部分碎矿磨矿与分级.ppt

第二部分 碎矿磨矿与分级,绪论：一、矿物、矿石的概念 1.矿物、矿石的概述矿物：地壳中具有固定化学组成和物理性质的天然化合物或自然元素。地球的外壳是由岩石组成的，岩石是由矿物组成的。有用矿物：能够为人类利用的矿物。脉石矿物：在矿石中，目前工业上尚不能利用的一些矿物。矿石：含有有用矿物的矿物集合体，其中有用成分在现代技术经济条件下能够回收加以利用。矿床：在地壳或地表上矿石大量积聚具有开采价值的区域。,2.矿石的分类 矿石的种类很多，除了金属矿石和非金属矿石之分外，在金属矿石中还按金属存在的化学状态分成硫化矿石、氧化矿石和混合矿石。当矿石中只含有一种有用金属时，称为单金属矿石；含有两种以上金属时，称为多金属矿石。,元素赋存状态：元素赋存状态是指元素在工业固体原料、产物中的存在形式及其在各组成物相中的分配比例，其主要有独立矿物、类质同象及吸附等三种形式。矿物单体解离度：矿石经过破碎和磨矿后，呈单矿物从矿石其它组成矿物中分离出来的颗粒称为单体；未被解离成单矿物颗粒而呈两种或多种矿物连生在一起的，称为连生体。某种矿物解离为单体的程度就称之为该矿物的单体解离度，以该矿物单体颗粒的重量百分比或体积百分比来表示。,矿物嵌布特征：矿物嵌布特征是指矿物的颗粒大小、形状、与脉石矿物的结合关系以及空间分布特征。为使矿物嵌布特征的研究结果对选矿具有更明确的指导意义，常结合矿物在工艺流程中的状况，将矿物嵌布特征划为不同的分选类型解离度：矿石经过破碎和磨矿后，呈单矿物从矿石其它组成矿物中分离出来的颗粒称为单体；未被解离成单矿物颗粒而呈两种或多种矿物连生在一起的，称为连生体。某种矿物解离为单体的程度就称之为该矿物的单体解离度，以该矿物单体颗粒的重量百分比或体积百分比来表示。在选矿工艺加工过程中，它们联合在一起同时作用于工艺流程，尤其是对碎矿、磨矿阶段的影响更为突出。,二、选矿的目的和任务 1、选矿的目的：从矿山开采出来的矿石，一般品位都比较低，为了满足下一步处理的要求，在冶炼之前就需要用选矿的方法，将脉石和有用矿物分开，使金属品位提高，得到适于冶炼或其它部门要求的原料。矿石中往往都含有几种有用成分，为了最充分利用矿产资源，必须尽可能的将它们分别回收，选出符合要求的单独精矿。此外，矿石中除了有用成分外，常含有有害杂质，在冶炼中，这些有害杂质常常会影响金属的质量，因此必须在冶炼前去除有害杂质。选矿的任务：分离有用矿物和脉石，把共生的有用矿物尽可能的相互分离成单独的精矿，除去有害杂质，充分合理的利用矿产资源。,三、选矿过程和选矿方法 1.选矿方法 根据不同的矿石类型和对选矿产品的要求，在实践中可采用不同的选矿方法。常用的选矿方法有重选法、磁选法、电选法和浮选,其中浮选法应用最广。重选法广泛地应用于黑色、有色、稀有金属和煤的分选；磁选法多用于黑色金属和稀有金属的分选，也可用于从非金属矿物原料中除去含铁杂质，还可用于净化生产、生活用水以及重介质选煤中磁铁矿的回收；电选法用于有色金属矿石和稀有金属矿石、黑色金属(铁、锰、铬)矿石的分选，还用于非金属矿石(如煤粉、金刚石、石墨、石棉、高岭土和滑石等)的分选；浮选法可用金属及非金属矿物的分选。此外，还有光电选矿法、化学选矿法及其他特殊选矿法。各种选矿方法有时单独使用，有时是几种方法的联合应用。,2.选矿过程 矿石的选矿处理过程是在选矿厂中完成的。不论选矿厂的规模大小，一般都包括以下三个最基本的工艺过程：矿石分选前的准备作业:包括原矿的破碎、筛分、磨矿、分级等工序本过程的目的是使有用矿物与脉石矿物单体分离，使各种有用矿物相互间单体解离为选矿分离创造适宜的条件.分选作业:借助于各种选矿方法将有用矿物同脉石分离，并使有用矿物相互分离,富集获得最终选矿产品.分选后产品的处理作业:包括各种精矿、中矿、尾矿产品的脱水，浓缩、过滤、干燥和洗水澄清循环复用等。,三、选矿过程和选矿方法,粒度及粒度表示方法,粒度分析方法,实验室常用的筛分设备,筛分及基本理论,1、规则颗粒的粒径：如颗粒是理想的规则几何体，用13个特征长度准确地描述其形状及大小。2、非规则颗粒的粒径：用一个长度量纲名义直径或标准直径表示，名义直径dn通常采用的有四种名义直径：轴径、当量球径、当量圆径、统计直径。,1.1 粒径与粒度,轴径是指颗粒的特征线段的算术或几何平均值。