第二章破碎筛分与破碎分级.doc
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1、破碎与筛分破碎作业按破碎产物的粒度不同分为粗碎,中碎,细碎,粉碎. 破碎作业按其在选矿(煤)工艺中的作用不同可分为准备破碎,最终破碎。破碎基本理论破碎理论是研究矿石在破碎过程中能量消耗与哪些因素有关,并确定外力破碎矿石时所做的功的学说,也叫破碎的功耗学说。 虽然人类使用破碎工具已有上千年的历史,但是,提出破碎理论还是 19 世纪的事情。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
2、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。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(P.R.Rittinger)于1867年提出的,这是最早的系统的破碎理论。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 式中
3、K1一比例系数.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。根据体积假说,破碎功只与破碎比的体积假说与虎克定律有关。 3 裂缝假说裂缝假说是由 F.C.榜德( F.C.Bond )在整理了破碎与磨碎的经验资料后,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
4、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时所用能量; F80的入料所能通过的方形筛孔宽; P80 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。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。 导出的公式还不能完全用于定量计算,因为在计算破碎功的绝对值时,比例系数为未知数。这些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
5、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。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,提出破碎功耗与方形筛孔D1/2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,裂缝假说结果不可靠;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
6、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W
7、i 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。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。总的来说,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。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颚式破碎机一般分为复摆和简摆两种,主要用于粗、中碎。近年来,又出现用于细碎的复摆颚式破碎
8、机和破碎高强度、高硬度微碳铬铁强力破碎机。颚式破碎机主要问题是颚板寿命低。因此,要研制专用材料,为改善启动过程,避免过载损坏,还要在大型机上采用了液力偶合器,改善设备性能。鄂式破碎机结构简单、不易堵矿、工作可靠、易于制造、维护方便,至今仍广泛应用主要用于中硬以上矿石的粗碎和中碎。与旋回破碎机相比,其缺点是生产率低、破碎比、产品粒度不均。使用时,一般啮角为 18 20 。在保证产品粒度的要求下,适当增大排矿口,可提高生产率。适宜的偏心轴转速,应保证破碎产物从容排出,且又有较高的生产能力和较低的电耗。 锤式破碎机经高速转动的锤体与物料碰撞面破碎物料,它具有结构简单,破碎比大,生产效率高等特点,可作
9、干、湿两种形式破碎,适用于矿山、水泥、煤炭、冶金、建材、公路、燃化等部门对中等硬度及脆性物料进行细碎。 该设备可根据用户要求调整蓖条间隙,改变出料粒度,以满足不同用户的不同需求。反击式破碎机 使用范围: 反击式破碎机能处理边长不超过 500mm 、抗压强度不超过 350MPa 的各种粗、中、细物料(花岗岩、石灰石、混凝土等),广泛用于水电、高速公路、人工砂石料、破碎等行业。性能特点: 反击式破碎机结构独特、无键连接、高铬板锤、独特的反击衬板;硬岩破碎、高效节能;产品形状呈立方体,排料粒度大小可调,简化破碎流程。 工作原理: 反击式破碎机工作时,在电动机的带动下,转子高速旋转,物料进入后,与转子
10、上的板锤撞击破碎,然后又被反击到衬板上再次破碎,最后从出料口抛出。 旋回破碎机旋回破碎机工作平稳、生产率高、易于启动、破碎比大、产品粒度均匀,同时可以挤满给矿,辅助设备少。它广泛用于粗碎、中碎各种硬度的矿石。其缺点是构造复杂、机身较高、基建费贵。中细碎圆锥破碎机( 1 )中、细碎圆锥破碎机的活动圆锥和固定圆锥都是正立的截头圆锥,圆锥形状缓倾,破碎腔中存在一个平行区,适应了控制排矿粒度均匀的要求。而旋回破碎机的圆锥形状是急倾斜的,活动圆锥正立,固定圆锥倒立。 ( 2 )中、细碎圆锥破碎机的活动圆锥支承在球面轴承上。而旋回破碎机的活动圆锥则悬挂在机体上部的横梁上。( 3 )中、细碎圆锥破碎机的机架
11、由上、下两部分组成,其间用螺栓联接,在螺栓上套有弹簧,借助附有手柄的校杆和铰链,可使固定圆锥上升或下降,从而调节排矿口的大小。而旋回破碎机则利用主轴上端螺帽,调整悬挂活动圆锥上下,从而调节排矿口的大小。( 4 )中、细碎圆锥破碎机有弹簧保险装置,可靠性大。当破碎腔中进人非破碎物时,支承在弹簧上面的固定圆锥(调整环)和上部机架(支承环)同时向上抬起,使弹簧压缩,排矿口增大,从而使非破碎物从排矿口排出,避免机器的损坏。然后,支承环和调整环借助弹簧的弹力,恢复原位。中碎和细碎圆锥破碎机的结构基本类似,只是标准型给矿口大,平行区短;短头型给矿口小,平行区长;中型则居中。中、细碎圆锥破碎机的规格用活动圆
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