材料機(jī)械設(shè)備

1、v粉碎理論及粉碎機(jī)械粉碎理論及粉碎機(jī)械 v篩分過程及篩分機(jī)械篩分過程及篩分機(jī)械 v兩相流體力學(xué)及設(shè)備兩相流體力學(xué)及設(shè)備 v混合過程及混合機(jī)械設(shè)備混合過程及混合機(jī)械設(shè)備 v倉(cāng)流過程及貯料喂料設(shè)備倉(cāng)流過程及貯料喂料設(shè)備 v起重運(yùn)輸機(jī)械設(shè)備起重運(yùn)輸機(jī)械設(shè)備 硅酸鹽工業(yè)機(jī)械及設(shè)備硅酸鹽工業(yè)機(jī)械及設(shè)備 硅酸鹽工業(yè)機(jī)械及設(shè)備硅酸鹽工業(yè)機(jī)械及設(shè)備 第第1 1章章 概概 述述 主主 要要 內(nèi)內(nèi) 容容 v1.1 物料粉碎的基本概念物料粉碎的基本概念 v1.2 物料的易碎性與易磨性物料的易碎性與易磨性 v1.3 粉碎產(chǎn)品的粒度特性粉碎產(chǎn)品的粒度特性 v1.4 粉碎理論粉碎理論 v1.5 粉碎機(jī)械的分類粉碎機(jī)械的分

2、類 1-1 物料粉碎的基本概念物料粉碎的基本概念 1 . 粉碎概念粉碎概念 v固體物料在外力作用下，克服了內(nèi)聚力，使固體物料在外力作用下，克服了內(nèi)聚力，使 之碎裂的過程，稱為粉碎過程。之碎裂的過程，稱為粉碎過程。 v施加外力的方法可用人力、機(jī)械力、電力或施加外力的方法可用人力、機(jī)械力、電力或 采用爆破等方法。采用爆破等方法。 小塊物料小塊物料細(xì)粉細(xì)粉 大塊物料大塊物料 一、粉碎過程一、粉碎過程 2. 粉碎的目的和意義粉碎的目的和意義 v提高物料的流動(dòng)性，便于輸送和儲(chǔ)存。提高物料的流動(dòng)性，便于輸送和儲(chǔ)存。 v便于物料的均化，提高物料的均勻性。便于物料的均化，提高物料的均勻性。 v增加物料的比表面

3、積，可促進(jìn)物理化學(xué)反應(yīng)增加物料的比表面積，可促進(jìn)物理化學(xué)反應(yīng) 速度。速度。 3. 粉碎的分類粉碎的分類 v根據(jù)處理物料尺寸大小的不同，可將粉碎分為破碎根據(jù)處理物料尺寸大小的不同，可將粉碎分為破碎 和粉磨兩個(gè)階段。和粉磨兩個(gè)階段。 粉碎粉碎 破碎破碎 粉磨粉磨 粗碎（粗碎（100mm左右）左右） 中碎（中碎（30mm左右）左右） 細(xì)碎（細(xì)碎（3mm左右）左右） 粗磨（粗磨（0.1mm左右）左右） 細(xì)磨（細(xì)磨（60m左右）左右） 超細(xì)磨（超細(xì)磨（5 m左右）左右） 4. 粉碎度粉碎度 （1）平均粉碎度）平均粉碎度 v物料粉碎前的尺寸物料粉碎前的尺寸D與粉碎后的尺寸與粉碎后的尺寸d之比來(lái)說(shuō)明粉之比來(lái)

4、說(shuō)明粉 碎過程中物料尺寸變化情況。比值碎過程中物料尺寸變化情況。比值i稱為粉碎度（或稱為粉碎度（或 稱粉碎比）。稱粉碎比）。 d D i （2） 公稱粉碎度公稱粉碎度 v為了簡(jiǎn)易的表示和比較各種破碎機(jī)械，也可用破為了簡(jiǎn)易的表示和比較各種破碎機(jī)械，也可用破 碎機(jī)的最大進(jìn)料口寬度碎機(jī)的最大進(jìn)料口寬度Dmax與最大的出料口寬度與最大的出料口寬度 之之dmax比來(lái)作為粉碎度，稱為公稱粉碎度（或稱比來(lái)作為粉碎度，稱為公稱粉碎度（或稱 公稱破碎比）。公稱破碎比）。 v破碎機(jī)粉碎度一般為破碎機(jī)粉碎度一般為330； v粉碎機(jī)的粉碎度可達(dá)粉碎機(jī)的粉碎度可達(dá)1000以上。以上。 max max d D i 公公稱