二轴平均径：平面团形长径和短径的算术平均值 db(L+b)/2 三轴平均径：立体图形三维尺寸的算术平均值 dc(L+b+h)/3,1.1 粒径与粒度,（2）当量球径是指与颗粒同性质的球体直径 体积直径：（V为颗粒实际体积）面积直径：（S为颗粒的表面积）自由降落直径：,1.1 粒径与粒度,（3）当量圆径是指与颗粒的投影轮廓同性质的团的直径。,1.1 粒径与粒度,加权的算术平均值：,加权的几何平均值：,加权的调和平均值：,中位数：以混合料各粒级累计质量百分数对粒级作图，占混合料质量一半时所对应的颗粒尺寸。,1.1 粒径与粒度,1.2 粒度分析方法 粒度分析是一种技术操作它的任务是测定碎散物料的粒度特性。选矿工程中常用的有以下三种：1)筛分分析法此法是利用筛孔大小不同的一系列筛子对散料筛分，n层筛子可把物料分成(n+1)个粒级，各粒级的上、下限粒度通常就取相应筛子的筛孔尺寸。筛分分析法广泛用于测定0.04-100mm 散粒的粒度组成，更大粒度的物料也可编制更大筛孔的筛子，但对于小粒度的物料，一是制作相应筛孔的筛子较困难，二是很难筛得充分。一般干筛的分级粒度最小至0.1mm。0.04-100mm 物料须用湿筛。筛分分析法的特点是设备简单，易于操作，但筛析结果受颗粒形状和筛分时间的影响较大。,2)水力沉降分析法此法是利用水力分析装置，根据不同粒度的颗粒在水介质中沉降速度不同而分成若于粒级。该法适用于测定 l-75m 细粒物料的粒度组成，其特点是不像筛分分析法那样严格按颗粒几何尺寸分级，而是按沉降速度分级。因水力沉降过程受颗粒密度和形状的影响，密度大的小颗粒与密度小的大颗粒有可能进入同一个粒级。3)显微镜分析法此法是利用显微镜观察微细颗粒的大小和形状，适用于 0.1-50m的物料，可检查分选产品或校正水力沉降分析结果，也可研究矿石的结构其主要特点是直观。4)激光粒度分析法,1.2 筛分分析 1.2.1 筛分工具 1.标准筛 标准筛是一套筛孔尺寸大小有一定比例的、筛孔边长及筛丝直径均按有关标准（21/2美国、英国、加拿大；101/10法国、前苏联等）制造的筛子使用时将各个筛子按筛孔大小从上至下顺序叠放，上层筛孔大，下层筛孔小各筛子所处的层位次序称为筛序。每两个相邻筛子筛孔尺寸的比值称为筛比。有的标准筛确定一系列筛子中的某个筛子作为基准筛，简称基筛。标准筛都有筛底和筛盖，分另别用以收集筛下产品和防止物料溅失。,2.非标准筛 非标准筛并非是随意制作的筛子，对某些主要特征一般都作出规定。如煤炭工业规定筛孔尺寸依次为100mm、50mm、25mm、13mm、6mm、3mm、0.5mm，必要时可以增减筛孔尺寸。很显然，标准筛是用于细物料的筛分，而非标准筛是用于粗物料的筛分。,1.2.2 筛分试验 筛分试验按筛分物料粒度的大小分为大筛分与小筛分，大筛分使用非标准筛，小筛分使用标准筛；按筛分时是否使用水介质促进筛分的进行又分为干筛与湿筛。因大粒度物料容易筛分，当试料水分与含泥量较大时，可以先晾晒，因此，大筛分一般采用干筛。对于小筛分，当试料水分与含泥量较小且要求不甚严格时，可采用干筛，否则宜采用湿筛。,筛分试验所用试样的重量与试样的粒度有关，见表1-1-2表1-1-2 试样量与粒度关系表,筛分时间对筛分结果有较大的影响，衡量筛分是否完全的方法是，采用人工筛分，如果1分钟内所得筛下物料量小于筛分前筛上物料量的1%，则认为筛分完全，否则重筛。筛分试验后各粒级的重量和与原试样重量的差值，不得超过原试样的重量的1%-2.5%，否则重做。,1.3筛分及基本理论(粒度特性曲线和粒度特性方程式)1.3.1 粒度特性曲线,累积粒度特性曲线有如下用途：可确定任何指定粒度的相应累积产率；或由指定的累积产率查得相应的粒度。可求出任一粒级(d1-d2)的产率，它等于粒度 dl 及 d2 所对应的纵坐标的差值。由曲线的形状可大致判断物料的粒度组成情况。对于正累积的粒度特性曲线，若曲线向左下角凹进，表明物料中细粒级含量多；若曲线向右上角凸起，说明粗粒级含量多；若曲线近似直线，则表示粗、细粒度分布均匀。,图 1-1-3 是根据表1-1-3 绘制的半对数累积粒度特性曲线，因处，故曲线的左端不能画到粒度为零处。图1-1-4 是根据表1-1-3 绘制的全对数负累积粒度特性曲线，因纵坐标也采用了取对数处理，曲线已直线化了，这样便于求出该直线的斜率和截距，进而将曲线用数学方程式表示出来，借此确定颗粒粒度在物料中的分布规律。,独立筛分,准备筛分,预先筛分与检查筛分,脱水筛分,脱泥筛分与脱介筛分,选择性筛分,1.独立筛分 当筛分产品作为最终产品供给用户使用时，称为独立筛分，如煤、铁矿石和建筑石料的筛分。2.