超微粉體制備之固相法1

1、4. 超微粉體制備之固相法超微粉體制備之固相法粉粉體體制制備備方方法法液相法液相法沉淀法沉淀法水熱法水熱法溶膠凝膠法溶膠凝膠法冷凍干燥法冷凍干燥法噴霧法噴霧法共沉淀法共沉淀法化合物沉淀法化合物沉淀法水解沉淀法水解沉淀法 氣相法氣相法氣體冷凝法氣體冷凝法氫電弧等離子體法氫電弧等離子體法濺射法濺射法真空沉積法真空沉積法加熱蒸發(fā)法加熱蒸發(fā)法混合等離子體法混合等離子體法化學(xué)氣相反應(yīng)法化學(xué)氣相反應(yīng)法氣相分解法氣相分解法氣相合成法氣相合成法氣固反應(yīng)法氣固反應(yīng)法物理氣相法物理氣相法固相法固相法機(jī)械機(jī)械粉碎法粉碎法干式粉碎干式粉碎濕式粉碎濕式粉碎熱分解法熱分解法其它方法其它方法固相反應(yīng)法固相反應(yīng)法目錄目錄4.

2、1 機(jī)械粉碎法機(jī)械粉碎法4.1.1 基本理論基本理論4.1.2 破碎破碎4.1.3 粉磨粉磨4.2 固相合成法固相合成法4.2.1 熱分解法熱分解法4.2.2 高溫固相反應(yīng)法高溫固相反應(yīng)法4.2.3 還原反應(yīng)法還原反應(yīng)法4.1 機(jī)械粉碎法機(jī)械粉碎法 機(jī)械粉碎法是應(yīng)用機(jī)械粉碎法是應(yīng)用機(jī)械力機(jī)械力對(duì)固體物料進(jìn)行對(duì)固體物料進(jìn)行粉碎，粉碎機(jī)械作業(yè)，使之變?yōu)樾K、細(xì)粉碎，粉碎機(jī)械作業(yè)，使之變?yōu)樾K、細(xì)粉或粉末的方法。粉或粉末的方法。 機(jī)械粉碎法包括球磨機(jī)、砂磨機(jī)、氣流磨機(jī)械粉碎法包括球磨機(jī)、砂磨機(jī)、氣流磨等等。等等。特點(diǎn)特點(diǎn)工藝簡(jiǎn)單、產(chǎn)量大、成本低工藝簡(jiǎn)單、產(chǎn)量大、成本低產(chǎn)品的粒度范圍較寬產(chǎn)品的粒度范圍

3、較寬存在研磨介質(zhì)和磨機(jī)內(nèi)襯對(duì)物料的存在研磨介質(zhì)和磨機(jī)內(nèi)襯對(duì)物料的“污染污染”問(wèn)題。問(wèn)題。長(zhǎng)時(shí)間的機(jī)械能作用導(dǎo)致物料發(fā)生一定程長(zhǎng)時(shí)間的機(jī)械能作用導(dǎo)致物料發(fā)生一定程度的機(jī)械力化學(xué)反應(yīng)。度的機(jī)械力化學(xué)反應(yīng)。4.1.1 基本理論基本理論 粉碎原理與分類(lèi)粉碎原理與分類(lèi) 粉碎方式粉碎方式(5) 粉碎模型粉碎模型(3) 粉碎過(guò)程機(jī)理粉碎過(guò)程機(jī)理 粉碎所需的能耗或能耗規(guī)律粉碎所需的能耗或能耗規(guī)律(4) 粉碎機(jī)械力化學(xué)粉碎機(jī)械力化學(xué)粉碎原理粉碎原理 粉碎：固體物料在外力的作用下，克服粉碎：固體物料在外力的作用下，克服內(nèi)聚內(nèi)聚力力，從而使顆粒尺寸減小，比表面積增大的，從而使顆粒尺寸減小，比表面積增大的過(guò)程稱(chēng)為粉碎

4、。包括：過(guò)程稱(chēng)為粉碎。包括：破碎：使破碎：使大大塊物料碎裂成塊物料碎裂成小小塊物料的加工過(guò)塊物料的加工過(guò)程。程。粉磨：使粉磨：使小小塊物料碎裂成塊物料碎裂成細(xì)粉末細(xì)粉末狀顆粒的加狀顆粒的加工過(guò)程。工過(guò)程。相應(yīng)的機(jī)械設(shè)備分別稱(chēng)為破碎機(jī)械和粉磨機(jī)械。相應(yīng)的機(jī)械設(shè)備分別稱(chēng)為破碎機(jī)械和粉磨機(jī)械。分類(lèi)分類(lèi)或更小至亞微米將物料粉磨到超細(xì)磨左右將物料粉磨到細(xì)磨左右將物料粉磨到粗磨粉磨左右將物料破碎到細(xì)碎左右將物料破碎到中碎左右將物料破碎到粗碎破碎粉碎mmmmmmmmmm5601 . 0330100粉碎方式粉碎方式(a)壓碎壓碎：利用粉碎設(shè)備的工作部件對(duì)物料施：利用粉碎設(shè)備的工作部件對(duì)物料施加加擠壓作用擠壓作

5、用，物料在壓力作用下發(fā)生粉碎。，物料在壓力作用下發(fā)生粉碎。(b)擊碎擊碎：包括高速運(yùn)動(dòng)的粉碎體對(duì)被粉碎物：包括高速運(yùn)動(dòng)的粉碎體對(duì)被粉碎物料的料的沖擊沖擊和高速運(yùn)動(dòng)的物料向固定壁或靶和高速運(yùn)動(dòng)的物料向固定壁或靶的沖擊等。每次沖擊碰撞的粉碎時(shí)間是在的沖擊等。每次沖擊碰撞的粉碎時(shí)間是在瞬間完成的，所以粉碎體與被粉碎物料的瞬間完成的，所以粉碎體與被粉碎物料的動(dòng)量交換動(dòng)量交換非常迅速。非常迅速。(c)磨剝：為磨剝：為剪切摩擦剪切摩擦粉碎，包括研磨介質(zhì)對(duì)粉碎，包括研磨介質(zhì)對(duì)物料的粉碎和物料相互間的摩擦作用。物料的粉碎和物料相互間的摩擦作用。(d)彎折：受彎曲作用而粉碎彎折：受彎曲作用而粉碎(e)劈碎：受劈

6、力作用而粉碎劈碎：受劈力作用而粉碎 可見(jiàn)機(jī)械作用力可以分為擠壓、沖（打）可見(jiàn)機(jī)械作用力可以分為擠壓、沖（打）擊、剪切摩擦等等。擊、剪切摩擦等等。粉碎模型粉碎模型Hting等人提出了以下三種粉碎模型：等人提出了以下三種粉碎模型：體積粉碎體積粉碎模型模型 表面粉碎模表面粉碎模型型 均一粉碎均一粉碎模型模型 粉碎產(chǎn)物的粒度分布有所不同：體積粉碎粉碎產(chǎn)物的粒度分布有所不同：體積粉碎后的粒度分布較后的粒度分布較集中集中，而表面粉碎后的細(xì)，而表面粉碎后的細(xì)粉較多，粒度分布范圍較粉較多，粒度分布范圍較寬寬。被粉碎物料的基本物性被粉碎物料的基本物性硬度硬度脆性和韌性脆性和韌性強(qiáng)度強(qiáng)度易碎（磨）性易碎（磨）性硬

7、度硬度 硬度是指的是硬度是指的是抵抗抵抗其他物體其他物體刻劃刻劃或或壓入壓入其其表面的能力。也可理解為在固體表面產(chǎn)生表面的能力。也可理解為在固體表面產(chǎn)生局部變形所需的能量。局部變形所需的能量。 硬度的大小與物料內(nèi)部的硬度的大小與物料內(nèi)部的化學(xué)鍵化學(xué)鍵以及以及晶體晶體結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)有關(guān)。無(wú)機(jī)材料常用有關(guān)。無(wú)機(jī)材料常用莫氏硬度莫氏硬度或或維氏維氏硬度硬度表示。表示。典型礦物的莫氏硬度值典型礦物的莫氏硬度值礦礦物物名名稱(chēng)稱(chēng) 莫莫氏氏硬硬度度 晶晶格格能能/(KJ/mol) 礦礦物物名名稱(chēng)稱(chēng) 莫莫氏氏硬硬度度 晶晶格格能能/(KJ/mol) 滑滑石石 1 長(zhǎng)長(zhǎng)石石 6 11304 石石膏膏 2 2595 石