5、稱 （3）多級(jí)破碎）多級(jí)破碎 v接連使用幾臺(tái)破碎機(jī)的破碎過程，稱為多級(jí)破碎。接連使用幾臺(tái)破碎機(jī)的破碎過程，稱為多級(jí)破碎。 v破碎機(jī)串聯(lián)的臺(tái)數(shù)叫破碎級(jí)數(shù)。破碎機(jī)串聯(lián)的臺(tái)數(shù)叫破碎級(jí)數(shù)。 v這時(shí)原料尺寸與最后的破碎產(chǎn)品尺寸之比，叫作總這時(shí)原料尺寸與最后的破碎產(chǎn)品尺寸之比，叫作總 粉碎度，等于各級(jí)粉碎度之乘積。粉碎度，等于各級(jí)粉碎度之乘積。 v粉碎機(jī)械工作的基本技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)是粉碎機(jī)械工作的基本技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)是單位電耗單位電耗（即（即 單位質(zhì)量粉碎產(chǎn)品的能量消耗）和單位質(zhì)量粉碎產(chǎn)品的能量消耗）和粉碎度粉碎度。 n iiii 21 總總 二、粉碎方法二、粉碎方法 1、擠壓法、擠壓法 （ 壓碎）壓碎） 2、沖

6、擊法、沖擊法 （ 擊碎）擊碎） v適用于硬質(zhì)和大塊物料適用于硬質(zhì)和大塊物料 的粗、中碎的粗、中碎 v適用破碎脆性物料適用破碎脆性物料 4、 劈裂法劈裂法 （劈碎）（劈碎） v適用于韌性物料和適用于韌性物料和 小塊物料小塊物料 v適用于破碎脆性物料適用于破碎脆性物料 3、磨剝法、磨剝法 （ 磨碎）磨碎） 粉碎方法的選擇主要取決于物料的物理機(jī)械性質(zhì)、尺寸和所要求粉碎方法的選擇主要取決于物料的物理機(jī)械性質(zhì)、尺寸和所要求 的破碎比的破碎比 三、粉碎系統(tǒng)三、粉碎系統(tǒng) v粉碎系統(tǒng)包括粉碎系統(tǒng)包括粉碎級(jí)數(shù)粉碎級(jí)數(shù)和和每級(jí)中的流程每級(jí)中的流程兩個(gè)方兩個(gè)方 面。面。 v粉碎系統(tǒng)的級(jí)數(shù)主要取決于物料要求的粉碎度粉

7、碎系統(tǒng)的級(jí)數(shù)主要取決于物料要求的粉碎度 和粉碎機(jī)的類型。和粉碎機(jī)的類型。 v原則：力求減少粉碎級(jí)數(shù)原則：力求減少粉碎級(jí)數(shù) v開流（或開路）流程：不帶篩分或僅有預(yù)先篩分的開流（或開路）流程：不帶篩分或僅有預(yù)先篩分的 破碎流程，從破碎機(jī)卸出的物料全部作為產(chǎn)品，不破碎流程，從破碎機(jī)卸出的物料全部作為產(chǎn)品，不 再經(jīng)破碎機(jī)循環(huán)。再經(jīng)破碎機(jī)循環(huán)。 v優(yōu)點(diǎn)：工藝流程簡(jiǎn)單設(shè)優(yōu)點(diǎn)：工藝流程簡(jiǎn)單設(shè) 備少、投資小備少、投資小 v維護(hù)管理簡(jiǎn)單維護(hù)管理簡(jiǎn)單 v揚(yáng)塵點(diǎn)少揚(yáng)塵點(diǎn)少 v缺點(diǎn)：當(dāng)要求破碎產(chǎn)品粒缺點(diǎn)：當(dāng)要求破碎產(chǎn)品粒 度較小時(shí)，破碎效率低，度較小時(shí)，破碎效率低， 產(chǎn)品中會(huì)含有少量大于合產(chǎn)品中會(huì)含有少量大于合 格產(chǎn)