准备筛分 当筛分是为分选作业提供不同粒级的入选矿物时，称为准备筛分，如重选及磁选前的矿物筛分。3.预先筛分与检查筛分 当筛分作业和破碎作业配合进行时称为辅助筛分。若用在破碎前把合格粒级预先筛出叫预先筛分：若用在破碎后以控制破碎产品的粒度则叫检查筛分。预先筛分有时也称为准备筛分。许多情况下，一个筛分作业能同时起预先筛分和检查筛分的作用.,4.脱水筛分 将伴有大量水的碎散物料(如渣浆、泥浆、矿浆等)作为筛分原料，以脱除其中液相为目的的筛分称为脱水筛分。例如湿法选矿或选煤生产，都需要在水介质中进行，精、尾矿(煤)中含有大量的水，脱水筛分一方面可以提高产品质量，便于贮存和运输等，另一方面可以回收水，以便循环使用。5.脱泥筛分与脱介筛分 为达到一定的工艺目的，将碎散物料或伴水的碎散物料作为筛分原料，脱除其中细粒的筛分，称为脱泥筛分或脱介筛分。例如，在重介质选煤时，为了减轻煤泥对介质系统的污染，在煤进入重介质分选机前所进行的脱泥筛分；在跳汰选煤时，为降低洗水粘度，提高细粒煤的分选效率，在煤进入跳汰机前的脱泥筛分.,6、选择性筛分,通常，筛分是将碎散物料按几何尺寸(粒度)进行分离的，但在某些情况下，筛分可将散料按质量分离，如选矿或选煤生产中按品位或灰分分离，这种筛分称为选择性筛分。例如，一些铁精矿再磨循环中的细粒筛分就有选择性筛分的作用，通过细筛能提高铁精矿品位；在以含黄铁矿为主的高硫煤中，硫分大部分集中在大块煤内，通过筛分可将硫分除去；在某些煤矿，块煤灰分与末煤灰分不同，通过筛分可降低某一筛分产品的灰分；很多种煤块的脆性比混杂其中的矸石块脆性大，用滚筒碎选机边破碎边筛分，就能使低灰分的筛下物和高灰分的筛上物分离,2.1.3 筛分机械的类型及其主要特点,筛分机械按筛面的结构形式和运动形式，将其分为以下几种类型。1固定筛 2滚筒筛 3振动筛 4其他筛分机,筛分过程,碎散物料的筛分过程，可以看做由两个阶段组成：一是小于筛孔尺寸的细颗粒通过粗颗粒所组成的物料层到达筛面，简称穿层或分层；二是细颗粒透过筛孔成为筛下物，简称透筛，同时粗颗粒也排出筛面成为筛上物。为此，物料和筛面之间必须存在相对运动，使粗粒层经常处于松散状态，便于细颗粒穿过粗颗粒之间的空隙，促使细颗粒透筛。同时对筛面上的物料层必须有一定的输送能力。,实践表明：物料粒度小于筛孔3/4的颗粒，很容易通过粗粒物料形成的间隙，达到筛面，到达筛面后很快透过筛孔，这种颗粒称为易筛粒。物料粒度大于筛孔3/4的颗粒，通过粗粒物料形成的间隙比较困难，这种颗粒的直径愈接近筛孔尺寸，它透过筛孔的困难程度就愈大，这种颗粒称为“难筛粒”。物料在筛分过程中通过筛孔的速度取决于颗粒直径与筛孔尺寸的比值。,2.2.1 颗粒透筛的概率 假定直径为 d 的单个球形颗粒在重力作用下向水平布置的筛面自由落下，筛丝直径为a，方形筛孔的边长为L(Ld),如图1-2-3 所示。如果颗粒能够透过筛孔，则必须是球形颗粒的中心位于图中的阴影面积(L-d)2 之内，否则，它将碰到筛丝被弹回。而整个过程(可称为事件 A)发生在面积(L+a)2 之内。不难想像，颗粒透过筛孔的概率P(A)(又称或然率)与面积(L-d)2成正比，与面积(L+a)2成反比，即：p=(L-d)2/(L+a)2通过概率可以证明d0.75L难筛粒。,2.2 筛分过程,2.2.2 筛分效率筛子有两个重要的工艺指标：一个是它的处理量，它是表明筛分工作的数量指标；另一个是筛分效率，它是表明筛分工作的数量指标。所谓筛分效率，是指实际得到的筛下产物重量与入料中所含粒度小于筛孔尺寸的物料的重量之比。,2.2.3 倾斜筛面的筛分粒度,相对水平面倾斜安装的筛面称为倾斜筛面，筛面与水平面的夹角称为筛面倾角。倾角的大小与筛子的生产率和筛分效率有密切的关系，倾角大，料层在筛面上向前运动的速度就快，生产率就大；但这样使物料在筛面上停留的时间缩短，减少了颗粒透筛机会，降低了筛分效果。,2.2.4 颗粒平行于筛面运动时的速度,颗粒平行于筛面运动时的速度是指相对速度。产生这种相对速度的缘由可能是物料运动而筛面不动，如固定筛；也可能是物料不怎么运动而主要是筛面运动，如滚筒筛和摇动筛。,颗粒运动轨迹方程式为：y=xtan+gx/(2v2cos)颗粒中心在O1点上的坐标为：x1=Lcos-1/2(cos+sin)y1=Lcos-1/2(cos-sin)vL-d/2(1+tan)g/d(cos+sintan)0.5当=0时，v(L-d/2)(g/d)0.5 接近筛孔大小的难筛粒，令d=L v 50（d)0.5由于筛面上发生的现象很复杂，在调整筛子时，只能用试验方法确定物料沿筛面最适宜的运动速度。