8、石英英 7 12519 方方解解石石 3 2671 黃黃晶晶 8 14377 螢螢石石 4 2713 剛剛玉玉 9 15659 磷磷灰灰石石 5 4396 金金剛剛石石 10 16747 硬度越大，耐磨性越好。硬度作為間接評(píng)硬度越大，耐磨性越好。硬度作為間接評(píng)價(jià)指標(biāo)，在一定程度上體現(xiàn)了物料粉碎的價(jià)指標(biāo)，在一定程度上體現(xiàn)了物料粉碎的難易程度。難易程度。脆性和韌性脆性和韌性 脆性反映了物料脆性反映了物料抵抗沖擊力大小抵抗沖擊力大小的特性，的特性，韌性則反映了物韌性則反映了物抵抗斷裂阻力抵抗斷裂阻力的特性。的特性。 脆性材料抵抗動(dòng)載荷或沖擊的能力較差。脆性材料抵抗動(dòng)載荷或沖擊的能力較差。韌性材料的抗

9、拉和抗沖擊性能較好，而抗韌性材料的抗拉和抗沖擊性能較好，而抗壓性能較差。壓性能較差。強(qiáng)度強(qiáng)度 強(qiáng)度指的是物料對(duì)外力的強(qiáng)度指的是物料對(duì)外力的抵抗能力抵抗能力，通常，通常以物料破壞時(shí)單位面積上所受的力來(lái)表示，以物料破壞時(shí)單位面積上所受的力來(lái)表示，單位為單位為N/m2或或Pa。 物料強(qiáng)度的高低在一定程度上體現(xiàn)了其粉物料強(qiáng)度的高低在一定程度上體現(xiàn)了其粉碎的難易程度。碎的難易程度。 按材料內(nèi)部的均勻性和是否有缺陷分為按材料內(nèi)部的均勻性和是否有缺陷分為理理論強(qiáng)度論強(qiáng)度和和實(shí)際（測(cè)）強(qiáng)度。實(shí)際（測(cè)）強(qiáng)度。理論強(qiáng)度理論強(qiáng)度 不含任何不含任何缺陷的完全均質(zhì)材料的強(qiáng)度稱(chēng)為理缺陷的完全均質(zhì)材料的強(qiáng)度稱(chēng)為理論強(qiáng)度。它

10、相當(dāng)于原子、離子或分子間的結(jié)論強(qiáng)度。它相當(dāng)于原子、離子或分子間的結(jié)合力。合力。 理論強(qiáng)度的計(jì)算式：理論強(qiáng)度的計(jì)算式： th=( E/a)1/2，其中，其中 為表為表面能，面能，E為彈性模量，為彈性模量，a為晶格常數(shù)。為晶格常數(shù)。實(shí)際（測(cè)）強(qiáng)度實(shí)際（測(cè)）強(qiáng)度 物料的實(shí)際（測(cè)）強(qiáng)度往往遠(yuǎn)低于理論強(qiáng)度。物料的實(shí)際（測(cè)）強(qiáng)度往往遠(yuǎn)低于理論強(qiáng)度。 =(2 E/ c)1/2，其中，其中c為裂紋半長(zhǎng)。實(shí)際（測(cè)）為裂紋半長(zhǎng)。實(shí)際（測(cè)）強(qiáng)度還與測(cè)定條件（如試樣的尺寸、加載速?gòu)?qiáng)度還與測(cè)定條件（如試樣的尺寸、加載速率及所處環(huán)境等）有關(guān)。率及所處環(huán)境等）有關(guān)。易碎（磨）性易碎（磨）性 易碎（磨）性指的是在一定粉碎條件

11、下，易碎（磨）性指的是在一定粉碎條件下，將單位質(zhì)量物料從將單位質(zhì)量物料從一定粒度一定粒度粉碎至粉碎至某一指某一指定粒度定粒度所需的能量，或施加一定能量使物所需的能量，或施加一定能量使物料達(dá)到的粉碎細(xì)度。料達(dá)到的粉碎細(xì)度。 這是為了表征物料粉碎難易程度的這是為了表征物料粉碎難易程度的綜合影綜合影響響，一般用，一般用相對(duì)易碎性系數(shù)相對(duì)易碎性系數(shù)來(lái)表示。易碎來(lái)表示。易碎性系數(shù)越大，物料越易粉碎。性系數(shù)越大，物料越易粉碎。 采用采用同一同一粉碎機(jī)械，在粉碎機(jī)械，在相同物料尺寸變化相同物料尺寸變化條件下。某一物料的易碎系數(shù)條件下。某一物料的易碎系數(shù)Km：Km=Eb/EEb：粉碎：粉碎標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)物料的單位電

12、耗物料的單位電耗E：粉碎干燥狀態(tài)下的：粉碎干燥狀態(tài)下的某一物料某一物料的單位電耗的單位電耗易碎系數(shù)愈大，愈容易粉碎。易碎系數(shù)愈大，愈容易粉碎。粉碎過(guò)程機(jī)理粉碎過(guò)程機(jī)理 在粉碎過(guò)程中，如果施加的力在粉碎過(guò)程中，如果施加的力超過(guò)超過(guò)了物料了物料強(qiáng)度極限（臨界粉碎應(yīng)力），則物料就破強(qiáng)度極限（臨界粉碎應(yīng)力），則物料就破裂；如果施加的力裂；如果施加的力沒(méi)有超過(guò)沒(méi)有超過(guò)物料強(qiáng)度極限，物料強(qiáng)度極限，則物料被壓縮作彈性形變，撤去施加力后則物料被壓縮作彈性形變，撤去施加力后物料將保持原有形狀而未被粉碎。物料將保持原有形狀而未被粉碎。 臨界粉碎應(yīng)力與彈性模量和表面能及晶格臨界粉碎應(yīng)力與彈性模量和表面能及晶格中原子

13、之間的距離有關(guān)：中原子之間的距離有關(guān)：2/1)(rE 繼續(xù)施加原來(lái)的繼續(xù)施加原來(lái)的力到大塊物料會(huì)使原來(lái)未力到大塊物料會(huì)使原來(lái)未被粉碎的大塊顆粒破裂成較小的顆粒嗎？被粉碎的大塊顆粒破裂成較小的顆粒嗎？ 會(huì)。因?yàn)檫@時(shí)內(nèi)部生成了若干裂縫或原有會(huì)。因?yàn)檫@時(shí)內(nèi)部生成了若干裂縫或原有裂縫擴(kuò)展，產(chǎn)生許多強(qiáng)度薄弱面；或在局裂縫擴(kuò)展，產(chǎn)生許多強(qiáng)度薄弱面；或在局部應(yīng)力集中，這時(shí)部應(yīng)力集中，這時(shí)繼續(xù)施加的繼續(xù)施加的力的大小即力的大小即使沒(méi)有增加也會(huì)使原來(lái)未被粉碎的大塊顆使沒(méi)有增加也會(huì)使原來(lái)未被粉碎的大塊顆粒破裂成較小的顆粒。粒破裂成較小的顆粒。 繼續(xù)施加外力，小顆粒數(shù)目增加，但其粒繼續(xù)施加外力，小顆粒數(shù)目增加，但其

14、粒度減小很少。這是因?yàn)榱６容^小時(shí)內(nèi)部的度減小很少。這是因?yàn)榱６容^小時(shí)內(nèi)部的強(qiáng)度薄弱面逐漸減少，受力后往往不破裂。強(qiáng)度薄弱面逐漸減少，受力后往往不破裂。三個(gè)階段三個(gè)階段 固體物料的超微粉碎一般隨著粉碎時(shí)間的固體物料的超微粉碎一般隨著粉碎時(shí)間的延長(zhǎng)，要經(jīng)過(guò)三個(gè)階段：延長(zhǎng)，要經(jīng)過(guò)三個(gè)階段：初始階段：系統(tǒng)晶格能的變化主要是表面初始階段：系統(tǒng)晶格能的變化主要是表面能的增加：能的增加：粉碎速率趨緩階段：顆粒之間有相互作用，粉碎速率趨緩階段：顆粒之間有相互作用，但主要作用是較弱的范德華力。但主要作用是較弱的范德華力。團(tuán)聚階段：顆粒之間有較強(qiáng)的甚至是不可團(tuán)聚階段：顆粒之間有較強(qiáng)的甚至是不可逆的相互作用。逆的相