8、品的料塊。格產(chǎn)品的料塊。 v圈流（或閉路）流程：帶有檢查篩分的破碎流程，從圈流（或閉路）流程：帶有檢查篩分的破碎流程，從 破碎機(jī)卸出的物料要經(jīng)過檢查篩分，粒度合乎要求的破碎機(jī)卸出的物料要經(jīng)過檢查篩分，粒度合乎要求的 顆粒作為產(chǎn)品，其余作為循環(huán)料重新送回破碎機(jī)，再顆粒作為產(chǎn)品，其余作為循環(huán)料重新送回破碎機(jī)，再 次進(jìn)行破碎。次進(jìn)行破碎。 v優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： v產(chǎn)品粒度較均勻產(chǎn)品粒度較均勻 v破碎效率高破碎效率高 v缺點(diǎn)：工藝流程復(fù)缺點(diǎn)：工藝流程復(fù) 雜、設(shè)備多、一次雜、設(shè)備多、一次 性投資大、維護(hù)管性投資大、維護(hù)管 理要求高理要求高 v開流粉磨流程比較簡(jiǎn)單，但要使之經(jīng)過一次粉磨后的產(chǎn)品全開流粉磨流程比較

9、簡(jiǎn)單，但要使之經(jīng)過一次粉磨后的產(chǎn)品全 部符合要求的粒度，其中必然會(huì)有一部分物料成為過細(xì)的粉部符合要求的粒度，其中必然會(huì)有一部分物料成為過細(xì)的粉 末，出現(xiàn)末，出現(xiàn)過粉碎現(xiàn)象過粉碎現(xiàn)象。另外，已經(jīng)粉碎的細(xì)小顆粒會(huì)把粗顆。另外，已經(jīng)粉碎的細(xì)小顆粒會(huì)把粗顆 粒包圍起來(lái)，構(gòu)成粒包圍起來(lái)，構(gòu)成彈性襯墊彈性襯墊，使其不能直接受到粉磨介質(zhì)的，使其不能直接受到粉磨介質(zhì)的 作用，因而使磨機(jī)的生產(chǎn)能力下降。作用，因而使磨機(jī)的生產(chǎn)能力下降。 v圈流流程中，設(shè)有分級(jí)設(shè)備，料流速度可快些，可將大小顆圈流流程中，設(shè)有分級(jí)設(shè)備，料流速度可快些，可將大小顆 物料一起卸出，經(jīng)分級(jí)處理后，又將大顆物料送回磨機(jī)循環(huán)，物料一起卸出，經(jīng)

10、分級(jí)處理后，又將大顆物料送回磨機(jī)循環(huán)， 消除了過粉碎和襯墊作用，提高了磨機(jī)的生產(chǎn)能力，單位電消除了過粉碎和襯墊作用，提高了磨機(jī)的生產(chǎn)能力，單位電 耗和機(jī)械的磨損也相應(yīng)有所降低。耗和機(jī)械的磨損也相應(yīng)有所降低。 v缺點(diǎn)：多了一套分級(jí)設(shè)備和循環(huán)料的運(yùn)輸設(shè)備，設(shè)備比較復(fù)缺點(diǎn)：多了一套分級(jí)設(shè)備和循環(huán)料的運(yùn)輸設(shè)備，設(shè)備比較復(fù) 雜，管理上也比較麻煩，在這些設(shè)備上也增加了一些電耗。雜，管理上也比較麻煩，在這些設(shè)備上也增加了一些電耗。 分別粉磨與混合粉磨分別粉磨與混合粉磨 v分別粉磨：分別將物料分開，單獨(dú)進(jìn)行粉磨分別粉磨：分別將物料分開，單獨(dú)進(jìn)行粉磨 ，然后再混合攪拌，使之均勻。，然后再混合攪拌，使之均勻。 v

11、混合粉磨（共同粉磨）：將混合物料一起投混合粉磨（共同粉磨）：將混合物料一起投 入磨機(jī)中進(jìn)行粉磨，在粉磨過程中即可使物入磨機(jī)中進(jìn)行粉磨，在粉磨過程中即可使物 料混合均勻。料混合均勻。 v注意：混合粉磨時(shí)某種物料會(huì)對(duì)另一些物料注意：混合粉磨時(shí)某種物料會(huì)對(duì)另一些物料 產(chǎn)生影響，可能使其它物料加速粉磨，起助產(chǎn)生影響，可能使其它物料加速粉磨，起助 磨作用；或使其它物料延緩粉磨，起滯磨作磨作用；或使其它物料延緩粉磨，起滯磨作 用。用。 v助磨或滯磨的影響來(lái)自助磨或滯磨的影響來(lái)自物性物性和和顆粒大小顆粒大小。 v顆粒大小影響分為：一次影響和二次影響。顆粒大小影響分為：一次影響和二次影響。 v兩種物料混合（易