,筛分顺序,筛分流程可以分为：由粗到细的流程，由细到粗的流程以及联合流程。第一种流程的优点是：1)筛面的磨损较小，虽然全部物料及其中的最大块加到筛孔最大的筛面上，但这个筛面往往由钢棒组成，不易磨损，并可保护下面的细孔筛网；2)细级别的物料筛分效率较高，因为加到细孔筛面上的物料数量较少；3)粗级别的物料在筛分过程中的破碎现象较少，因为粗级别的物料很快地从筛分过程中分出，这一点对煤的筛分具有重要意义；4)由于筛面是多层重叠的，所以筛分装置的布置比较紧凑。,第二种流程的优点：检修方便，容易观察各层筛面的工作情况；除此以外，各筛分级别可以沿整个筛面长度分别排出但是，缺点：1)筛面的磨损很快，筛分效率较低，因为全部物料都加到筛孔最小的筛面上；2)脆性物料的大块可能在筛面上破碎。,原料性质,筛子性能,含水率,含泥量,粒度特性,密度特性,筛面运动形式,筛面结构参数,操作条件的影响,1.物料性质的影响,1)含水率,2）含泥量如果物料含有易结团的混合物，即使水分含量很少，筛分也会较困难。,3)粒度特性主要指原料中含有对筛分过程有特定意义的各种粒级物料含量。物料粒度特性对筛分过程的影响见下表。,4)密度特性若粗粒密度小，细粒密度大，则容易筛分，若粗粒密度大，细粒密度小，则不易筛分。,2.筛子性能的影响,1)筛面运动形式筛面运动形式关系到筛上物料层的松散度及需要透筛的细物料相对筛面运动的速度、方向、频率等，因而对分层、透筛过程均有影响。摇动筛上的物料主要是沿筛面方向滑动，在筛面法向的速度分量较小，不利于细粒透筛几种典型筛子的筛分效率大致如表1-2-5 所示。,表1-2-5 不同运动特性筛面的筛分效果,2)筛面结构参数 筛面宽度与长度一般情况下，筛面宽度决定筛子的处理能力，筛面越宽，处理能力就越大；筛面长度决定筛子的筛分效率，筛面越长，效率就越高对于振动筛，增加宽度常受到筛框结构强度的限制。通常，宽度越大，筛框的寿命就越短。目前，我国筛宽一般在 2.5m 以内，而有的国家筛宽达5.5m。,常见的筛孔形状有圆形、方形和长方形三种，依次以直径、边长和短边长来表示筛孔的尺寸。当三种筛子具有相同的筛孔尺寸时，筛下产物的粒度上限却不相同。筛下产物的最大粒度按下式计算：dmax=kL(1-2-21)式中dmax筛下产物最大粒度；L筛孔尺寸；k系数，见表1-2-6。,3操作条件的影响 对一定的筛子和筛分原料而言，操作条件主要是指给料的数量和质量。前者即筛子负荷，通常以 t/(台h)或t/(m2h)为单位，它与筛分效率的关系在前面已经论述；后者是指应保持连续和均匀地向筛子给料，其中均匀性既包括在任意瞬时的筛子负荷都应相等，也包括物料是沿整个筛面宽度上给进。此外，及时清理和维修筛面，也有利于筛分操作。,固定筛,固定筛振动筛细筛其他筛分设备,2.3 筛分机械2.3.1 筛分机械及工作原理,筛分机械,固定格筛固定条筛滚轴筛,一、固定格筛和固定条筛,二、滚轴筛,三、振动筛,振动筛是指筛筐作小振幅、高振次振动的一类筛分机械，常用来对粒度在350-0.25mm之间的碎散物料进行筛分。E=80%-90%。,双轴直线振动筛共振筛,圆运动振动筛,直线运动振动筛,惯性振动筛自定中心振动筛重型振动筛,1.惯性振动筛,入筛物料中的最大块粒度通常不超过100mm,2.自定中心振动筛,筛分物料的最大块粒度也相应提高到了150mm。,3.重型振动筛,给料的最大块粒度可达350mm,三、细筛细筛一般指筛孔尺寸小于0.4mm、用于筛分0.20.45mm以下物料的筛分设备。当原料的水分、粘性物及细颗粒的含量均较高时，一般的惯性振动筛按较小的筛分粒度进行干法筛分时常发生筛孔被堵塞的现象。为此，人们研制了各种干法细筛，这些筛子的结构原理新颖，效果显著，但结构一般较复杂。1.旋转概率筛 旋转概率筛工作时不振动，只转动筛缝比筛分粒度大得多，具有显著的概率筛分效应，故称为旋转概率筛其结构原理如图 l-2-43 所示。,旋转概率筛主要由给料、筛分和排料3个运动系统构成,分别由3台电动机驱动。如图 1-2-43 所示，给料系统主要由入料槽1、旋转轴套18、给料盘2、给料螺旋 4 和驱动装置 3 组成。物料经入料溜槽给到低速旋转的给料盘上，在给料螺旋的配合下沿给料盘径向朝外移动，到达边缘时靠重力自由落下，呈环状物料带进入下面的筛盘5，实现连续给料。