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1、第10卷 第2期矿 冶Vol.10,No.22001年6月MINING&METALLURGYJune2001文章编号:1005-7854(2001)02-0036-06粉碎理论与粉碎设备发展评述赵敏,卢亚平,潘英民(北京矿冶研究总院,北京100044)摘 要:综合评述了粉碎理论和粉碎设备,指出不同的粉碎理论所适用的范畴、各类粉碎设备的特点及其应用范围,并指出今后粉碎设备研制的发展趋势。关键词:粉碎理论;粉碎方法;粉碎设备++中图分类号:TS211142;TD9214文献标识码:ADEVELOPMENTOFCOMMINUTIONTHEORYAN
2、DEQUIPMENTZHAOMin,LUYa2ping,PANYing2min(BeijingGeneralResearchInstituteofMiningandMetallurgy,Beijing100044,China)ABSTRACT:Inthispaper,comminutiontheoryandequipmentarereviewedcomprehensively1Itpointsoutapplicablescopesofdifferentcomminutiontheories,featuresandapplicablescopes
3、ofvariouscomminutionequipmentanddevelopmenttrendofcomminutionequipment1KEYWORDS:Comminutiontheory;Comminutionmethod;Comminutionequipment1 粉碎的目的与意义固体物料经过粉碎,颗粒由大变小,物料单位质量的表面积增加,可以提高物理作用及化学反应的速度;在矿物加工过程中,矿石经过粉碎,可以实现不同矿物的彼此解离;几种固体物料的混合,也必须在细粉状态下,才能均匀混合。粉体材料最重要的质量指标之一是粒度和粒度分布,而粒度
4、和粒度分布决定了粉体产品的技术性能和应用范围。例如,物料的比表面积、化学反应速率、吸附性、堆积性、补强性、在液相介质中的沉降速度、溶解性、光学性能、电性、磁性等,这些都与应用范围有直接关系。而产品的应用领域对物料的粒度及粒度分布均有严格的要求。粉碎是当代飞速发展的经济社会必不可少的一个工业环节。粉体技术被看作是高技术工业最重要的基础技术之一。在各种矿石、金属、非金属、化工原料及建筑材料的加工过程中,粉碎作业要消耗巨大的能量,而且又是低效作业。这是由于在物料粉碎过程中,会产生发热、振收稿日期:2001-01-10作者简介:赵 敏,研究生部硕士研究
5、生,工程师。赵 敏等:粉碎理论与粉碎设备发展评述·37·动和摩擦等作用,使能源大量消耗,因而多年来人们一直在研究如何节能、高效地完成粉碎的[1～5]过程,从理论研究到创新设备(包括改造旧有的设备)直至改变生产工艺流程。[1,6,7]2 粉碎功耗理论211 雷廷智(Rittinger1867)假说雷廷智假说亦称面积假说。他认为粉碎所需要的能量与物料表面积的增加成正比,即A1∝ΔS。如以均质立方体为例,每边原始长度D0,粉碎后小立方体每边长度Di,则新生成的表3面积为ΔS=6D0(1/Di-1/D0),当颗粒形状不规则时,D0和Di只代表粒度的关系
6、,所以粉22碎所需要的功为A1=K1D0(i-1),式中D0反映物料颗粒在粉碎前的原始表面积,K1决定于物料的形状、质地、粉碎方法等综合因素,i为破碎比。雷廷智假说认为粉碎所做功全都用来克服新生表面物料分子之间的内聚力,这种假说只能应用于比较理想的情况,要求物料在破裂过程中没有变形,各向均匀,无节理和层理结构。当破碎比相当大时(i>10),这种假说的结果和实际情况较为接近,同时也适用于塑性和韧性物料的薄刃切割。212 基尔皮切夫(1874)假说基尔皮切夫假说亦称体积假说。他认为将物料破碎成与原物料几何相似的成品时,所需要的功与物体的体积或重量成
7、正比,即A2∝V。体积假说是以弹性理论为基础,对于完全弹性的物体,受到外力作用时,首先产生弹性变23形,超过弹性限度则发生破坏,此时所需的功为A2=σV/2E=k2V=K2D,式中σ、E分别为物料的弹性限度和弹性模数。假定粒度为D0的物料粉碎至Di,共需经n次才能完成,总破碎比为i=D0/Di。如每次粉n碎的粉碎比均为i0,则i=i0,由此可得n=lgi/lgi0。如一定量的物料每次粉碎需要的功为A0,则粉碎需要的总功为:A2=nA0=A0lgi/lgi0。体积假说也是以理想条件为前提的,不考虑物料颗粒的形状、质地,同时也不考虑粉碎过程中新生成
8、的表面积。对于粉碎比小的情况,粉碎所产生的新表面积相对较小,大量能耗用在物料的变形。体积假说比较符合于物料的压碎和击碎。213 邦德(Bond1952