12、磨物料兩種物料混合（易磨物料A和難磨物料和難磨物料B）：）： 1. 彼此易磨性不受影響；彼此易磨性不受影響； 2. 兩者易磨性有所提高，粉磨速度加快；兩者易磨性有所提高，粉磨速度加快； 3. 兩者易磨性有所降低，都起滯磨作用；兩者易磨性有所降低，都起滯磨作用； 4. B使使A粉磨加速，起助磨作用；粉磨加速，起助磨作用；A使使B粉磨減粉磨減 慢，起滯磨作用。慢，起滯磨作用。 1-2 物料的易碎性與易磨性物料的易碎性與易磨性 v物料的物料的易碎性易碎性即物料粉碎的難易程度，與物即物料粉碎的難易程度，與物 料的料的強(qiáng)度、硬度強(qiáng)度、硬度、密度、結(jié)構(gòu)的均勻性、含、密度、結(jié)構(gòu)的均勻性、含 水量、粘性、裂痕

13、、表面情況以及形狀等因水量、粘性、裂痕、表面情況以及形狀等因 素有關(guān)。素有關(guān)。 v破碎難易的決定因素是物料的強(qiáng)度。破碎難易的決定因素是物料的強(qiáng)度。 v粉磨過程中硬度比強(qiáng)度的影響大。粉磨過程中硬度比強(qiáng)度的影響大。 v一般用相對(duì)易碎系數(shù)來(lái)表示物料的易碎性。一般用相對(duì)易碎系數(shù)來(lái)表示物料的易碎性。 v物料的物料的易碎系數(shù)易碎系數(shù)KM是指采用同一臺(tái)粉碎機(jī)，是指采用同一臺(tái)粉碎機(jī)， 同一物料尺寸變化條件下，粉碎標(biāo)準(zhǔn)物料的同一物料尺寸變化條件下，粉碎標(biāo)準(zhǔn)物料的 單位電耗單位電耗Eb (J/t)與粉碎風(fēng)干狀態(tài)下該物料的與粉碎風(fēng)干狀態(tài)下該物料的 單位電耗單位電耗E (J/t)之比，即之比，即 E E K b M

14、v易磨性易磨性：物料粉磨的難易程度。：物料粉磨的難易程度。 v用消耗單位能量時(shí)物料比表面積的增加來(lái)用消耗單位能量時(shí)物料比表面積的增加來(lái)表表 示易磨性示易磨性。 v用易磨性的倒數(shù)用易磨性的倒數(shù)表示物料的抗磨性表示物料的抗磨性。 v粉磨過程消耗單位能量所引起的物料比表面粉磨過程消耗單位能量所引起的物料比表面 積的增加與當(dāng)時(shí)物料的細(xì)度有關(guān)，因此，物積的增加與當(dāng)時(shí)物料的細(xì)度有關(guān)，因此，物 料的料的易磨性與細(xì)度有關(guān)易磨性與細(xì)度有關(guān)（隨著細(xì)度的提高，（隨著細(xì)度的提高， 物料越來(lái)越難磨）。物料越來(lái)越難磨）。 v易磨性系數(shù)：某種物料的易磨性與標(biāo)準(zhǔn)物料易磨性系數(shù)：某種物料的易磨性與標(biāo)準(zhǔn)物料 的易磨性的比值。的易

15、磨性的比值。 v粉磨功指數(shù)粉磨功指數(shù)Wi：每噸物料從無(wú)限尺寸粉磨到：每噸物料從無(wú)限尺寸粉磨到 一定細(xì)度（一定細(xì)度（10m）時(shí)的能量消耗。）時(shí)的能量消耗。 式中式中P 試驗(yàn)用篩的篩孔尺寸試驗(yàn)用篩的篩孔尺寸(m)； G 試驗(yàn)?zāi)C(jī)轉(zhuǎn)一圈的平均產(chǎn)量試驗(yàn)?zāi)C(jī)轉(zhuǎn)一圈的平均產(chǎn)量(g/r)。 vG值越大，物料越容易粉磨，值越大，物料越容易粉磨，Wi越小，故越小，故G稱稱 為物料的易磨特性。為物料的易磨特性。 100 1610. 1 82. 0 P G Wi 1-3 粉碎產(chǎn)品的粒度特性粉碎產(chǎn)品的粒度特性 一、粒徑的表示方法一、粒徑的表示方法 v粒徑：顆粒大小的尺寸粒徑：顆粒大小的尺寸 v通常使用通常使用 單顆粒