,立式圆柱形筛筒5的上部通过径向筛条装有给料圆盘3，给料圆盘的周边与筛筒的内表面有一定间隙，以便使筛分原料漏下；筛筒的中部或下部装有“米”字形支撑架，筛筒通过安装在“米”字架中心和给料盘中心的一对轴承10支承在立置的曲轴4的偏心轴径处。曲轴的上部齿轮通过行星齿轮与装在给料盘上的内齿圈(三者构成减速器 2)联系；曲轴的上端和下端各装有一个轴承12，并通过轴承座支承在机壳6上。当电动机通过传动带驱动曲轴转动时，带动筛筒绕 O一O 轴线作水平面的高速圆运动，同时，由行星齿轮减速器带动给料盘和筛筒绕其几何轴线(O1一O1线)低速转动，即筛筒的运动是复合运动。为平衡筛筒作圆运动时所产生的离心惯性力，在曲轴上装有配重8。,2.立式圆筒立式圆筒筛的结构原理如右图l-2-45所示。,3.弧形筛,2.3.2 振动筛的主要部件,1筛箱(l)筛框 把筛面固定在筛框里就构成了筛箱，筛框是用型钢组合起来的结构件，对它的基本要求是具有较大的整体刚度和抗疲劳强度如图1-2-16 所示。,(2)筛面 对筛面的基本要求是：有足够的机械强度、最大的开孔率、筛孔不易堵塞。所谓开孔率，是指筛孔总面积与整个筛面面积之比。常见的筛面有筛蓖、筛板、筛网、筛片和筛布等几种。按材质可分为金属和非金属两种。筛蓖筛蓖是由平行排列的具有一定断面形状的一组蓖条直接固定在筛框横梁上而构成的筛面，因此又称为蓖条筛面或棒条筛面。常见的蓖条的形状如图 1-2-17 所示。,筛板筛板是用 A3、16Mn、16MnCr 等材料的钢板经钻孔或冲孔等加工方法制作的种筛面。筛板的厚度 h 一般是5-12 mm，筛孔尺寸 D 越大，板厚 h 也应相应增大，以保证其足够的强度。通常按公式 h=0.625D 确定。常用的孔形是圆形、方形等。如图1-2-19(a)所示。,筛网筛网是用 钢丝编织而成的筛面，筛孔一般为方形。筛网的开孔率较高，可达70%，但没有筛板牢固，寿命较短。一般用于中、细粒度筛分。筛片筛片是用圆形金属丝冷压成梯形、三角形或其它上宽下窄断面的筛条后，再经焊接或螺栓联结而成的筛面。在选煤厂，筛片的筛缝主要有0.25mm、0.5mm和0.75mm等几种，广泛应用于脱水、脱泥和脱介筛分。,筛布又称网状丝布，与筛网类似，只是丝线和筛孔都较小。在选煤厂，常用于进行煤泥或末精煤的脱水、分级、回收等。非金属筛面制作筛面的材料有聚氨酯、尼龙、涤纶等。用聚氨酯可制作各种结构、各种孔径的筛面，由于其刚度、强度均比金属低，筛条较粗，开孔率比同规格的近属筛面较低，一般不适用于制作筛孔很细的筛面；尼龙和涤纶丝线一般用于制作孔眼很小的筛布。,2.惯性激振器(1)单轴激振器,偏质轮式偏质轴式偏质轮轴式偏质块式,(2)双轴激振器 双轴激振器基本上就是两个或两组单轴激振器的组合，按照偏心质量分配方式分类的单轴激振器，都可组合成对应的双轴激振器。偏质轴式直线振动筛双轴激振器见图 1-2-25。,(3)振动电机 振动电机是把电动机和激振器合二为一的通用机电产品，用于包括振动筛在内的多种振动机械，其结构见图1-2-27。,2.3.3 筛分设备生产能力的计算1.振动筛振动筛生产能力，通常按以下经验公式计算：Q=K1K2K3K4K5K6F式中：Q振动筛生产能力（t/台h）振动筛的有效筛分面积系数；单层筛或双层筛的上层筛面=0.80.9；双层筛作单层筛使用时，下层筛面=0.60.7；作双层筛使用时，下层筛面=0.650.7；F振动筛几何面积（m2/台）q振动筛单位面积的平均容积生产能力，（m3/m2h），见表5-10；筛分物料松散密度（t/m3）K1、K2、K3、K4、K5、K6修正系数,振动筛单位面积的平均容积生产能力q值,修正系数K1，K2，K3，K4，K5，K6,2.固定筛固定筛的筛分面积可按以下公式计算：F=Q/qa式中：F条筛的筛分面积（m2）Q给入条筛的矿量（t/h）；q按给矿计的1mm筛孔宽的固定条筛单位面积生产能力（t/m2hmma条筛筛孔宽度（mm）算出筛分面积后，确定筛子的宽度（B）和长度（L）。在设计中，固定筛的长度和宽度常按实际经验确定，即：B=（2.53）Dmax，L=（23）B。,每1mm筛孔宽的固定条筛单位生产能力（t/m2h）,3.滚轴筛处理量计算公式为：q=q0A式中q滚轴筛处理量，t/h A滚轴筛筛分面积，m2q0单位筛分面积处理量，t/(m2.h)。,滚轴筛单位面积处理能力q0值,3.弧形筛处理量计算公式为：q160A v式中q弧形筛处理量，t/hA弧形筛筛分面积，m2筛网有效面积系数，一般取0.30.4。