破碎的物理学原理与工艺流程

《破碎的物理学原理与工艺流程》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、破碎的物理学原理与工艺流程破碎物理学原理粉碎物理学是在传统的粉碎原理———岩石的机械力学基础上发展起来的，视野更加开阔，对生产的指导意义更加突出。在传统的粉碎原理中，岩石的机械力学主要考虑两个方面：一是岩矿的物理性质（岩石的结构和构造、孔隙度、含水率和硬度、密度、容重及碎胀性）与其被粉碎的难易程度的关系；二是岩矿在外力作用下，因其性质和载荷大小、速度的不同，发生弹性形变和塑性形变直至粉碎的相关规律。粉碎物理学则大大地扩大了其研究的范围，也更逼近于粉碎的实际过程。主要方面有：单颗粒粉碎与料层粉碎，选择性破碎，粉碎极限等。1.单颗粒粉碎单颗粒粉碎是

2、粉碎技术的基础。1920年格里菲思提出了强度理论。在理想情况下，如果施加的外力未超过物体的应变极限，则物体又会恢复原状而未被破碎，但由于固体物料内部存在着许多细微裂纹，将引起应力集中，致使裂纹扩展。这一理论一直统治着固体单颗粒粉碎机理的研究。舒纳特于20世纪80年代中期，归纳了应力状态与颗粒的关系，如图1-9所示，并指出，有关材料特性可分为两类：第一类是作为反抗粉碎阻力参数，第二类是应力所产生的结果参数。这两类参数不是从熟悉的材料特性（如弹性模数、抗拉强度、硬度等）引导出来的，它们包括有：（1）阻力参数：颗粒强度、断裂能、破碎概率、单面表面的反

3、作用力、被破碎块的组分、磨碎阻力。（2）结果参数：破裂函数（破碎产物的粒度分布）、表面积的增大、能量效率；材料特性与被粉碎物料结构及载荷条件———物料种类、产地和预处理方法；颗粒强度、形状、颗粒的均匀性；载荷强度、载荷速度、载荷次数、施加载荷的工具形状和硬度、湿度等。舒纳特等人对此进行了较全面的研究，推进了单颗粒粉碎理论的发展。2.料层粉碎料层粉碎有别于单颗粒粉碎。单颗粒粉碎是指粒子受到应力作用及发生粉碎事件是各自独立进行的，即不存在粒子间的相互作用。而料层粉碎是指大量的颗粒相互聚集，彼此接触所形成的粒子群受到应力作用而发生的粉碎现象，即存在粒

4、子间的相互作用。料层粉碎与单颗粒粉碎物料数量的界限，依据阿齐兹（Aziz）的研究，体积中的固体容积百分率为10%时，则表现为单颗粒粉碎行为，超过45%则为料层粉碎行为，依据舒纳特等人的研究，在容器内进行料层粉碎应消除器壁效应的影响，当物料中最大颗粒粒径为Dmax，容器直径为D，料层高度为h时，必须满足下列条件：D/Dmax>10;h/Dmax>6;h/D<1/3依据李去龙的研究，只有料层厚度大于6时才符合料层粉碎的定律。3.粉碎极限随着矿物加工工业向精细化方向发展，对于产品粒度的要求在一些工业部门已达到微粒和超微粒的粒度范围。到底机械粉碎方式能

5、达到多细，近几年一些学者提出了粉碎极限的问题，这也属粉碎物理学的一个新领域。众所周知，能够独立存在并保持原物质性质（化学性质）的最小微粒是分子。因此，我们能够将某固体物质（如某矿物）分割成的最小颗粒极限粒度是该物质分子的大小。用机械方法缩小颗粒的粒度，假设达到了粒子粒度的终点，则称之为粉碎的极限粒度。这个极限粒度的大小决定于该矿物的晶体晶格结构和结构阻力。根据计算，石英的粒度大约在10A~10A（0.001um~0.01um）范围以下，按表面积计算，超过了6*106cm2/cm3~6*103cm7/cm3的范围。高登（Gaudin）的计算，石英

6、的单位晶体的值为0.0005um。这些值，应该说是限定的粉碎绝对极限粒度。由于现代粉碎手段的限制，至今人们还不可能获得达到粉碎极限粒度的产品，而只能获得10倍甚至100倍于它的粒度，如1um~0.1um，已是很困难的了。如磨矿，有人将磨矿时间延长到100h以上，所获得的产品细度降低不大，甚至于某些矿物随着磨矿时间的延长，产品粒度反而变粗。因此，这里存在着一个粉碎实际极限粒度。依据一些学者的研究，其原因在于：（1）现有的任何一种粉碎设备，由于其性能本身的限制，其破碎（磨碎）比是一定的，因此，要使其超出粉碎实际极限是困难的。（2）任何现有的粉碎设备

7、，其输入的能量及能量利用率是一定的，而粉碎的效果取决于该设备依次粉碎能量的大小和能量利用率，延长粉碎时间，增加的是累积能量，而累积能量的大小并不是粉碎的决定性因素。（3）随着颗粒粒度的减小，表面能增大，导致颗粒的聚合力（内聚力或粘着力）增加，从而形成粒度减小与聚合的动力平衡粒度；在粉碎过程中，晶体表面的错位和晶体结构上的明显错位，引起机械化学上的变化，如石英表面形成非晶形膜，方解石变成霞石等；颗粒的破碎阻力增大，一次粉碎所需的粉碎能量显著增大，从而导致粉碎能量的分散。（4）在批量磨矿中，随着试验的延长，粗细颗粒的比例发生变化，残余粒会阻碍细粒获

8、得足够的粉碎能量，而细粒又会对残余粒产生保护效应。由此可见，要实现超细粉碎使产品尽可能达到粉碎极限粒度，关键在于提高一次粉碎的局部应力，即一次粉碎输入