15、互作用。)( AEk)( AEEuk“逆粉碎現(xiàn)象逆粉碎現(xiàn)象” 物料在超細(xì)粉碎過(guò)程中，隨著粉碎時(shí)間的物料在超細(xì)粉碎過(guò)程中，隨著粉碎時(shí)間的延長(zhǎng)，顆粒粒度的減小，比表面積的增加，延長(zhǎng)，顆粒粒度的減小，比表面積的增加，顆粒的表面能增大，顆粒之間的相互作用顆粒的表面能增大，顆粒之間的相互作用增強(qiáng)，團(tuán)聚現(xiàn)象增加，達(dá)到一定時(shí)間后，增強(qiáng)，團(tuán)聚現(xiàn)象增加，達(dá)到一定時(shí)間后，顆粒的粉碎與團(tuán)聚達(dá)到平衡。顆粒的粉碎與團(tuán)聚達(dá)到平衡。粉碎粉碎 團(tuán)聚團(tuán)聚 打破以上平衡打破以上平衡,可采取的一個(gè)重要方法就是可采取的一個(gè)重要方法就是加入加入助磨劑助磨劑（在超細(xì)粉碎過(guò)程中，能夠顯（在超細(xì)粉碎過(guò)程中，能夠顯著提高粉碎效率或降低能耗的化

16、學(xué)物質(zhì)稱(chēng)著提高粉碎效率或降低能耗的化學(xué)物質(zhì)稱(chēng)為助磨劑。）例如：為助磨劑。）例如：A：在干法研磨水泥熟料時(shí)加入乙二醇作為：在干法研磨水泥熟料時(shí)加入乙二醇作為助磨劑，產(chǎn)率可提高助磨劑，產(chǎn)率可提高2550；B：在濕法球磨鋯英石時(shí)加入：在濕法球磨鋯英石時(shí)加入0.2的三乙醇的三乙醇胺，研磨時(shí)間減少胺，研磨時(shí)間減少3/4。 粉碎能耗規(guī)律粉碎能耗規(guī)律 關(guān)于粉碎所需的能耗或能耗規(guī)律，關(guān)于粉碎所需的能耗或能耗規(guī)律，19世紀(jì)世紀(jì)末和末和20世紀(jì)許多科技工作者進(jìn)行了大量的世紀(jì)許多科技工作者進(jìn)行了大量的研究，其中最著名的是：研究，其中最著名的是：雷廷格爾（雷廷格爾（Rittinger）定律）定律基克（基克（Kick）

17、定律）定律邦德（邦德（Bond）定律）定律R.L.Charles定律（通式）定律（通式）雷廷格爾定律雷廷格爾定律 雷廷格爾定律雷廷格爾定律提出粉碎物料所消耗的能量提出粉碎物料所消耗的能量與粉碎過(guò)程中與粉碎過(guò)程中新增加的表面積新增加的表面積成正比：成正比：E=K1SE：粉碎能耗：粉碎能耗S：粉碎前后所增加的表面積：粉碎前后所增加的表面積K1：比例系數(shù)：比例系數(shù) 對(duì)于球形顆粒，假設(shè)破碎前物料尺寸為對(duì)于球形顆粒，假設(shè)破碎前物料尺寸為x1，個(gè)數(shù)為個(gè)數(shù)為n1，破碎后物料尺寸為，破碎后物料尺寸為x2，個(gè)數(shù)為，個(gè)數(shù)為n2，物料密度為物料密度為 ，質(zhì)量為，質(zhì)量為m，則破碎前后其比，則破碎前后其比表面積分別為：

18、表面積分別為： 物料表面積的增加為物料表面積的增加為 ：1131121166/xnxnxS2232222266/xnxnxS1212116)(xxmSSmSm所消耗的粉碎能量為：所消耗的粉碎能量為： 雷廷格爾定律（能耗與尺寸的關(guān)系）雷廷格爾定律（能耗與尺寸的關(guān)系） 表面積假說(shuō)只考慮了新生成表面的能量消表面積假說(shuō)只考慮了新生成表面的能量消耗，只能近似的用于細(xì)磨作業(yè)粉碎功耗計(jì)耗，只能近似的用于細(xì)磨作業(yè)粉碎功耗計(jì)算。算。)11(1221xxKSKE基克定律基克定律 提出相同重量，相似物體粉碎時(shí)所需的能提出相同重量，相似物體粉碎時(shí)所需的能量只與粉碎比有關(guān)。認(rèn)為粉碎能耗與顆粒量只與粉碎比有關(guān)。認(rèn)為粉碎能

19、耗與顆粒體積變化體積變化正比。并從一個(gè)顆粒每破碎一次正比。并從一個(gè)顆粒每破碎一次粒度減小一半，每次的破碎能耗相等這一粒度減小一半，每次的破碎能耗相等這一假說(shuō)出發(fā)，得出：假說(shuō)出發(fā)，得出：dDKElg2D：給料的平均粒徑：給料的平均粒徑d：產(chǎn)物的平均粒徑：產(chǎn)物的平均粒徑邦德定律邦德定律 1952年，邦德在分析年，邦德在分析“表面積假說(shuō)表面積假說(shuō)”和和“體積體積假說(shuō)假說(shuō)”適用范圍的基礎(chǔ)上，從實(shí)驗(yàn)出發(fā)提出適用范圍的基礎(chǔ)上，從實(shí)驗(yàn)出發(fā)提出了所謂的了所謂的“裂紋裂紋擴(kuò)展說(shuō)擴(kuò)展說(shuō)”，提出粉碎物料所，提出粉碎物料所需要的有效功與生成碎粒的需要的有效功與生成碎粒的直徑的平方根直徑的平方根成反比成反比。 出發(fā)點(diǎn)：

20、物料破碎是由于能量在裂紋附近出發(fā)點(diǎn)：物料破碎是由于能量在裂紋附近集中，能耗與形成裂紋的長(zhǎng)度成正比，而集中，能耗與形成裂紋的長(zhǎng)度成正比，而對(duì)于形狀相似的顆粒單位體積內(nèi)裂紋長(zhǎng)度對(duì)于形狀相似的顆粒單位體積內(nèi)裂紋長(zhǎng)度與顆粒的與顆粒的直徑平方根直徑平方根成反比。成反比。R.L.Charles定律定律 1957年，年， R.L.Charles提出了一個(gè)基于粒度提出了一個(gè)基于粒度減小的能耗減小的能耗微分微分式：式： E為粉碎能量，為粉碎能量，x為粒徑，為粒徑，n為常數(shù)。上式是為常數(shù)。上式是粉碎過(guò)程中粒徑與功耗關(guān)系的粉碎過(guò)程中粒徑與功耗關(guān)系的通式通式。dxcxdEn當(dāng)分別以當(dāng)分別以n=1、1.5、2代入代入分

21、別為基克、邦德定律和雷廷格爾定律分別為基克、邦德定律和雷廷格爾定律dxcxdEn適用范圍適用范圍 據(jù)芬蘭據(jù)芬蘭R.T.Hukky等人的驗(yàn)證研究：等人的驗(yàn)證研究：基克學(xué)說(shuō)適用于產(chǎn)物粒度大于基克學(xué)說(shuō)適用于產(chǎn)物粒度大于50mm的粉碎的粉碎邦德學(xué)說(shuō)適用于產(chǎn)物粒度為邦德學(xué)說(shuō)適用于產(chǎn)物粒度為500.5mm 的粉碎的粉碎雷廷格爾學(xué)說(shuō)適用于產(chǎn)物粒度為雷廷格爾學(xué)說(shuō)適用于產(chǎn)物粒度為0.50.075mm原因原因 超微粉粉碎作業(yè)中，外加的機(jī)械能不僅僅超微粉粉碎作業(yè)中，外加的機(jī)械能不僅僅用于顆粒粒度的減小或比表面積的增大，用于顆粒粒度的減小或比表面積的增大，還有顆粒因強(qiáng)烈和長(zhǎng)時(shí)間機(jī)械力作用導(dǎo)致還有顆粒因強(qiáng)烈和長(zhǎng)時(shí)間機(jī)械