v矿浆给入速度，当矿浆自流给入时，v=0.33m/s；当矿浆用泵给入时，v可达到6m/s。弧形筛也可用下式计算单位面积处理量：q0170（d）1/2q0弧形筛单位面积处理量，m3/(m2.h)。d筛孔尺寸，mm。,弧形筛筛孔尺寸与筛下产品计算粒度关系,破碎比及破碎产物的粒度特性,挤压破碎,劈裂破碎,折断破碎,研磨破碎,冲击破碎,面积假说,体积假说,裂缝假说,破碎是在外力作用(包括人力、机械力、电力、化学能、原子能或其他方法等)下克服物料分子间的内聚力使大块物料变成小块物料的过程。它是用外力施加于被破碎的物料上。,选矿(煤)上艺中的作用不同,按破碎产物的粒度不同,按其所消耗的能量形式,准备破碎(分选前)最终破碎(分选后),机械能破碎非机械能破碎,粗碎:d50mm 中碎:6mm d25mm细碎:1mm d 6mm 粉碎:d 1mm,挤压破碎,劈裂破碎,折断破碎,研磨破碎,冲击破碎,一、解离度和过粉碎,绝大多数矿石中的有用矿物和脉石，都是紧密连生在一起的，如果不先将它们解离，任何选矿方法都不能富集它们。在细碎的矿石中，有些离子只含有一种矿物，叫单体解离粒；另外一些粒子还是几种矿物连生着的，叫连生粒。某种矿物的解离度，就是该矿物的单体解离颗数，与含该矿物的连生粒颗数及该矿物的单体解离颗数之和的比值，用百分率表示。磨矿产物过于粗，由于解离还不充分，选出的精矿品位及回收率都差。过细会产生难以选别的微细粒子，精矿品位及回收率也会变差，机器的磨损增大，设备处理能力降低，破碎矿石的无益功率消耗增多。,岩矿的机械强度、可碎性和可磨性,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。矿物晶格间的作用力越大，硬度就越大，也就越难破碎。矿石或矿物的结构具有某些缺陷、裂隙时，往往首先易在该部位破裂。影响矿石破碎难易程度的最主要因素是矿石的硬度。它是指矿石抵抗其他物质压入或刻画的能力。矿石的硬度等级有多种分类方法。,（1）材料的强度：材料抵抗外界破坏的能力，以材料破坏时单位面积上所受的力即N/或Pa 来表示；按接受力破坏的方式不同，分为压缩强度、拉伸强度、扭曲强度、弯曲强度和剪切强度等；抗压强度抗剪强度抗弯强度抗拉强度按材料内部的均匀性和有否缺陷分为理论强度和实际强度。,p抗压强度；F-普氏硬度系数，为抗压强度的百分之一。,矿石可碎性,通常用“可碎（磨）性系数”来衡量矿石粉碎的难易程度，可碎（磨）性系数的表示如下：,可碎性系数,破碎比及破碎产物的粒度特性,一、破碎比和分阶段破碎 在破碎过程中，物料粒度与产物粒度的比值叫做破碎比。它表征了物料破碎的程度。破碎的能量消耗和处理能力均与破碎比有关。破碎比计算法有以下几种，各有一定的用途:1.用物料的最大粒度与破碎后的最大粒度的比值来确定 i=Dmax/dmax 设计中常用这种计算方法，因为设计上要根据最大块直径来选碎矿机的给矿口的宽度。2.用碎矿机的给矿口的有效宽度和排矿口的宽度的比值来确定。i=0.85B/S 这种计算方法在生产中很有用，因为生产中不可能经常做筛分分析，但是只要知道碎矿机的给矿口和排矿口宽度，就可以估算出破碎比，近似地了解碎矿机担负的任务,3.用物料的平均粒度与破碎后的平均粒度的比值来确定 i=D平均/d平均 用这种方法计算的破碎比，较能真实地反映破碎程度，因而理论研究中采用它。整个碎矿流程的破碎比叫总破碎比，各阶段的破碎比叫部分破碎比。i=i1i2in,破碎比及破碎产物的粒度特性,在选矿实践中，破碎比并不能准确地描述破碎过程。因为粒度特性相同的物料经破碎后，虽然产物中的最大粒度是一样的，但破碎后粒度特性未必相同，如图 1-3-2 所示。,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。称取一定量试样置于一套标准筛进行筛分10-15min。将各层筛上物料分别进行称量，可以做出原矿、破碎产品和磨碎产品的粒度特性曲线，粒度特性曲线表示产率和物料粒度之间的关系。,从图1-3-3 到图1-3-8表示的粒度特性曲线中可以看出，难碎性矿石的粒度特性曲线 1 都是凸形曲线，这表明矿石中粗粒级物料占多数；中等可碎性矿石的粒度特性曲线 2 都近似于直线，这表明各种粒级所占的产率大致相等；易碎性矿石中粒度特性曲线 3 都是凹形曲线，这表明矿石中细粒级物料占多数。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。