惯性圆锥破碎机在粉体工程领域中的应用前景.doc

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1、惯性圆锥破碎机在粉体工程领域中的应用前景唐威（北京矿冶研究总院，北京，100160）摘要：本文总结了现有的粉碎理论，从物料破碎机理出发，对“料层粉碎”进行了研究，分析了破磨成本与入磨粒度的关系，简述了惯性圆锥破碎机的结构特点和工作原理。该机不仅破碎比大，产品粒度细而均匀，粒型为立方体，调节破碎机参数能使某粒级段的产率最大，而且破碎产品机械铁污染小，单位电耗低，能破碎任何硬度的脆性物料，十分适合于粉体生产的破碎工序。关键词：惯性圆锥破碎机；多碎少磨；粉体生产1理论研究1.1粉碎理论国际粉碎领域存在

2、三个著名的粉碎理论，即面积说、体积说和裂缝说，由于历史条件和科研手段的限制，这些传统的破碎理论都是建立在动力学、平衡态、连续渐变过程和稳定过程基础上的，在此基础上开展了粉碎物理学和粉碎功耗的理论研究。但实际上物料内缺陷的分布是随机的，粉碎过程是不连续、突变、不可逆、非线性、离散的开放系统，随着科学技术的发展，粉碎理论的研究已向多领域和交叉学科方向扩展，数学、物理学、材料力学的研究成果被应用于粉碎理论研究中。1）粉碎机械学。研究机构设计、工作原理、机械结构、结构参数对破碎效果的影响。在理论研究的基

3、础上研制出新型破碎机。2）粉碎物理学。从研究被破碎物料在外力作用下破碎规律的基础上，开展研究范围，研究单颗粒破碎、料层粉碎、选择性破碎及粉碎极限等。3）粉碎功耗学。研究粉碎过程的输入功与破碎前后物料潜能变化的关系。三个著名的粉碎理论面积说、体积说和裂缝说从不同侧面揭示粉碎过程中能耗与破碎效果的关系。在此基础上，通过分析物料破碎的突变行为，定性地阐述物料破碎的过程及能耗关系，并定量给出破碎过程中的功耗状态方程式。4）粉碎动力学。研究被破碎物料粒度减小与时间的关系，揭示粉碎过程输入和输出的动力学关系

4、。通过非线性动力学研究，阐明物料粉碎过程中的失稳和稳定性。5）分形技术。分形技术更好地反映了破碎的本质，矿石和天然砂等基本符合分形规律。利用分形理论通过对矿石破碎颗粒表面分形维数Ds与功耗三理论的研究，进一步揭示了破碎功耗的规律。6）突变理论。针对物料粉碎过程的不连续、突变、不可逆、非线性、开放系统等显著特点，运用突变理论和耗散结构研究物料粉碎过程，将物料破碎机理推进到非线性热力学和非线性动力学范畴。通过物料粉碎的非线性不可逆过程热力学来阐明物料粉碎过程中旧结构破坏和新结构产生这一行为的物理本质

5、。7）离散数学。应用离散单元法能方便地研究和模拟破碎机不同形状磨损件在不同工作条件下的磨损状态和规律，分析获得的数据可用于破碎机结构和工艺参数的优化。1.2破碎机理物料破碎是矿物及土石质原料加工必不可少的工艺过程，这个过程是用外力（人力、机械力、电力、化学能、原子能等）施加于被破碎物料上，克服物料分子间的内聚力，使大块物料分裂成若干小块。破碎的目的是：达到合格产品粒度，为下道工序提供原料；使物料中有用成分解离，为选别的除杂提纯创造条件；增加原料的比表面积。在工业上主要是利用机械力来破碎。机械力破

6、碎的方法有如下几种：压碎、劈碎、折断、磨碎、冲击破碎。压碎是将物料置于两个破碎表面之间，施加压力后，物料因压应力超过其抗压强度极限而破碎。劈碎是用一个平面和一个带有尖棱的工作表面挤压物料时，物料将沿力作用线的方向劈裂。劈裂的原因是由于被劈裂平面上的拉应力达到或超过物料拉伸强度极限，物料的拉伸强度极限比抗压强度极限小很多。折断是物料受弯曲作用而破坏，被破碎的物料就是承受集中载荷的两支点或多支点梁，当物料内的弯曲应力达到物料的弯曲强度极限时，物料即被折断。磨碎是物料与运动的表面之间受一定的压力和剪切

7、力作用后，其剪应力达到物料的剪切强度极限时，物料即被磨碎。磨碎的效率低，能量消耗大。冲击破碎是物料受冲击力而破碎。它的破碎力是瞬时作用的，其破碎效率高，破碎比大，能量消耗少。任何一种破碎机都不能只用某一种方法进行破碎，一般都是由两种或两种以上的方法联合起来进行破碎的，例如压碎和折断，冲击和磨碎等。物料的破碎方法主要是根据物料的物理机械性质，被破碎物料的尺寸、形貌和所要求的破碎产品粒度来选择。物料分为坚硬物料、中等坚硬物料和软物料；也可分为粘性物料和脆性物料。根据物料的物理性质，物料的抗压强度最大

8、，抗弯强度次之，抗磨强度再次之，抗拉强度最小。对于坚硬物料最好采用压碎、劈碎和折断（弯曲）的破碎方法，而对粘性物料则采用压碎和磨碎方法破碎，脆性物料和软物料采用劈碎和冲击破碎的方法为宜。随着耐磨材料质量的提高和使用寿命的增长，对于硬而脆的物料也可以采用冲击破碎的方法。1.3料层粉碎合理组织破碎的原则如下：1）物料应承受在料层的不同方向局部负载所形成的体积压力；2）为了在晶体和晶体边缘同时造成应力，物料应反复多次承受包括剪切、弯曲和扭转因素在内的组合负载；3）负载应具有最大峰值的脉冲；4）适应缺陷