22、力作用導(dǎo)致的的機(jī)械化學(xué)變化機(jī)械化學(xué)變化以及機(jī)械傳動(dòng)、研磨介質(zhì)以及機(jī)械傳動(dòng)、研磨介質(zhì)之間的摩擦、振動(dòng)等之間的摩擦、振動(dòng)等消耗消耗。粉碎機(jī)械力化學(xué)粉碎機(jī)械力化學(xué) 固體物質(zhì)在各種形式的機(jī)械力作用下所誘固體物質(zhì)在各種形式的機(jī)械力作用下所誘發(fā)的發(fā)的化學(xué)化學(xué)變化和變化和物理物理化學(xué)變化稱(chēng)為化學(xué)變化稱(chēng)為機(jī)械力機(jī)械力化學(xué)效應(yīng)?；瘜W(xué)效應(yīng)。粉碎機(jī)械力化學(xué)作用粉碎機(jī)械力化學(xué)作用粉碎平衡粉碎平衡 粉碎過(guò)程中顆粒微細(xì)化過(guò)程與微細(xì)顆粒的粉碎過(guò)程中顆粒微細(xì)化過(guò)程與微細(xì)顆粒的團(tuán)聚過(guò)程達(dá)到平衡。團(tuán)聚過(guò)程達(dá)到平衡。 與工作條件、物料的物理化學(xué)性質(zhì)有關(guān)，與工作條件、物料的物理化學(xué)性質(zhì)有關(guān)，是相對(duì)的、有條件的。是相對(duì)的、有條件的。

23、粉碎平衡后繼續(xù)進(jìn)行粉碎，盡管粉體的尺粉碎平衡后繼續(xù)進(jìn)行粉碎，盡管粉體的尺寸不變，但晶體結(jié)構(gòu)不斷破壞，反應(yīng)活性寸不變，但晶體結(jié)構(gòu)不斷破壞，反應(yīng)活性及燒結(jié)性會(huì)提高。及燒結(jié)性會(huì)提高。晶格畸變晶格畸變 在機(jī)械力的作用下，物料的晶格發(fā)生畸變，在機(jī)械力的作用下，物料的晶格發(fā)生畸變，有序結(jié)構(gòu)被破壞，形成非晶體，發(fā)生無(wú)定有序結(jié)構(gòu)被破壞，形成非晶體，發(fā)生無(wú)定形化。形化。 晶格畸變常導(dǎo)致物料的密度發(fā)生變化，同晶格畸變常導(dǎo)致物料的密度發(fā)生變化，同時(shí)使物料的反應(yīng)活性提高。時(shí)使物料的反應(yīng)活性提高。晶型轉(zhuǎn)變晶型轉(zhuǎn)變 由于機(jī)械力的反復(fù)作用，晶格內(nèi)積聚的能由于機(jī)械力的反復(fù)作用，晶格內(nèi)積聚的能量不斷增加，使結(jié)構(gòu)中某些結(jié)合鍵發(fā)生

24、斷量不斷增加，使結(jié)構(gòu)中某些結(jié)合鍵發(fā)生斷裂并重新排列形成新的結(jié)合鍵。裂并重新排列形成新的結(jié)合鍵。化學(xué)變化化學(xué)變化 脫水效應(yīng)、固相反應(yīng)等。脫水效應(yīng)、固相反應(yīng)等。粉碎機(jī)械力化學(xué)的應(yīng)用粉碎機(jī)械力化學(xué)的應(yīng)用機(jī)械力化學(xué)改性：通過(guò)粉碎、摩擦等機(jī)械方法對(duì)機(jī)械力化學(xué)改性：通過(guò)粉碎、摩擦等機(jī)械方法對(duì)粉體進(jìn)行表面處理，有目的地改變其表面的物理粉體進(jìn)行表面處理，有目的地改變其表面的物理化學(xué)性質(zhì)，使其晶格結(jié)構(gòu)及晶型發(fā)生變化，內(nèi)能化學(xué)性質(zhì)，使其晶格結(jié)構(gòu)及晶型發(fā)生變化，內(nèi)能增大，增強(qiáng)表面活性，以滿足不同工藝的要求。增大，增強(qiáng)表面活性，以滿足不同工藝的要求。機(jī)械力化學(xué)制備納米金屬、非晶態(tài)金屬及合金機(jī)機(jī)械力化學(xué)制備納米金屬、非

25、晶態(tài)金屬及合金機(jī)械力化學(xué)法械力化學(xué)法制備新型材料制備新型材料。制備納米陶瓷、功能材料、納米復(fù)合材料等。制備納米陶瓷、功能材料、納米復(fù)合材料等。機(jī)械力化學(xué)在水泥、混凝土生產(chǎn)中的應(yīng)用、助磨機(jī)械力化學(xué)在水泥、混凝土生產(chǎn)中的應(yīng)用、助磨劑的應(yīng)用、硅酸鹽礦物的合成等。劑的應(yīng)用、硅酸鹽礦物的合成等。高能球磨制備高能球磨制備ZnSe納米晶粉體納米晶粉體 將相同摩爾比的將相同摩爾比的Zn粉和粉和Se粉放在球磨罐粉放在球磨罐(WC)中，選用球石直徑為中，選用球石直徑為10mm，原料：，原料：球石球石1：20，干磨，在，干磨，在氮?dú)獾獨(dú)獗Ｗo(hù)下，球磨保護(hù)下，球磨60min即可獲得純立方閃鋅礦結(jié)構(gòu)，避免了即可獲得純立方

26、閃鋅礦結(jié)構(gòu)，避免了ZnO相的出現(xiàn)。晶粒的尺寸用相的出現(xiàn)。晶粒的尺寸用Scherrer公式公式計(jì)算為計(jì)算為5nm，用，用TEM直接觀察的尺寸為直接觀察的尺寸為10nm左右。左右。車(chē)俊車(chē)俊, 姚熹姚熹, 姜海青姜海青, 汪敏強(qiáng)汪敏強(qiáng), 稀有金屬材料稀有金屬材料與工程與工程-20064.1.2 破碎破碎破碎機(jī)械分為兩類(lèi)：破碎機(jī)械分為兩類(lèi)：擠壓式擠壓式顎式破碎機(jī)顎式破碎機(jī)圓錐破碎機(jī)圓錐破碎機(jī)輥式破碎機(jī)輥式破碎機(jī) 沖擊式?jīng)_擊式錘式破碎機(jī)錘式破碎機(jī)反擊式破碎機(jī)反擊式破碎機(jī)顎式破碎機(jī)顎式破碎機(jī) 俗稱(chēng)俗稱(chēng)“老虎口老虎口”，是破碎硬物料最有效的設(shè)備。，是破碎硬物料最有效的設(shè)備。 物料在顎式破碎機(jī)中的破碎是在兩塊

27、物料在顎式破碎機(jī)中的破碎是在兩塊顎板顎板之之間進(jìn)行的。適合粗碎大塊堅(jiān)硬或磨蝕性很強(qiáng)間進(jìn)行的。適合粗碎大塊堅(jiān)硬或磨蝕性很強(qiáng)的物料。構(gòu)造簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，維護(hù)方便。的物料。構(gòu)造簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，維護(hù)方便。工作原理工作原理 破碎機(jī)的破碎機(jī)的可動(dòng)顎板可動(dòng)顎板繞懸掛軸或繞懸掛軸或可動(dòng)軸對(duì)可動(dòng)軸對(duì)固定顎板固定顎板作周期性地作周期性地靠近靠近和和離開(kāi)離開(kāi)運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)。 當(dāng)可動(dòng)顎板靠近固定顎板時(shí)，當(dāng)可動(dòng)顎板靠近固定顎板時(shí)，位于兩顎板間的物料受以位于兩顎板間的物料受以擠壓擠壓為主為主的作用力而破碎；的作用力而破碎； 當(dāng)可動(dòng)顎板離開(kāi)固定顎板時(shí)，當(dāng)可動(dòng)顎板離開(kāi)固定顎板時(shí)，已破碎的物料在重力作用下由已破碎的物料在重力作用下

