料預(yù)先分出時(shí);?

檢查篩分——篩分作業(yè)用于控制粉碎產(chǎn)品粒度時(shí)。

篩分作業(yè)還可用于物料的脫水或分離礦漿，如選煤和洗礦的脫水及重介質(zhì)選礦產(chǎn)物脫除介質(zhì)等。在某些情況下，由于篩分物料的性質(zhì)差別，篩分還可起到分選某些有用成分的作用，這種篩分稱為選擇篩分.?

12．什么是篩分分析、標(biāo)準(zhǔn)篩、基篩、篩比篩序?

【解】篩分分析是將物料樣品通過(guò)一系列不同篩孔的標(biāo)準(zhǔn)篩,篩分成若干個(gè)粒級(jí)，求得以重量百分?jǐn)?shù)表示的粒度分布。標(biāo)準(zhǔn)篩是由一套篩孔大小有一定比例的、篩孔孔徑和篩絲直徑都按標(biāo)準(zhǔn)制作的篩子。標(biāo)準(zhǔn)篩篩孔尺寸有規(guī)律按一定比例逐漸變化構(gòu)成篩序。各國(guó)都制定了不同的標(biāo)準(zhǔn)篩系列，常用的是國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)篩和泰勒標(biāo)準(zhǔn)篩。標(biāo)準(zhǔn)篩由“基篩"和“篩比"兩個(gè)參數(shù)決定,基篩是指作為基準(zhǔn)的篩子，?

1３．工業(yè)用篩的種類有那些？各有和特點(diǎn)？

工業(yè)用篩大致上分振動(dòng)篩和擺動(dòng)篩兩類。前者篩面有垂直振動(dòng)運(yùn)動(dòng)，振動(dòng)數(shù)在60０r／min以上。后者的擺動(dòng)方向沿篩面，擺動(dòng)數(shù)在400r/min以下。圖3—6為典型的振動(dòng)形式。通常，附著性較差的毫米級(jí)粗料用振動(dòng)篩，附著性較強(qiáng)0。５m以下的物料用擺動(dòng)篩。

1４．何謂難篩粒,易篩粒？他們?cè)诤Y分過(guò)程中的行為如何??

【解】物料粒度小于篩孔的3／4的顆粒容易透過(guò)篩孔，被稱為易篩粒;而大于篩孔3／４的顆粒，因透篩困難,稱為難篩粒.?在松散物料的篩分過(guò)程中,篩分開始后，易篩粒很快通過(guò)篩孔，此時(shí)篩分效率很高；隨著篩分時(shí)間的延長(zhǎng)，篩面上的易篩粒愈來(lái)愈少,以至只有難篩粒存在時(shí),篩分效率就愈來(lái)愈低了?

15.什么是總篩分效率、部分篩分效率?如某一單層篩按原料計(jì)的生產(chǎn)能力為8噸/小時(shí),該原料的粒度—１５mm~+0mm，其中—6mm~+0mm粒級(jí)含量為68％,—2mm～+0mm粒級(jí)含量為3８%,當(dāng)用篩孔為6mm的篩網(wǎng)篩分后，篩上產(chǎn)品中－６ｍm粒級(jí)含量為4％，-2mｍ粒級(jí)含量為０.３％,求這兩個(gè)粒級(jí)的篩分效率。

【解】用小于篩孔的所有物料來(lái)計(jì)算篩分效率，其結(jié)果稱總篩分效率；只用小于篩孔物料的個(gè)別粒級(jí)或幾個(gè)粒級(jí)計(jì)算，則稱為部分篩分效率.

由篩分效率計(jì)算式:?

?

對(duì)于-6ｍｍ～+０mｍ粒級(jí)的篩分效率：?

α1=68、β1＝1０0、1＝4

代入計(jì)算式，可求得：E1＝98.0３％?

對(duì)于—2mｍ～＋0mm粒級(jí)的篩分效率：

α２=3８、β２=未知、２=0.3?