16、粒徑單顆粒粒徑或或粒群平均粒徑粒群平均粒徑來(lái)表示來(lái)表示 1. 單顆粒粒徑單顆粒粒徑 v對(duì)于形狀不規(guī)則的單顆粒，由各個(gè)方向不一致的尺寸對(duì)于形狀不規(guī)則的單顆粒，由各個(gè)方向不一致的尺寸 加以平均，得到加以平均，得到平均徑平均徑，或是以在同一物理現(xiàn)象中與，或是以在同一物理現(xiàn)象中與 之有相同效果的規(guī)則體直徑（即之有相同效果的規(guī)則體直徑（即等效徑等效徑）表示。）表示。 2. 粒群平均粒徑粒群平均粒徑 v對(duì)于一堆大小不同、形狀不規(guī)則的顆粒群，除算出單顆粒的平對(duì)于一堆大小不同、形狀不規(guī)則的顆粒群，除算出單顆粒的平 均徑外，還要將不同大小的單顆粒粒徑再加以平均，確定一個(gè)均徑外，還要將不同大小的單顆粒粒徑再加以平

17、均，確定一個(gè) 能代表全部顆粒的平均尺寸。（多用篩析法）能代表全部顆粒的平均尺寸。（多用篩析法） v各種平均粒徑的具體應(yīng)用，要視所討論問題的性各種平均粒徑的具體應(yīng)用，要視所討論問題的性 質(zhì)，結(jié)合測(cè)定方法和生產(chǎn)操作過程來(lái)選用。質(zhì)，結(jié)合測(cè)定方法和生產(chǎn)操作過程來(lái)選用。 二、粉碎產(chǎn)品的粒度組成二、粉碎產(chǎn)品的粒度組成 v在一批物料中，各粒級(jí)顆粒的相對(duì)質(zhì)量數(shù)值，稱為在一批物料中，各粒級(jí)顆粒的相對(duì)質(zhì)量數(shù)值，稱為 這種物料的粒度組成（或稱粒度特性）。這種物料的粒度組成（或稱粒度特性）。 1. 粒度累積分布曲線粒度累積分布曲線 1 v曲線曲線2是直線，說(shuō)明物料全部是直線，說(shuō)明物料全部 大小顆粒是均勻分布的大小顆粒

18、是均勻分布的 v凹形曲線凹形曲線1，說(shuō)明物料中含有，說(shuō)明物料中含有 較多的細(xì)小粒級(jí)較多的細(xì)小粒級(jí) v凸形曲線凸形曲線3，說(shuō)明物料中大顆，說(shuō)明物料中大顆 粒占多數(shù)粒占多數(shù) 2. 粒度相對(duì)百分頻度分布曲線粒度相對(duì)百分頻度分布曲線 v曲線上任意一點(diǎn)的縱曲線上任意一點(diǎn)的縱 坐標(biāo)，表示某粒徑坐標(biāo)，表示某粒徑x為為 中心的顆粒在中心的顆粒在dx范圍范圍 內(nèi)占物料總量百分?jǐn)?shù)內(nèi)占物料總量百分?jǐn)?shù) 多少?？梢员硎境鑫锒嗌佟？梢员硎境鑫?料粒度分布的全貌，料粒度分布的全貌， 曲線以下所包面積為曲線以下所包面積為 物料全部總量。物料全部總量。 相對(duì)百分頻度分布曲線相對(duì)百分頻度分布曲線 3. RRB圖圖 粉磨產(chǎn)品的顆粒

19、分布有一定的規(guī)律性，可用粉磨產(chǎn)品的顆粒分布有一定的規(guī)律性，可用RRB （Rosin Rammler Bennet）公式表示：）公式表示： 式中，式中， R粉磨產(chǎn)品中某一粒徑粉磨產(chǎn)品中某一粒徑xm的篩余的篩余(%) e自然對(duì)數(shù)的底，自然對(duì)數(shù)的底，e=2.718 特征粒徑特征粒徑(m)，對(duì)于一種粉磨產(chǎn)品為常數(shù)，對(duì)于一種粉磨產(chǎn)品為常數(shù) n均勻性系數(shù)，對(duì)于一種粉磨產(chǎn)品為常數(shù)均勻性系數(shù)，對(duì)于一種粉磨產(chǎn)品為常數(shù) e x n e x x eR 100 v當(dāng)當(dāng)x= 時(shí)，時(shí)，R=100/e=36.8， v在在lglg(100/R)lgx坐標(biāo)系中，上式為一直線，斜率坐標(biāo)系中，上式為一直線，斜率 為為n，直線與，直