28、由破碎機(jī)排料口破碎機(jī)排料口排出排出。類(lèi)型及構(gòu)造類(lèi)型及構(gòu)造 目前廣泛應(yīng)用的顎式破碎機(jī)有：目前廣泛應(yīng)用的顎式破碎機(jī)有：簡(jiǎn)單簡(jiǎn)單擺動(dòng)顎式破碎機(jī)擺動(dòng)顎式破碎機(jī)復(fù)雜復(fù)雜擺動(dòng)顎式破碎機(jī)擺動(dòng)顎式破碎機(jī)簡(jiǎn)單擺動(dòng)顎式破碎機(jī)簡(jiǎn)單擺動(dòng)顎式破碎機(jī) 活動(dòng)顎板以活動(dòng)顎板以懸掛軸懸掛軸為支點(diǎn)為支點(diǎn)作往復(fù)擺動(dòng)，作往復(fù)擺動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)行程以活動(dòng)其運(yùn)動(dòng)行程以活動(dòng)顎板的底部，即卸顎板的底部，即卸料口處為最大。料口處為最大。復(fù)雜擺動(dòng)顎式破碎機(jī)復(fù)雜擺動(dòng)顎式破碎機(jī) 活動(dòng)顎板活動(dòng)顎板懸掛在懸掛在偏心軸偏心軸上，而活上，而活動(dòng)顎板的底部則動(dòng)顎板的底部則支撐在推力板上。支撐在推力板上。當(dāng)偏心軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，當(dāng)偏心軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，活動(dòng)顎板在其帶活動(dòng)顎板在其帶動(dòng)

29、下作上下、左動(dòng)下作上下、左右的復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)，右的復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)，故稱(chēng)復(fù)雜擺動(dòng)式。故稱(chēng)復(fù)雜擺動(dòng)式。 顎式破碎機(jī)的規(guī)格用進(jìn)料口的寬度和長(zhǎng)度顎式破碎機(jī)的規(guī)格用進(jìn)料口的寬度和長(zhǎng)度(BLmm)表示，如表示，如PEF600900顎式破顎式破碎機(jī)，表示進(jìn)料口寬度為碎機(jī)，表示進(jìn)料口寬度為600mm，長(zhǎng)度為，長(zhǎng)度為900mm的復(fù)雜擺動(dòng)式顎式破碎機(jī)。的復(fù)雜擺動(dòng)式顎式破碎機(jī)。 其中其中P為破碎，為破碎，E為顎式，為顎式，F(xiàn)為復(fù)雜為復(fù)雜 ，J為簡(jiǎn)為簡(jiǎn)單。單。主要參數(shù)主要參數(shù)鉗角鉗角偏心軸轉(zhuǎn)速偏心軸轉(zhuǎn)速鉗角鉗角 顎式破碎機(jī)活動(dòng)顎板與固定顎板之間的夾顎式破碎機(jī)活動(dòng)顎板與固定顎板之間的夾角角稱(chēng)為鉗角。稱(chēng)為鉗角。 減小鉗角可減小鉗

30、角可增加增加破碎機(jī)的破碎機(jī)的生產(chǎn)能力生產(chǎn)能力，但會(huì)，但會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)致破碎比破碎比減?。粶p??； 反之，增大鉗角雖可增大破碎比，但會(huì)降反之，增大鉗角雖可增大破碎比，但會(huì)降低生產(chǎn)能力，同時(shí)，落在顎腔中的物料不低生產(chǎn)能力，同時(shí)，落在顎腔中的物料不易夾牢，有被推出機(jī)外的危險(xiǎn)。易夾牢，有被推出機(jī)外的危險(xiǎn)。 因此破碎機(jī)的鉗角應(yīng)有因此破碎機(jī)的鉗角應(yīng)有一定的范圍一定的范圍。鉗角。鉗角的大小可通過(guò)物料的受力分析來(lái)確定。的大小可通過(guò)物料的受力分析來(lái)確定。 設(shè)夾在顎腔內(nèi)的球形物料的質(zhì)量為設(shè)夾在顎腔內(nèi)的球形物料的質(zhì)量為G，由，由G產(chǎn)生的重力比物料所受的破碎力小得多，產(chǎn)生的重力比物料所受的破碎力小得多，可忽略不計(jì)?？珊雎圆挥?jì)

31、。 在顎板與物料接觸處，顎板對(duì)物料的作用在顎板與物料接觸處，顎板對(duì)物料的作用力為力為P1和和P2，二者均與顎板垂直。，二者均與顎板垂直。 由此二力所導(dǎo)致的摩擦力為由此二力所導(dǎo)致的摩擦力為fP1和和fP2，方向，方向向下，其中向下，其中f為物料與顎板之間的摩擦系數(shù)。為物料與顎板之間的摩擦系數(shù)。 當(dāng)物料被夾牢在顎腔內(nèi)不被推出機(jī)外時(shí)，當(dāng)物料被夾牢在顎腔內(nèi)不被推出機(jī)外時(shí)，上面幾個(gè)力互相平衡，在上面幾個(gè)力互相平衡，在X、Y方向上的方向上的分力之和分別為零，即分力之和分別為零，即X軸：軸：P1P2cos fP2sin =0Y軸：軸：fP1fP2cos +P2sin =0整理得：整理得：2fcos +(1-

32、f2)sin =0或或tan =2f/(1-f2)摩擦系數(shù)一般為摩擦系數(shù)一般為0.20.3，則鉗角最大值為則鉗角最大值為22 33 偏心軸轉(zhuǎn)速偏心軸轉(zhuǎn)速 顎式破碎機(jī)偏心軸的轉(zhuǎn)速直接反映活動(dòng)顎顎式破碎機(jī)偏心軸的轉(zhuǎn)速直接反映活動(dòng)顎板的板的擺動(dòng)次數(shù)擺動(dòng)次數(shù)。 在一定范圍內(nèi)，偏心軸的在一定范圍內(nèi)，偏心軸的轉(zhuǎn)速增加轉(zhuǎn)速增加，生產(chǎn)，生產(chǎn)能力隨之能力隨之增加增加；但是；但是超過(guò)超過(guò)一定限度時(shí)，反一定限度時(shí)，反而會(huì)使生產(chǎn)能力降低，并且而會(huì)使生產(chǎn)能力降低，并且電耗增加電耗增加。經(jīng)理論推導(dǎo)，偏心軸的轉(zhuǎn)速應(yīng)為經(jīng)理論推導(dǎo)，偏心軸的轉(zhuǎn)速應(yīng)為n：偏心軸的轉(zhuǎn)速，：偏心軸的轉(zhuǎn)速，rmin；s：活動(dòng)顎板下端水平行程，：活動(dòng)顎板

33、下端水平行程，cm；a：鉗角：鉗角圓錐破碎機(jī)圓錐破碎機(jī) 圓錐破碎機(jī)破碎比大、圓錐破碎機(jī)破碎比大、效率高、能耗低，產(chǎn)效率高、能耗低，產(chǎn)品粒度均勻，適合中品粒度均勻，適合中碎和細(xì)碎各種礦石，碎和細(xì)碎各種礦石，巖石。巖石。 外錐體是外錐體是固定固定的，內(nèi)錐的，內(nèi)錐體被安裝在偏心軸套里體被安裝在偏心軸套里的立軸帶動(dòng)作偏的立軸帶動(dòng)作偏心回轉(zhuǎn)心回轉(zhuǎn)，物料在兩錐體之間受到物料在兩錐體之間受到壓力壓力和和彎曲力彎曲力的作用而的作用而破碎。破碎。 工作原理工作原理 按按用途用途分分 粗碎的圓錐式破碎機(jī)粗碎的圓錐式破碎機(jī) （旋回式破碎機(jī)（旋回式破碎機(jī) ） 中細(xì)碎的圓錐式破碎機(jī)中細(xì)碎的圓錐式破碎機(jī)（菌形圓錐式破碎機(jī)

34、（菌形圓錐式破碎機(jī) ） 類(lèi)型及構(gòu)造類(lèi)型及構(gòu)造旋回式破碎機(jī)旋回式破碎機(jī)正置倒置菌形圓錐式破碎機(jī)菌形圓錐式破碎機(jī) 動(dòng)錐制成動(dòng)錐制成菌形菌形，在，在卸料口附近，動(dòng)定卸料口附近，動(dòng)定錐之間有一段距離錐之間有一段距離相等的平行帶，以相等的平行帶，以保證卸出物料的粒保證卸出物料的粒度均勻。度均勻。 正置正置輥式破碎機(jī)輥式破碎機(jī)錘式破碎機(jī)錘式破碎機(jī) 錘式破碎機(jī)是利用高速回轉(zhuǎn)錘子的打擊作錘式破碎機(jī)是利用高速回轉(zhuǎn)錘子的打擊作用而進(jìn)行破碎的。工作時(shí)，鉸接的用而進(jìn)行破碎的。工作時(shí)，鉸接的錘頭高錘頭高速回轉(zhuǎn)速回轉(zhuǎn)，對(duì)給入的大塊物料進(jìn)行，對(duì)給入的大塊物料進(jìn)行打擊打擊，并，并使其拋向機(jī)體內(nèi)壁的承擊板上，在承擊板使其拋向機(jī)