由篩分過(guò)程篩下產(chǎn)物產(chǎn)率不變之關(guān)系，即

可求得：β2=56。85?

代入計(jì)算式，可求得：E2=99.７３％。?

16．什么是水力分級(jí)，它有哪幾種形式？

【解】水力分級(jí)中分級(jí)介質(zhì)的運(yùn)動(dòng)有三種形式：

(1）介質(zhì)的流動(dòng)方向與顆粒沉降方向相反的垂直上升介質(zhì)流；?

(2)水平介質(zhì)流；?

（３)旋轉(zhuǎn)介質(zhì)運(yùn)動(dòng)流。

17.什么是粒度分布曲線？如何用粒度分布曲線確定分級(jí)粒度和評(píng)判分級(jí)效果？?

【解】以粒度為橫坐標(biāo)，各粒級(jí)在粗粒級(jí)或細(xì)粒級(jí)中的分配率為縱坐標(biāo)，繪出的表示分級(jí)效果的曲線稱為分配曲線。

分配率50%所對(duì)應(yīng)的粒度即為分級(jí)粒度，稱為ｄ5０。曲線越陡表示分級(jí)效率越高

利用分離曲線確定分離粒度是國(guó)內(nèi)外廣泛使用的方法,并可用偏差EP表示分級(jí)效率

（1）?

式中d7５，d25—-分別為分配率７5%和2５％所對(duì)應(yīng)的粒度.?

顯然，EP值越小,表明分級(jí)效率越高.?

1８.簡(jiǎn)述分級(jí)效率及其意義.

【解】綜合分級(jí)效率ηｆ反映了產(chǎn)物在質(zhì)（純度）、量（回收率）兩方面提高的幅度。ηｆ被定義為：實(shí)際被有效分級(jí)的細(xì)顆粒量P與理想條件下被分離的細(xì)顆粒量P0之比，用百分?jǐn)?shù)表示。?

?

式中第一項(xiàng)是細(xì)粒級(jí)產(chǎn)品中細(xì)粒的回收率,第二項(xiàng)是粗粒在細(xì)粒級(jí)產(chǎn)品中的回收率?？梢?綜合分級(jí)效率ηｆ也可以說(shuō)是細(xì)粒級(jí)產(chǎn)品中細(xì)粒的回收率與細(xì)粒級(jí)產(chǎn)品中粗?；厥章实牟钪?。?細(xì)粒級(jí)產(chǎn)品中粗粒的回收率表示粗顆粒的混入對(duì)溢流產(chǎn)物質(zhì)量降低的影響。?

19．粉碎產(chǎn)品粒度特性主要有那些內(nèi)容？?

【解】粉碎產(chǎn)品的粒度大小及其分布是粉碎產(chǎn)品的重要性能指標(biāo);所謂粒度分布即粉體中各粒度區(qū)間的顆粒含量占總量的比例。?

20。描述產(chǎn)品粒度分布有那些方式？

【解】累積分布和分布密度.?

①列表法；②圖示法；（3）特性函數(shù)法

21．在相同條件下用同一磨機(jī)分別磨細(xì)同樣重量的標(biāo)準(zhǔn)礦石和待測(cè)礦物,已知待測(cè)礦石的F1=1０0０微米，P1＝1２0微米,標(biāo)準(zhǔn)礦石為:Ｆ２=1１30微米，P2=１3３微米,Wi2=19。5kWh/ｓt，試求待測(cè)礦石的功指數(shù).

【解】根據(jù)ＢOND磨礦能耗模型：

?

式中,F、Ｐ——給料及產(chǎn)品中８0%通過(guò)的方形篩孔的寬度(微米）

W—-將一短噸（907.185kｇ)給料粒度為F的物料粉碎到產(chǎn)品粒度為P時(shí)所消耗的功；

Ｗi——功指數(shù),即將“理論上無(wú)限大的粒度"粉碎到80%通過(guò)０。1ｍm篩孔寬(或６５％通過(guò)0.07５mｍ篩孔寬)時(shí)所需的功.

在相同