,3.1.5 选煤厂常用的破碎工艺流程运到选煤厂的原煤的最大粒度可达 300 mm。跳汰与重介质选煤，一般入选粒度小于 50 mm，所以应对入选原煤进行破碎，使其粒度小于最大允许入选粒度。为满足这一粒度要求，有两种常用破碎系统：第一种是带有准备筛分的开路系统，如图 1-3-9(a)；第二种是带有检查筛分的闭路系统，如图 1-3-9(b)。闭路破碎系统的优点是能保证产品粒度小于规定尺寸；缺点是设备较多，流程复杂，破碎机的负荷量应考虑检查筛分的筛上物料量。,3.2 破碎基本理论,矿石在破碎过程中能量消耗与哪些因素有关？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。物料块破碎是沿最脆弱的断面裂开的。这些脆弱断面在物料块被破碎后就不存在了，所以在物料破碎过程中，脆弱点和脆弱面逐渐消失。随着物料粒度的减小，物料变得越来越坚固。因而，破碎较小的物料时，消耗的能量就较多。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。,3.2.1 面积假说,破碎理论的面积假说是由德国学者P.R.雷廷格()于1867 年提出的。事实上，物料表面上的质点与其内部的质点不同，物料表面相邻的质点不能使其平衡，故物料表面存在着不饱和能。破碎过程使物料增加新的表面，为此雷廷格认为：物料破碎时，外力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，或内力的单元功dA1与物料的破断面的面积增量 dS成正比。即：dA1=K1dS(1-3-8)式中:K1-比例系数.,3.2.2 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各自独立提出的。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，或内力的单元功 dA2与破碎物料块的变形体积的微量 dV 成正比。即：,1-3-14,式中 K2比例系数。,3.2.3 裂缝假说 裂缝假说是由F.C Bond于1952年提出的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。榜德提出的个计算破碎功耗的公式为：式中：W 将单位质量物料从粒度为 F 破碎到粒度为P时所需能量；F 80的入料所能通过的方形筛孔宽；P 80的排料所能通过的方形筛孔宽；Wi 功指数。Wi是理论上不限定的粒度破碎到 80可以通过100m 筛孔宽(或 65可以通过 200网目筛孔宽)时所需的功，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。,3.2.4 破碎理论的评述 以上所介绍的三种破碎理论都有局限性和误差导出的公式只能用于破碎和磨碎过程的定性研究,要准确地选择破碎机和磨矿机的电动机功率，必须在理论计算的基础上广泛地利用实验资料，三种假说都从某个角度解释了破碎的某一阶段。面积假说只注意了新生表面积所需要的能量，而忽视了物料破碎前先出现变形和实际中物料又是非均质的。体积假说只考虑了破碎时的变形能，没有考虑到新生表面积的增加，同样具有片面性。裂缝假说是介于面积假说与体积假说之间，提出破碎功耗与D5/2成正比，但没有充足的理论根据，而且由于它是根据实际资料整理出的经验公式，所以具有一定的适用范围。,根据试验研究证实：粗碎时新生表面积不多，体积假说较为准确；细碎时(破碎到 10m 以下时)裂缝假说求得的数据过小，此时新生表面积增加，表面能是主要的，面积假说较为准确；在粗碎与细碎之间的广泛范围内，裂缝假说比较适用，因为榜德的经验公式是根据一般破碎设备得出结论，所以在中等破碎比情况下与它大致相符。各假说在适合各自的粒度范围内与实际情况的误差不大，因而在应用时，应正确加以选择。,其中，裂缝假说较有实际意义与应用价值,因为面积假说及体积假说公式中的 K1与 K2分别表示单位表面积与单位体积变形所需的分离为与变形功，这在目前无法确定，故这两个公式的应用受到限制，只能在矿石性质相同的情况下消去比例系数而作一些相对计算分析，定性地说明一些问题。裂缝假说使用的是破碎的净功耗，公式中的各项均是可测定的，故具有广泛的实用价值榜德公式可应用于以下几个方面：,计算破碎、磨碎功耗在测出功指数Wi 的情况下，可以计算各种粒度范围内的破碎磨碎功耗。