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破碎的理论研究

时间:2012-05-31返回列表

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破碎理论是在破碎机出现很长一段时间后才开始进行研究的学说,今天我们就一起了解破碎的定义和破碎的理论学说。

破碎的定义

利用外力将大颗粒变成小颗粒物料的过程称为物料破碎,其使用的相应设备称为破碎机。破碎机被广泛用于冶金、矿山、煤炭、水利、建筑、建材、环保和化工等行业,据资料的统计分析,在大型选矿厂,用于破碎粉磨的生产费用通常占全部费用的50%以上,其投资约为选矿厂投资的50%一60%,由此可看出,其在相应生产工艺中起着极其重要的作用。更为重要的是,破碎过程还决定着后续工艺能否有效能进行。随着我国经济的高速发展,这些行业每年所需经过碎磨工艺处理的物料呈现几何级数增加,物料碎磨的作业日益显示其重要性。影响破碎过程的因素有很多,都与破碎设备性能相关联。因此,设备性能的优劣将极大地影响到工作效率和能耗的高低。基于设备的节能降耗,提高碎磨设备工作效率,不断优化碎磨作业,从而提高相关工业部门的经济效益,深入研究破碎理论并研制开发新型、高效、节能和环保的现代碎磨设备具有非常重要的现实意义。文中对破碎理论及破碎机的研究现状进行了分析,并针对目前存在的问题提出了我国破碎机行业的节能环保发展方向

破碎机的成品图

破碎理论和破碎机的研究现状

破碎理论的研究现状针对破碎作业,许多学者试图采用定量分析的方法,建立破碎理论假设,揭示能量消耗与物料粉碎状态之间的内在联系。在破碎理论的研究上,主要有三大粉碎功耗学说一。及在三大学说的基础上发展起来的相关学说。

面积学说

Von Rittinger P R于1867年提出了有名的面积学说,认为外力破碎物体所做之功将转化为新生表面积上的表面能,故粉碎能耗与粉碎时新生表面积成正比,即粉碎单位质量物料的能耗与新生的比表面积成正比。
面积学说着重在物料破碎后的新生表面积,面积学说理论认为破碎功全都是用来克服新生表面物料原分子之间的内聚力。这一理论在较大破碎比时,与实验结果较为吻合。

体积学说

吉尔皮切夫和基克(1885年)认为,外力粉碎物料所作的功,完全用于使物料发生变形,当变形能储至极限,物料即被破坏。即为使几何相似的同种物料,粉碎成形状相同的产品,所需的功与它们的体积或质量成正比。
体积学说以弹性理论为基础,着重在于分析物料受外力作用而发生变形的程度。体积学说对物料的其他性质,如表面形状、质地等未考虑。故一般较符合物料的压碎和击碎过程。

裂缝学说

1952年Bond FC根据一般碎矿和磨矿设备得到的实验数据,建立了经验公式:随后Bond FC对建立的经验公式进行进一步的解释:破碎矿石时,外力作用的功首先使物体发生变形,当局部变形超过临界点,即生成裂口,裂口形成之后,储在物体内部的形变能使得裂口扩展并生成断面。提出了有名的裂缝学说,即破碎物料所消耗的能量与物料的直径或边长的平方根成反比。由于岩矿是具有裂缝和缺陷的非均匀固体,因此岩矿实际承受的极限破碎应力应小于其理论强度。基于脆性物料的尺寸效应及韦布尔的统计推断,HolmsJA对脆料的破碎进行了相应的理论研究。当Ⅳ分别取2,1和1.5时,就可分别得到YonRittingerPR提出的面积学说公式,尔皮切夫与基克的体积学说公式和BondFC的裂缝学说公式。由于面积与体积破碎理论所建立的功耗数学模型过于简单,不能全面反料粉碎的实际情况,而BondFc理论来自试验数据的提炼与总结,故物料粉碎的能耗与产品粒度的关系也较符合实际情况。

其它破碎理论

kavovaK将破碎过程看作一个物理化学过程来研究,认为破碎过程一个不可逆的热力学过程。1979年初次从热力学的角度研究了破碎系统的内能、熵、自由焓等参数的变化规律,并建立了热力学能量平衡方程。以三大粉碎功耗学说为代表的传统破碎理论在粉碎领域中起着重要的指导作用,促进了物料破碎技术的发展。但三大粉碎功耗理论都有各自的适用范围,具有一定的片面性,已不能满足破碎工业的发展。因此,建立完整的、系统的粉碎功耗理论,全面揭示物料粉碎的机理成为必要。