20、線與R=36.8%水平線交點(diǎn)處的粒徑為特征粒水平線交點(diǎn)處的粒徑為特征粒 徑，在此坐標(biāo)系中繪制的圖稱徑，在此坐標(biāo)系中繪制的圖稱RRB圖。圖。 v可應(yīng)用可應(yīng)用n和和 兩值來(lái)表征粉磨產(chǎn)品的粒度組成情況：兩值來(lái)表征粉磨產(chǎn)品的粒度組成情況： vn值越大，顆粒分布范圍窄，顆粒越均勻值越大，顆粒分布范圍窄，顆粒越均勻 vn值越小，顆粒越不均勻值越小，顆粒越不均勻 v 值越小，粉磨產(chǎn)品越細(xì)值越小，粉磨產(chǎn)品越細(xì) e x e x e x v利用特征粒徑和均勻性系數(shù)利用特征粒徑和均勻性系數(shù)n還可以計(jì)算粉磨產(chǎn)還可以計(jì)算粉磨產(chǎn) 品的比表面積，計(jì)算公式如下：品的比表面積，計(jì)算公式如下： 式中，式中，S 比表面積比表面積(

21、cm2/g) 特征粒徑特征粒徑(m) n 均勻性系數(shù)均勻性系數(shù) 顆粒密度顆粒密度(g/cm3) v上式使用范圍為上式使用范圍為n=0.851.2 nx S e 4 108 .36 e x 1-4 粉碎理論粉碎理論 1. 表面理論表面理論 v1867年雷廷智（年雷廷智（Rittinger P. R.）提出了表面理論，認(rèn)為粉碎）提出了表面理論，認(rèn)為粉碎 過程是物料表面積增加的過程，粉碎功用以克服固體各質(zhì)點(diǎn)之過程是物料表面積增加的過程，粉碎功用以克服固體各質(zhì)點(diǎn)之 間的分子引力，消耗在產(chǎn)生新表面上，變?yōu)槲锪系谋砻婺?，因間的分子引力，消耗在產(chǎn)生新表面上，變?yōu)槲锪系谋砻婺?，?而，粉碎物料所需的功與粉碎過

22、程中新增加的表面積成正比。而，粉碎物料所需的功與粉碎過程中新增加的表面積成正比。 公式如下：公式如下： 式中式中Ks比例系數(shù)，大小與物料的性質(zhì)、密度及形狀有關(guān)，可以通過實(shí)驗(yàn)比例系數(shù)，大小與物料的性質(zhì)、密度及形狀有關(guān)，可以通過實(shí)驗(yàn) 確定。確定。D和和d分別是物料粉碎前和粉碎后的直徑。分別是物料粉碎前和粉碎后的直徑。 v適用范圍：較細(xì)物料的粉碎過程，尤其是細(xì)磨作業(yè)。適用范圍：較細(xì)物料的粉碎過程，尤其是細(xì)磨作業(yè)。 （粉碎物料及其產(chǎn)品粒度范圍在（粉碎物料及其產(chǎn)品粒度范圍在0.011mm） m Dd KA s 11 2. 體積理論體積理論 v在在1874年和年和1885年，基爾比切夫和基克先后提出了體年

23、，基爾比切夫和基克先后提出了體 積理論。該理論把物體的粉碎當(dāng)作彈性體的變形看待，積理論。該理論把物體的粉碎當(dāng)作彈性體的變形看待， 認(rèn)為由于物體的體積變形，導(dǎo)致了物料的粉碎。即粉認(rèn)為由于物體的體積變形，導(dǎo)致了物料的粉碎。即粉 碎物料所做的功與物料的體積（或質(zhì)量）成正比。公碎物料所做的功與物料的體積（或質(zhì)量）成正比。公 式如下：式如下： 式中系數(shù)式中系數(shù)Kv與物料的物理機(jī)械性質(zhì)有關(guān)，可以通過實(shí)驗(yàn)確定。與物料的物理機(jī)械性質(zhì)有關(guān)，可以通過實(shí)驗(yàn)確定。 v適用范圍：粗大物料的粉碎過程，尤其是粗碎作業(yè)。適用范圍：粗大物料的粉碎過程，尤其是粗碎作業(yè)。 （粉碎物料及其產(chǎn)品粒度范圍大于（粉碎物料及其產(chǎn)品粒度范圍大

