粉體機械設(shè)備

粉體機械設(shè)備第一頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五

二、粉碎功耗理論

三、粉碎方法和粉碎設(shè)備分類一、基本概念第二頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五6.1基本概念6.1.1粉碎與粉碎比6.1.2粉碎級數(shù)和粉碎流程6.1.3強度6.1.4硬度6.1.5易碎性第三頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五6.1.1.1粉碎

固體物料在外力作用下，克服內(nèi)聚力，從而使顆粒的尺寸減小、表面積增加的過程稱為粉碎。物料經(jīng)破碎后特別是粉磨后，其粒度減小，表面積增大，有利于提高物理作用的效果和化學(xué)反應(yīng)速度，提高固體物料混合的均化效果，為烘干、運輸、混合、儲存等操作創(chuàng)造條件。第四頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五因處理物料的尺寸大小不同，可大致上將粉碎分為破碎和粉磨兩類處理過程

第五頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五6.1.1.3粉碎比若物料破碎前的平均粒度為D，粉碎后的平均粒度為d，則D/d被稱為平均粉碎比，或稱為破碎比、粉碎度。用i表示平均粉碎比，則有數(shù)學(xué)表達式

i=D/d第六頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五破碎機的平均粉碎比一般都小于公稱粉碎比，前者約為后者的70%～90%。粉碎比是衡量物料粉碎前后粒度變化程度的一個指標，也是粉碎設(shè)備性能的評價指標之一。一般破碎機的粉碎比為3～30;粉磨機的粉碎比為500～1000或更大。第七頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五6.1.2.1粉碎級數(shù)幾臺粉碎機串聯(lián)起來的粉碎過程稱為多級粉碎，串聯(lián)的粉碎機臺數(shù)稱為粉碎級數(shù)。在此情形下，原料粒度與最終粉碎產(chǎn)品的粒度之比稱為總粉碎比。i0=i1*i2*….in=D/d(n)即多級粉碎的總粉碎比為各級粉碎機的粉碎比之乘積

第八頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五例6.1在水泥生產(chǎn)中，石灰石的二級破碎，常用、一級PEF600×900，最大進料粒度

480mm，出料粒度75～200mm，二級直徑1250×1000反擊式破碎機，最大進料粒度100mm，出料粒度小于20mm，求i1、i2、i總。解：i總一480/20=24il=480/100=4.8i2=100/20=5第九頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五6.1.2.2粉碎流程第十頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五凡是從破碎機卸出的物料全部作為產(chǎn)品，不帶分級設(shè)備的粉碎流程稱為開路（或開流）流程(圖6.1(a)及(b))，其優(yōu)點是簡單、設(shè)備少、揚塵點也少，缺點是要求粉碎產(chǎn)品粒度較小時，粉碎效率較低,產(chǎn)品中會存在部分粒度不合格的粗顆粒物料。第十一頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五帶有分級設(shè)備的（如檢查篩分、選粉機等）流程稱為閉路（或圈流）流程(圖6.1(c)及(d》。該流程的特點是從粉碎機中卸出的物料須經(jīng)分級設(shè)備，粒度合格的顆粒作為產(chǎn)品，不合格的粗顆粒作為循環(huán)物料重新返回粉碎機中再進行粉碎。粗顆粒回料質(zhì)量與該級破碎（或粉磨）產(chǎn)品質(zhì)量之比稱為循環(huán)負荷率。檢查篩分（或選粉設(shè)備）分選出的合格物料質(zhì)量與進該設(shè)備的合格物料總質(zhì)量之比稱為篩分效率（或選粉效率）。第十二頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五6.1.3強度材料的強度是指其對外力的抵抗能力，通常以材料破壞時單位面積上所受的力來表示。按受力破壞的方式不同，可分為壓縮強度、拉伸強度、扭曲強度、彎曲強度和剪切強度等。第十三頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五6.1.3.1理想強度原子或分子間的引力源于原子或分子間的化學(xué)鍵如共價鍵、金屬鍵、離子鍵等，原子或分子間的斥力為原子核間的排斥力。引力和斥力的作用使原子或分子處于平衡位置，理想強度就是破壞這一平衡所需要的能量，即第十四頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五材料結(jié)構(gòu)非常均勻、沒有缺陷時的強度稱為理想強度。此時原子或分子間的結(jié)合力是相當(dāng)大的。原子或分子間作用力與它們之間距離的關(guān)系見圖6.2。第十五頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五6.1.3.2實際強度第十六頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五當(dāng)材料有一長軸長度為2a的橢圓形缺陷裂

縫，由Griffth理論可得實際斷裂的強度為

由上式可知顆粒強度與顆粒內(nèi)原生裂紋長度的平方根成反比。每次破碎總是較長的原生裂紋擴展，而剩下是短的。所以隨著破碎次數(shù)增多，即顆粒粒度減小，顆粒內(nèi)的原生裂緞長度減小，隨著粒度的減小，顆粒實際強度就會增加。第十七頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五6.1.4硬度硬度表示材料抵抗其他物體刻劃或壓人其表面的能力，也可理解為固體表面產(chǎn)生局部變形所需的能量，這一能量與材料內(nèi)部化學(xué)鍵強度以及配位數(shù)等有關(guān)。第十八頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五硬度的測定方法有刻劃法、壓入法、彈子回跳法及磨蝕法等，相應(yīng)有莫氏硬度（刻劃法）、布氏硬度、韋氏硬度和史氏硬度（壓入法）及肖氏硬度（彈子回跳法）等。第十九頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五一般的無機非金屬材料的硬度常用莫氏硬度來表示，材