选择破碎或磨碎机械测出矿石的功指数Wi，可以计算设计条件下的需用功率，从需用功率的容量上选择破碎或磨碎机械。比较不同破碎设备的工作效率一如两台破碎机消耗的功率相同，但产品粒度不同，分别计算出其操作功指数，就可以看出哪一台破碎机的效率高。破碎过程是复杂的，三个假说均有许多因素未加考虑。因此，即使在各自适用的范围内，其结果也只是近似的，还须用实际资料加以校核。,3.3 破碎机械 破碎机械按照使用的粒度范围可将破碎设备分为破碎机与磨碎机两大类。两者的根本区别是：破碎机的破碎部件在工作中不直接接触，破碎面之间总有一间隙，破碎物料就夹在这些间隙中；而磨碎机的工作部件(或介质)相互接触，工作时可能被物料隔开。另外，破碎机比磨碎机的产物粒度大。破碎机可按工作原理和结构特征划分为：颚式破碎机、圆锥破碎机、辊式破碎机和冲击式破碎机。图 1-3-10 为主要类型破碎和磨碎设备的原理示意图。磨碎设备将在下章中讲述。,3.3.1 颚式破碎机一、颚式破碎机工作原理：物料在颚式破碎机中的破碎是在两块颚板之间进行的破碎机的可动颚板绕悬挂轴或可动轴对固定颚板作周期性地靠近和离开运动。当可动颚板靠近固定颚板时，位于两颚板间的物料受以挤压为主的作用力而破碎；当可动颚板离开固定颚板时已破碎的物料在重力作用下由破碎机徘料口排出。通常按给料口的宽度 B 的大小把颚式破碎机分为三类：大型颚式破碎机(B600 mm)；中型颚式破碎机(300B600 mm)；小型颚式破碎机(B300 mm)。,1.简单摆动颚式破碎机 颚式破碎机的偏心轴是它的传动轴。由于偏心轴的偏心作用，传动轴每转一圈，垂直连杆就上下运动一次，同时可动颚板也就完成向前和向后各摆一次的动作循环，破碎腔内的物料也就被破碎并排出，这一过程叫做颚式破碎机的工作行程。可动颚板向后退回的过程称为空转行程，可动颚板向前靠近固定颚板的过程称为破碎行程。空转行程与破碎行程的时间各占一半。,2.复杂摆动颚式破碎机 由图 l-3-12 可知，复杂摆动颚式破碎机较简单摆动颚式破碎机少了一根可动颚板的悬挂轴；可动颚板与连杆合为一个部件，没有垂直连杆；肘板也只有一块。可见，复摆式破碎机的构造比简摆式破碎机的构造简单。但可动颚板运动却比较复杂，这儿不作介绍。,二.颚式破碎机的主要参数 1.给矿口宽度 给矿口宽度决定碎矿机最大给矿块度的大小。一般颚式破碎机的最大给矿块度（D)是碎矿机给矿宽度(B)的7585%,通常，复摆颚式破碎机可取给矿口宽度的85%，简摆颚式破碎机则取给矿口宽度的75%。2.啮角 啮角是指钳住矿石时可动颚板与固定颚板之间的夹角，颚式破碎机的啮角一般为2024。随着啮角的减小排矿口尺寸必然增大，故啮角的大小对破碎机生产能力的影响很大，适当的减小啮角，可以增加破碎机的生产能力，但又会引起破碎比的变化。3.偏心轴转速 在实际生产中常用下面经验公式来确定颚式破碎机的转速。当给矿口宽度B1200mm的颚式破碎机，其偏心轴转速为：n=310-145B，转/分 当给矿口宽度B1200mm的颚式破碎机，其偏心轴转速为：n=160-42B，转/分,三.颚式破碎机生产能力和功率 1.生产能力（1）理论公式 Q=60nLSd/tan n偏心轴转速，转/分；L排矿口长度，米；S动颚下部的水平行程，米；d破碎产品的平均粒度，米；破碎产品的松散系数，一般=0.250.70，破碎硬矿石，可取小值；破碎较软的矿石取大值；矿石的容重，吨/米3，对于铁矿石取2.12.4吨/米3，对于含石英矿石取1.6吨/米3；啮角。,（2）经验公式Q=K1K2K3Q0Q在设计条件下破碎机的生产能力（t/h）Q0在标准条件下破碎机的生产能力（t/h）Q0=q0eq0破碎机在开路破碎排矿口宽度为1mm时，破碎标准状态矿石的单位生产能力（t/mmh），可查表得e破碎机排矿口宽度（mm）K1矿石可碎性系数K2矿石密度修正系数,按下式计算：K2=/1.6或K2=/2.7设计矿石的松散密度（t/m3）设计矿石的密度（t/m3）K3给矿粒度修正系数,矿石可碎性系数K1值,粗碎设备的给矿粒度修正系数K3值,中碎与细碎圆锥破碎机破碎比修正系数K3值,闭路破碎时，破碎机生产能力按下式计算：Q=KQQ开路破碎时，破碎机生产能力（t/h）Q闭路破碎时，破碎机生产能力（t/h）K闭路破碎系数，K=1.151.4，易碎性矿石取大值，难碎性矿石取小值。,2.电动机功率生产中常用下列公式计算：大型颚式破碎机（9001200mm以上）：N=BL/100BL/120,千瓦；中、小型颚式破碎机（