24、于10mm） m Dd KA v 1 lg 1 lg 3. 裂紋理論裂紋理論 v1952年邦德提出了裂紋理論，認(rèn)為粉碎功用在裂年邦德提出了裂紋理論，認(rèn)為粉碎功用在裂 紋的生成和擴(kuò)大上，與粉碎時(shí)所生成的裂紋總長(zhǎng)紋的生成和擴(kuò)大上，與粉碎時(shí)所生成的裂紋總長(zhǎng) 度成正比關(guān)系。公式如下：度成正比關(guān)系。公式如下： 式中系數(shù)式中系數(shù)Kc與物料的物理機(jī)械性質(zhì)有關(guān)，可以通過實(shí)驗(yàn)確與物料的物理機(jī)械性質(zhì)有關(guān)，可以通過實(shí)驗(yàn)確 定。定。 v適用范圍：各個(gè)粉碎階段，但對(duì)一種物料在不同適用范圍：各個(gè)粉碎階段，但對(duì)一種物料在不同 的粉碎階段中要使用不同的的粉碎階段中要使用不同的Kc值。值。 m Dd KA c 11 粉碎過程包

25、括：粉碎過程包括： v外力作用，發(fā)生彈性或塑性變形，產(chǎn)生變形勢(shì)能；外力作用，發(fā)生彈性或塑性變形，產(chǎn)生變形勢(shì)能； v部分勢(shì)能物體振動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?；部分?shì)能物體振動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽?v產(chǎn)生裂紋產(chǎn)生裂紋 v破裂后，生成新表面，表面能增加破裂后，生成新表面，表面能增加 粉碎功包括：物料變形所消耗的功；粉碎功包括：物料變形所消耗的功； 產(chǎn)生新表面的功產(chǎn)生新表面的功 4. 綜合理論綜合理論 根據(jù)能量守恒定律，列賓捷爾提出下述公式：根據(jù)能量守恒定律，列賓捷爾提出下述公式： 式中式中 物體的比表面能；物體的比表面能； 在粉碎時(shí)新產(chǎn)生的表面在粉碎時(shí)新產(chǎn)生的表面 積；積； 單位體積變形功；單位體積變形功； 經(jīng)受變形的那

26、部分物體的經(jīng)受變形的那部分物體的 體積。體積。 v粉碎粗大物料時(shí)，物料面積較小，變形所消耗的功粉碎粗大物料時(shí)，物料面積較小，變形所消耗的功 占主要部分，粉碎功與物料體積成正比；占主要部分，粉碎功與物料體積成正比； v粉碎細(xì)小物料時(shí)，表面積較大，新表面形成所需要粉碎細(xì)小物料時(shí)，表面積較大，新表面形成所需要 的功占主要部分，破碎功與新生成表面積成正比。的功占主要部分，破碎功與新生成表面積成正比。 VKSA vs s S V vK v1957年查爾斯提出粉碎功的綜合公式：年查爾斯提出粉碎功的綜合公式： dDCDdA n 式中式中C為系數(shù)，為系數(shù)，n為指數(shù)。為指數(shù)。 v當(dāng)將質(zhì)量為當(dāng)將質(zhì)量為m，尺寸為，

27、尺寸為D的物料粉碎到尺寸為的物料粉碎到尺寸為d時(shí)，時(shí)， 令令n=2、1和和1.5，將上式積分分別得到前面的三個(gè)，將上式積分分別得到前面的三個(gè) 理論的表達(dá)式。理論的表達(dá)式。 v當(dāng)當(dāng)1n2時(shí)，積分得到公式：時(shí)，積分得到公式： m Dd KA nn o 11 11 v例例: 某臺(tái)粉碎機(jī)將平均直徑為某臺(tái)粉碎機(jī)將平均直徑為25mm的物料粉碎的物料粉碎 到平均直徑等于到平均直徑等于6mm時(shí)，經(jīng)實(shí)際測(cè)定單位時(shí)，經(jīng)實(shí)際測(cè)定單位 電耗為電耗為1.85 KW. h/t，再將平均直徑為，再將平均直徑為6mm 的這種物料粉碎到平均直徑為的這種物料粉碎到平均直徑為2.5mm，單，單 位電耗為位電耗為2.41 KW. h