35、體內(nèi)壁的承擊板上，在承擊板上物料進(jìn)一步?jīng)_擊破碎后，落到下面的上物料進(jìn)一步?jīng)_擊破碎后，落到下面的蓖蓖條條上，粒度合格的產(chǎn)物從篦條縫隙中排出，上，粒度合格的產(chǎn)物從篦條縫隙中排出，蓖條上的物料繼續(xù)被錘頭打擊、擠壓或研蓖條上的物料繼續(xù)被錘頭打擊、擠壓或研磨，直至全部透過(guò)篦條為止。磨，直至全部透過(guò)篦條為止。反擊式破碎機(jī)反擊式破碎機(jī) 反擊式破碎機(jī)也是利用沖擊反擊式破碎機(jī)也是利用沖擊作用進(jìn)行破碎的。工作時(shí)，作用進(jìn)行破碎的。工作時(shí)，轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)，物料由給料轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)，物料由給料口經(jīng)過(guò)篩板與細(xì)粒分離后，口經(jīng)過(guò)篩板與細(xì)粒分離后，大塊進(jìn)入破碎腔，受到大塊進(jìn)入破碎腔，受到錘頭錘頭的沖擊，遭到第一次破碎，的沖擊，遭到

36、第一次破碎，并以很大的速度并以很大的速度拋向反擊板拋向反擊板再次破碎，然后又從反擊板再次破碎，然后又從反擊板彈回到錘頭打擊區(qū)，繼續(xù)重彈回到錘頭打擊區(qū)，繼續(xù)重復(fù)上述過(guò)程。復(fù)上述過(guò)程。優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)利用沖擊進(jìn)行破碎，使物料沿利用沖擊進(jìn)行破碎，使物料沿脆弱面脆弱面破開(kāi)，破開(kāi)，破碎效率高，能耗小，處理能力大，產(chǎn)品破碎效率高，能耗小，處理能力大，產(chǎn)品粒度均勻。粒度均勻。 破碎比大。破碎比大。 具有選擇性破碎的特點(diǎn)。具有選擇性破碎的特點(diǎn)。 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便。 4.1.3 粉磨粉磨 粉磨在玻璃、陶瓷制品和水泥制造過(guò)程中粉磨在玻璃、陶瓷制品和水泥制造過(guò)程中都占有一定地位。都占有一定地位。 尤其

37、是在水泥水泥生產(chǎn)中占有非常重要的尤其是在水泥水泥生產(chǎn)中占有非常重要的地位，無(wú)論是生料還是水泥，都要通過(guò)粉地位，無(wú)論是生料還是水泥，都要通過(guò)粉磨來(lái)獲得，每生產(chǎn)磨來(lái)獲得，每生產(chǎn)1t水泥，需要粉磨各種水泥，需要粉磨各種物料物料3t左右，電耗約為左右，電耗約為100110kwh，其，其60%70%的電能消耗在粉磨中。的電能消耗在粉磨中。粉磨設(shè)備粉磨設(shè)備 一般常見(jiàn)的有一般常見(jiàn)的有慢慢速磨和速磨和快快速磨速磨 慢慢速磨：速磨：球磨機(jī)球磨機(jī)、自磨磨機(jī)等。、自磨磨機(jī)等。 快快速磨：速磨：輥式磨輥式磨、振動(dòng)磨、氣流磨、行星、振動(dòng)磨、氣流磨、行星磨磨 硅酸鹽工業(yè)中以硅酸鹽工業(yè)中以球磨球磨(包括棒磨包括棒磨)應(yīng)用最

38、多應(yīng)用最多 輥磨機(jī)輥磨機(jī)（又稱(chēng)（又稱(chēng)立磨立磨）在新型干法水泥生產(chǎn)）在新型干法水泥生產(chǎn)線上大量采用。線上大量采用。球磨球磨定義：在研磨介質(zhì)產(chǎn)生的沖擊力和研磨力的定義：在研磨介質(zhì)產(chǎn)生的沖擊力和研磨力的聯(lián)合作用下物料被粉碎成微細(xì)顆粒的過(guò)程。聯(lián)合作用下物料被粉碎成微細(xì)顆粒的過(guò)程。主要工作部件：回轉(zhuǎn)圓筒、研磨介質(zhì)、襯板主要工作部件：回轉(zhuǎn)圓筒、研磨介質(zhì)、襯板作用作用 ：研磨體對(duì)物料的沖擊和研磨：研磨體對(duì)物料的沖擊和研磨 球磨機(jī)的分類(lèi)球磨機(jī)的分類(lèi)1、按所裝研磨介質(zhì)、按所裝研磨介質(zhì)球磨機(jī)球磨機(jī)棒磨機(jī)棒磨機(jī)礫石磨礫石磨2、按筒體的形狀分、按筒體的形狀分短磨機(jī)：短磨機(jī)：L/D2長(zhǎng)磨機(jī)：長(zhǎng)磨機(jī)： L/D=47圓錐形

39、磨機(jī)圓錐形磨機(jī)3、按卸料方式分、按卸料方式分尾卸式磨機(jī)尾卸式磨機(jī) 中卸式磨機(jī)中卸式磨機(jī) 周邊卸料式磨機(jī)周邊卸料式磨機(jī)4、按傳動(dòng)方式分、按傳動(dòng)方式分中心傳動(dòng)中心傳動(dòng)邊緣傳動(dòng)邊緣傳動(dòng)規(guī)格規(guī)格 球磨機(jī)的規(guī)格以磨機(jī)筒體直徑球磨機(jī)的規(guī)格以磨機(jī)筒體直徑(m)乘以長(zhǎng)度乘以長(zhǎng)度(m)表示。表示。 2.2m7m球磨機(jī)球磨機(jī) 含義是：普通球磨機(jī)，筒體直徑為含義是：普通球磨機(jī)，筒體直徑為2.2m，筒體長(zhǎng)度為筒體長(zhǎng)度為7m。 球磨機(jī)優(yōu)點(diǎn)球磨機(jī)優(yōu)點(diǎn) 物料物料適應(yīng)性強(qiáng)適應(yīng)性強(qiáng)，能適應(yīng)各種性質(zhì)物料的粉，能適應(yīng)各種性質(zhì)物料的粉磨；可制成規(guī)格大小不同的磨機(jī)磨；可制成規(guī)格大小不同的磨機(jī) 因而能適因而能適應(yīng)各種生產(chǎn)能力、生產(chǎn)規(guī)模的

40、需要。應(yīng)各種生產(chǎn)能力、生產(chǎn)規(guī)模的需要。粉碎比大粉碎比大，可達(dá)，可達(dá)300以上，能將入磨粒徑為以上，能將入磨粒徑為25-40mm的物料粉磨到的物料粉磨到1.5-0.07mm以下，以下，并且細(xì)度比較穩(wěn)定和容易調(diào)節(jié)，產(chǎn)品粒度并且細(xì)度比較穩(wěn)定和容易調(diào)節(jié)，產(chǎn)品粒度均勻，混合作用亦好。均勻，混合作用亦好。生產(chǎn)適應(yīng)性強(qiáng)生產(chǎn)適應(yīng)性強(qiáng)，可在各種不同情況下作業(yè)，可在各種不同情況下作業(yè)，能能干法干法生產(chǎn)，也可生產(chǎn)，也可濕法濕法生產(chǎn)，可以生產(chǎn)，可以間歇間歇或或連續(xù)連續(xù)操作，還可把干燥和粉磨合在一起同操作，還可把干燥和粉磨合在一起同時(shí)進(jìn)行。時(shí)進(jìn)行。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、堅(jiān)固，操作可靠，維護(hù)管理方、堅(jiān)固，操作可靠，維護(hù)管理方

41、便，能長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。便，能長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。有很好的有很好的密閉密閉裝置，可防止裝置，可防止灰塵飛揚(yáng)灰塵飛揚(yáng)。缺點(diǎn)缺點(diǎn)粉磨效率低粉磨效率低，電耗大電耗大，能量利用率低，有，能量利用率低，有效利用率只有效利用率只有1-2%，其余絕大部分轉(zhuǎn)為，其余絕大部分轉(zhuǎn)為熱熱能能和和聲能聲能而消耗。而消耗。體形笨重體形笨重，大型磨總重可達(dá)幾百?lài)嵰陨?，大型磨總重可達(dá)幾百?lài)嵰陨?，因此一次性投資很大。因此一次性投資很大。 磨機(jī)轉(zhuǎn)速低磨機(jī)轉(zhuǎn)速低（1530r/min）如用普通電機(jī)）如用普通電機(jī)驅(qū)動(dòng)，需配昂貴的減速裝置。驅(qū)動(dòng)，需配昂貴的減速裝置。研磨體和襯板的消耗量研磨體和襯板的消耗量很大，每噸水泥約很大，每噸水泥約耗鋼材耗