料的莫氏硬度分為10個級別，硬度值越大意味著其硬度越高

第二十頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五6.1.5易碎性物料粉碎的難易程度，稱為易碎性。易碎性與物料的強度、硬度、密度、結(jié)構(gòu)、水分、表面情況及形狀等有關(guān)。易碎性通常用易碎性系數(shù)表示，又稱相對易碎性系數(shù)。相對易碎性系數(shù)Km是指采用同一臺粉碎機械在同一物料尺寸變化條件下，粉碎標準物料的單位電耗Eb(J/t)與粉碎風(fēng)干狀態(tài)下該物料的單位電耗E(J/t)之比。第二十一頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五水泥工業(yè)中，一般選用中等易碎性的回轉(zhuǎn)窯水泥熟料作為標準物料，取易碎性系數(shù)為1。物料的易碎性系數(shù)越大，越易粉碎。同一臺粉碎機械的在粉碎不同物料時的生產(chǎn)能力與物料的易碎性系數(shù)有如下關(guān)系：國家標準GB9964-88《水泥原料易磨性試驗方法》規(guī)定了球磨機易磨性的試驗方法。該法原理：物料經(jīng)規(guī)定的球磨機研磨至平衡狀態(tài)后，以磨機每轉(zhuǎn)生成的成品量計算粉磨功指數(shù)Wi(Bond粉碎功指數(shù))。所得的W．值越小，則物料的易碎性越好；反之亦然第二十二頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五6.2粉碎功耗理論6.2.1經(jīng)典粉碎功耗理論6.2.2新近粉碎功耗理論第二十三頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五經(jīng)典粉碎功耗理論

Lewis公式

Ritttinger定律——表面積學(xué)說Kick定律——體積學(xué)說

Bond定律——裂紋學(xué)說

第二十四頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五新近粉碎功耗理論田中達夫粉碎定律比表面積增量對功耗增量的比與極限比表面積和瞬時比表面積的差成正比。Hiorns公式英國的Hiorns在假定粉碎過程符Ritttinger定律及粉碎產(chǎn)品粒度符合RRB分布的基礎(chǔ)上，設(shè)固體顆粒間的摩擦力為k第二十五頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五超細粉通常指顆粒直徑1微米以下的微粉，它介于宏觀物體和微觀粒子之間，除了兼有宏觀物體和微觀粒子的一些固有性質(zhì)外，還具有自身的特殊性，如表面效應(yīng)和體積效應(yīng)。主要表現(xiàn)在吸附、催化、擴散、燒結(jié)等性質(zhì)及一系列光、電、磁、熱等特性與宏觀物體顯著不同，6.2.3粉碎極限第二十六頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五物料越細時，單位能量所能產(chǎn)生的新表面積越小，即越難粉碎由微觀機械力化學(xué)基本理論可知：粉碎特別是超細粉碎已并非一簡單的粗粒變細粒的過程，而是一個粉碎與團聚的復(fù)雜過程。一方面，機械作用導(dǎo)致物料顆粒的粒度減小，比表面積增大；另一方面，機械作用也促進物料顆粒的聚結(jié)，從而增大表觀粒度，減小比表面積。因此，可以認為超細粉碎過程是一個粉碎與團聚的可逆過程；當(dāng)這種正反兩個過程的速度相等時，便達到粉碎平衡，顆粒尺寸達到極限值。進一步延長粉碎時間時，由于這時的機械力已不足以抗衡物料更高的斷裂強度，只能用于維持粉碎平衡，并促進小顆粒的“重聚”，于是，“逆粉碎”現(xiàn)象出現(xiàn)，如下圖所示第二十七頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五第二十八頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五6.3粉碎方法和粉碎分類機械粉碎按施加外力的方法不同，可以歸納為左圖的幾種方法第二十九頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五6.3.1.1擠壓法(圖6.6(a))擠壓粉碎是粉碎設(shè)備的兩個工作面對物料施加擠壓作用，物料在相對緩慢的壓力作用下發(fā)生粉碎。因為壓力作用較緩慢和均勻、故物料粉碎過程較均勻。這種方法適用于破碎大塊硬質(zhì)物料，通常多用于物料的粗碎。擠壓磨、顎式破碎機等均屬此類粉碎設(shè)備。第三十頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五6.3.1.3研磨、磨削法(圖6.6(c))物料在兩個相對滑動的工作面之間，或在研磨體間的摩擦作用下被粉碎。研磨和磨削是靠研磨介質(zhì)對物料顆粒表面的不斷磨蝕而實現(xiàn)粉碎的，本質(zhì)上屬于剪切摩擦粉碎；多用于小塊物料的粉磨。振動磨、攪拌磨以及球磨機的細磨倉等都是以此為主要原理的。第三十一頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五6.3.1.4劈裂法(圖6.6(d))物料在楔形工作體的作用下受拉應(yīng)力的作用而被粉碎，用于粉碎脆性物料。齒輥破碎機利用這種方法。第三十二頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五6.3.1.2沖擊法(圖6.6(b))物料在瞬間受到外來的、足夠大的沖擊力作用而被粉碎。沖擊粉碎包括高速運動的粉碎體對被粉碎物料的沖擊和高速運動的物料向固定壁或靶的沖擊，適用于粉碎大中塊脆性物料。錘式、反擊式、沖擊式破碎機和管磨機利用這種方法第三十三頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五破碎機械的類型第三十四頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五粉磨機械的類型第三十五頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五6.3.3粉碎技術(shù)發(fā)展動態(tài)設(shè)備日益大型化以簡化設(shè)備和工藝流程采用預(yù)烘干（或預(yù)破碎）形式組成烘干（破碎）粉磨聯(lián)合機組。磨機與新型高效分離設(shè)備和輸送設(shè)備相匹配，組成各種新型的干法閉路粉磨系統(tǒng)，以提高粉磨效率，增加粉磨功的有效利用率。采用電子定量喂料秤-X熒光分析儀-電子計