28、/t，如果將平均直徑為，如果將平均直徑為 2.5mm的這種物料粉碎到平均直徑為的這種物料粉碎到平均直徑為 0.25mm時(shí)，單位電耗為多少？時(shí)，單位電耗為多少？ v粉碎單位質(zhì)量的物料所需的功為粉碎單位質(zhì)量的物料所需的功為 10 11 11 (). / nn AkKW h t dD v根據(jù)第一種粉碎情況：根據(jù)第一種粉碎情況： 0 11 11 1.85() 625 nn k v根據(jù)第二種粉碎情況：根據(jù)第二種粉碎情況： 0 11 11 2.41() 2.56 nn k v兩式相除得兩式相除得 11 11 11 () 625 0.769 11 () 2.56 nn nn v嘗試誤差法嘗試誤差法 vn=1

29、.7 比值比值=0.752 10 0.70.7 11 ()Ak dD v適用于本題的公式為適用于本題的公式為 0.70.7 1 0.70.7 11 () 1.850.180 625 11 2.235 () 0.252.5 A v單位電耗單位電耗 1 23.9. /AKW h t 5. 極限比表面積理論極限比表面積理論 v粉碎的進(jìn)行受到某一極值的限制，這極限值粉碎的進(jìn)行受到某一極值的限制，這極限值 就是極限比表面積就是極限比表面積S。 v能量利用率能量利用率dS/dW（每消耗單位能量所產(chǎn)生（每消耗單位能量所產(chǎn)生 的新的表面積）與該時(shí)刻表面積可能發(fā)展的的新的表面積）與該時(shí)刻表面積可能發(fā)展的 潛力（

30、或稱粉碎式）成正比，即潛力（或稱粉碎式）成正比，即 1 SSK dW dS v對(duì)應(yīng)于對(duì)應(yīng)于S=S1、S2，取，取W=WS1、WS2，積分得，積分得 v粉碎初期，顆粒的表面積粉碎初期，顆粒的表面積SS ，S可忽略，則可忽略，則 v通常情況下，通常情況下， SS1，S1可忽略，則可忽略，則 KWWWK SS SS SS 21 2 1 ln 常數(shù) KS dW dS KW eSS 1 二、粉碎機(jī)械力化學(xué)理論二、粉碎機(jī)械力化學(xué)理論 v機(jī)械力化學(xué)：研究所有聚集狀態(tài)下的物質(zhì)，機(jī)械力化學(xué)：研究所有聚集狀態(tài)下的物質(zhì)， 包括固體、液體和氣體在機(jī)械能的影響下化包括固體、液體和氣體在機(jī)械能的影響下化 學(xué)和物理變化的一

31、門學(xué)科。泛指機(jī)械運(yùn)動(dòng)能學(xué)和物理變化的一門學(xué)科。泛指機(jī)械運(yùn)動(dòng)能 量與化學(xué)能量的轉(zhuǎn)化。量與化學(xué)能量的轉(zhuǎn)化。 v固體物料在受到機(jī)械力（擠壓、剪切、磨剝固體物料在受到機(jī)械力（擠壓、剪切、磨剝 、拉伸、彎曲、沖擊等）作用而被粉碎時(shí)，、拉伸、彎曲、沖擊等）作用而被粉碎時(shí)， 在粒度減小的同時(shí)，還導(dǎo)致自身物質(zhì)結(jié)構(gòu)及在粒度減小的同時(shí)，還導(dǎo)致自身物質(zhì)結(jié)構(gòu)及 表面物理化學(xué)性質(zhì)的變化。表面物理化學(xué)性質(zhì)的變化。 表面物理化學(xué)性質(zhì)的變化：表面物理化學(xué)性質(zhì)的變化： v自由表面增大（表面自由能的增加）；自由表面增大（表面自由能的增加）； v組合結(jié)構(gòu)的變化（粒度分布、空隙等）；組合結(jié)構(gòu)的變化（粒度分布、空隙等）； v結(jié)晶結(jié)構(gòu)變化（晶格缺陷、無(wú)定形化、游離結(jié)晶結(jié)構(gòu)變化（晶格缺陷、無(wú)定形化、游離 基生成等）；基生成等）； v顆粒相互作用的物理現(xiàn)象（組成分離、生成顆粒相互作用的物理現(xiàn)象（組成分離、生成 熱、壓力升高等）。熱、壓力升高等）。 機(jī)械力化學(xué)效應(yīng)機(jī)