42、鋼材1kg左右。左右。操作時(shí)操作時(shí)噪聲大噪聲大。介質(zhì)運(yùn)動(dòng)分析介質(zhì)運(yùn)動(dòng)分析瀉落式運(yùn)動(dòng)狀態(tài)瀉落式運(yùn)動(dòng)狀態(tài)球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速很球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速很低低向下滾動(dòng)瀉落向下滾動(dòng)瀉落磨剝作用磨剝作用粉磨效果粉磨效果不佳不佳，生產(chǎn)能力較低。，生產(chǎn)能力較低。拋落式運(yùn)動(dòng)狀態(tài)拋落式運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 適宜適宜轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速呈拋物線呈拋物線軌跡從空間跌落軌跡從空間跌落沖擊和研磨作用而粉碎。沖擊和研磨作用而粉碎。粉磨效率粉磨效率高高通常球磨機(jī)以這種運(yùn)動(dòng)狀通常球磨機(jī)以這種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)工作。態(tài)工作。離心式運(yùn)動(dòng)狀態(tài)離心式運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 球磨機(jī)轉(zhuǎn)速很球磨機(jī)轉(zhuǎn)速很高高， 研磨體形成緊貼筒體內(nèi)研磨體形成緊貼筒體內(nèi)壁的一個(gè)圓環(huán)壁的一個(gè)圓環(huán) 。 對(duì)物料對(duì)物料不產(chǎn)生不產(chǎn)生任

43、何粉碎任何粉碎作用作用 。球磨機(jī)工作參數(shù)的確定球磨機(jī)工作參數(shù)的確定1.球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速臨界轉(zhuǎn)速、理論適宜轉(zhuǎn)速、臨界轉(zhuǎn)速、理論適宜轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)速比、轉(zhuǎn)速比、實(shí)際工作轉(zhuǎn)速實(shí)際工作轉(zhuǎn)速2. 粉磨介質(zhì)的選擇及裝填量粉磨介質(zhì)的選擇及裝填量研磨體種類(lèi)、研磨體材質(zhì)、研磨體種類(lèi)、研磨體材質(zhì)、磨質(zhì)填充率、研磨體的級(jí)配磨質(zhì)填充率、研磨體的級(jí)配臨界轉(zhuǎn)速臨界轉(zhuǎn)速 nc 當(dāng)磨機(jī)筒體的轉(zhuǎn)速達(dá)到某一數(shù)值時(shí)，研磨當(dāng)磨機(jī)筒體的轉(zhuǎn)速達(dá)到某一數(shù)值時(shí)，研磨體產(chǎn)生的體產(chǎn)生的離心力離心力等于它本身的等于它本身的重力重力，研磨，研磨體將緊貼附在筒壁上，隨筒體一起回轉(zhuǎn)而體將緊貼附在筒壁上，隨筒體一起回轉(zhuǎn)而不會(huì)降落下來(lái)，這個(gè)轉(zhuǎn)速就稱(chēng)為不會(huì)

44、降落下來(lái)，這個(gè)轉(zhuǎn)速就稱(chēng)為臨界轉(zhuǎn)速臨界轉(zhuǎn)速。 03 .42DncD0：筒體的有效直：筒體的有效直徑徑筒體筒體內(nèi)徑減內(nèi)徑減去去2倍的倍的襯襯板厚度板厚度理論適宜轉(zhuǎn)速理論適宜轉(zhuǎn)速nt 使研磨體產(chǎn)生最大沖擊粉碎功的磨機(jī)轉(zhuǎn)速使研磨體產(chǎn)生最大沖擊粉碎功的磨機(jī)轉(zhuǎn)速稱(chēng)為稱(chēng)為理論適宜轉(zhuǎn)速理論適宜轉(zhuǎn)速。研磨體具有最大的降。研磨體具有最大的降落高度，對(duì)物料產(chǎn)生的沖擊粉碎功最大。落高度，對(duì)物料產(chǎn)生的沖擊粉碎功最大。02 .32Dnt轉(zhuǎn)速比轉(zhuǎn)速比 轉(zhuǎn)速比轉(zhuǎn)速比是磨機(jī)的是磨機(jī)的理論理論適宜轉(zhuǎn)速與臨界轉(zhuǎn)速適宜轉(zhuǎn)速與臨界轉(zhuǎn)速之比，即：之比，即：%1 .76ctnn說(shuō)明：說(shuō)明：理論適宜轉(zhuǎn)速為臨界轉(zhuǎn)速的理論適宜轉(zhuǎn)速為臨界轉(zhuǎn)速的7

45、6。一般磨機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速為臨界轉(zhuǎn)速的一般磨機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速為臨界轉(zhuǎn)速的6580。實(shí)際工作轉(zhuǎn)速實(shí)際工作轉(zhuǎn)速n 工作轉(zhuǎn)速的選定，除了應(yīng)考慮工作轉(zhuǎn)速的選定，除了應(yīng)考慮磨機(jī)的直徑磨機(jī)的直徑、生產(chǎn)方式生產(chǎn)方式、襯板形狀襯板形狀、研磨體的填充系數(shù)研磨體的填充系數(shù)、研磨體的種類(lèi)研磨體的種類(lèi)外，還要考慮到外，還要考慮到粉磨物料的粉磨物料的性質(zhì)性質(zhì)、入磨物料粒度入磨物料粒度和和粉磨細(xì)度粉磨細(xì)度等。等。 研磨體種類(lèi)研磨體種類(lèi)鋼球：鋼球： 球磨機(jī)中使用最廣泛的一種研磨體，在粉球磨機(jī)中使用最廣泛的一種研磨體，在粉磨過(guò)程中與物料發(fā)生磨過(guò)程中與物料發(fā)生點(diǎn)接觸點(diǎn)接觸，應(yīng)力集中，應(yīng)力集中，對(duì)物料的沖擊力大，對(duì)物料的沖擊力大，使物料

46、容易粉碎，使物料容易粉碎，大大顆物料用沖擊方式粉碎比較有效顆物料用沖擊方式粉碎比較有效。 鋼段：外形為短圓柱形或截圓錐形鋼段：外形為短圓柱形或截圓錐形介質(zhì)稱(chēng)介質(zhì)稱(chēng)段，彼此之間是段，彼此之間是線接觸線接觸，接觸面積大，接觸面積大，研研磨磨磨剝磨剝作用強(qiáng)，但沖擊力小，作用強(qiáng)，但沖擊力小，所以所以宜用于宜用于細(xì)小物料的磨剝方式粉磨細(xì)小物料的磨剝方式粉磨。 鋼棒：鋼棒：鋼棒是棒磨機(jī)使用的一種研磨體。鋼棒是棒磨機(jī)使用的一種研磨體。濕法磨常用的一種研磨體，濕法磨常用的一種研磨體，棒形介質(zhì)質(zhì)量棒形介質(zhì)質(zhì)量較大，宜于較大，宜于粉碎大塊物料粉碎大塊物料，產(chǎn)品粒度均勻。，產(chǎn)品粒度均勻。研磨體材質(zhì)研磨體材質(zhì) 研磨體

47、的材質(zhì)要求具有研磨體的材質(zhì)要求具有較高的耐磨性和耐較高的耐磨性和耐沖擊性、堅(jiān)硬、不易破裂沖擊性、堅(jiān)硬、不易破裂。球磨機(jī)采用的球磨機(jī)采用的研磨體常用中碳鋼、高碳鋼鍛制而成，也研磨體常用中碳鋼、高碳鋼鍛制而成，也有用鑄鋼和鑄鐵的。為了防止鐵質(zhì)對(duì)物料有用鑄鋼和鑄鐵的。為了防止鐵質(zhì)對(duì)物料的污染，也常用非金屬材料的研磨體，如的污染，也常用非金屬材料的研磨體，如瓷球、瓷球、剛玉球剛玉球、天然燧石等。、天然燧石等。研磨體以硬研磨體以硬度大、比重大的為好度大、比重大的為好。磨質(zhì)填充率磨質(zhì)填充率填充率：填充率：磨介容積與筒體有效容積的比值磨介容積與筒體有效容積的比值筒體截面上介質(zhì)的填充面積與筒體截面積之比筒體截

48、面上介質(zhì)的填充面積與筒體截面積之比 R2AR 適宜的填充率與適宜的填充率與磨機(jī)長(zhǎng)徑比磨機(jī)長(zhǎng)徑比有關(guān)，隨長(zhǎng)徑有關(guān)，隨長(zhǎng)徑比的減少而增大。比的減少而增大。 短筒球磨機(jī)：短筒球磨機(jī)：一般為一般為0.40.5 長(zhǎng)磨機(jī)：長(zhǎng)磨機(jī)：為為0.250.35 研磨體的級(jí)配研磨體的級(jí)配級(jí)配：級(jí)配：研磨體直徑的大小及其質(zhì)量的配合稱(chēng)為研磨研磨體直徑的大小及其質(zhì)量的配合稱(chēng)為研磨體的體的級(jí)配。級(jí)配。研磨體級(jí)配的意義：研磨體級(jí)配的意義：級(jí)配的優(yōu)劣直接影響磨機(jī)的產(chǎn)級(jí)配的優(yōu)劣直接影響磨機(jī)的產(chǎn)量和研磨體的消耗。物料在粉磨過(guò)程中，開(kāi)始量和研磨體的消耗。物料在粉磨過(guò)程中，開(kāi)始?jí)K塊度較大度較大，需用較大直徑的鋼球，需用較大直徑的鋼球沖擊

49、破碎沖擊破碎。隨著。隨著塊塊度變小度變小，需用小鋼球，需用小鋼球粉磨物料粉磨物料，以增加對(duì)物料的，以增加對(duì)物料的研磨能力。在研磨體裝載量不變的情況下，縮小研磨能力。在研磨體裝載量不變的情況下，縮小研磨體的尺寸，就能增加研磨體的接觸面積，提研磨體的尺寸，就能增加研磨體的接觸面積，提高研磨能力。高研磨能力。輥式磨輥式磨 輥式磨的名稱(chēng)較多，如碾磨機(jī)、輪碾機(jī)、輥式磨的名稱(chēng)較多，如碾磨機(jī)、輪碾機(jī)、環(huán)碾機(jī)、環(huán)碾機(jī)、立式磨立式磨、中速磨、盤(pán)磨機(jī)。、中速磨、盤(pán)磨機(jī)。產(chǎn)品產(chǎn)品4.選粉機(jī)選粉機(jī)11.溜槽溜槽 4.中殼體中殼體3.搖臂搖臂9.蓄能器蓄能器8.液壓缸液壓缸6.主減速機(jī)主減速機(jī)1.磨盤(pán)磨盤(pán)2.磨輥磨輥7

50、.主電機(jī)主電機(jī)5.下機(jī)架下機(jī)架原料入口原料入口10.鎖風(fēng)閥鎖風(fēng)閥輥式磨的結(jié)構(gòu)組成輥式磨的結(jié)構(gòu)組成工作過(guò)程工作過(guò)程 物料在輥下被物料在輥下被壓碎壓碎，靠，靠離心力離心力被推向外緣，被推向外緣，越過(guò)擋料圈落入風(fēng)環(huán)，進(jìn)入在周邊設(shè)置的越過(guò)擋料圈落入風(fēng)環(huán)，進(jìn)入在周邊設(shè)置的百葉風(fēng)道，此處有強(qiáng)制引入的百葉風(fēng)道，此處有強(qiáng)制引入的熱風(fēng)熱風(fēng)及排風(fēng)及排風(fēng)機(jī)負(fù)壓聯(lián)合產(chǎn)生氣流，物料被高速氣流帶機(jī)負(fù)壓聯(lián)合產(chǎn)生氣流，物料被高速氣流帶起，起，大顆粒大顆粒被折回落到磨盤(pán)，被折回落到磨盤(pán)，小顆粒小顆粒被氣被氣流帶入分離器，在回轉(zhuǎn)風(fēng)葉的作用下進(jìn)行流帶入分離器，在回轉(zhuǎn)風(fēng)葉的作用下進(jìn)行分選。粗粉重新返回磨盤(pán)再粉磨，合格的分選。粗粉重新

51、返回磨盤(pán)再粉磨，合格的成品隨氣流帶出機(jī)外被收集作為產(chǎn)品。成品隨氣流帶出機(jī)外被收集作為產(chǎn)品。TableRoller輥式磨的粉磨原理輥式磨的粉磨原理(a)Impact(b) ShearHeat GasTableRollerRawMaterialCompression 磨輥沿水平圓形軌跡在磨盤(pán)上運(yùn)動(dòng)，通過(guò)磨輥沿水平圓形軌跡在磨盤(pán)上運(yùn)動(dòng)，通過(guò)外部施加在磨輥上的垂直壓力，使磨盤(pán)上外部施加在磨輥上的垂直壓力，使磨盤(pán)上物料受到擠壓和剪切的共同作用（以物料受到擠壓和剪切的共同作用（以擠壓擠壓和和磨剝磨剝方式將物料粉碎），并得以粉碎。方式將物料粉碎），并得以粉碎。輥磨機(jī)類(lèi)型輥磨機(jī)類(lèi)型 輥磨機(jī)的輥磨機(jī)的核心核心部

52、分是部分是磨輥磨輥和和磨盤(pán)磨盤(pán)，各種類(lèi)，各種類(lèi)型輥磨機(jī)的區(qū)別在于磨輥和磨盤(pán)形狀和它型輥磨機(jī)的區(qū)別在于磨輥和磨盤(pán)形狀和它們之間的相互搭配的不同。們之間的相互搭配的不同。 萊歇磨萊歇磨 平形盤(pán)平形盤(pán)-錐輥式，萊歇磨錐輥式，萊歇磨(Loesche)，國(guó)產(chǎn)，國(guó)產(chǎn)為為T(mén)RM型。型。 研磨體組合形式為研磨體組合形式為平形盤(pán)平形盤(pán)與與圓錐斜輥圓錐斜輥。 這種磨機(jī)用于粉磨煤、石灰石、水泥生料這種磨機(jī)用于粉磨煤、石灰石、水泥生料和熟料等和熟料等 費(fèi)爾夫磨費(fèi)爾夫磨 費(fèi)爾夫磨：溝槽形盤(pán)費(fèi)爾夫磨：溝槽形盤(pán)輪胎斜輥輪胎斜輥 輪胎形的鼓輥，磨輥傾斜輪胎形的鼓輥，磨輥傾斜15，壓在帶環(huán)，壓在帶環(huán)形圓弧凹槽的磨盤(pán)上。形圓弧凹

53、槽的磨盤(pán)上。 廣泛應(yīng)用于粘土、泥灰?guī)r、水泥生料和熟廣泛應(yīng)用于粘土、泥灰?guī)r、水泥生料和熟料等。料等。 雷蒙磨雷蒙磨蝶形平盤(pán)蝶形平盤(pán)-圓柱斜輥圓柱斜輥這種磨機(jī)用于粉磨煤、石灰石、水泥生料等這種磨機(jī)用于粉磨煤、石灰石、水泥生料等伯力鳩斯輥磨伯力鳩斯輥磨 伯力鳩斯輥磨具有曲面形的磨輥和溝槽形伯力鳩斯輥磨具有曲面形的磨輥和溝槽形盤(pán)的磨盤(pán)，它有盤(pán)的磨盤(pán)，它有兩對(duì)磨輥兩對(duì)磨輥，每對(duì)磨輥由兩，每對(duì)磨輥由兩個(gè)窄輥組成，裝載在同一軸上，并能以不個(gè)窄輥組成，裝載在同一軸上，并能以不同的速度轉(zhuǎn)動(dòng)。同的速度轉(zhuǎn)動(dòng)。Atox磨磨平形盤(pán)平形盤(pán)-圓柱輥式稱(chēng)圓柱輥式稱(chēng)Atox磨機(jī)。磨機(jī)。 磨盤(pán)是平面形，磨輥是圓柱形磨盤(pán)是平面形，

54、磨輥是圓柱形這種磨機(jī)可用于粉磨煤、水泥生料和熟料等這種磨機(jī)可用于粉磨煤、水泥生料和熟料等 E型磨型磨 溝槽形盤(pán)溝槽形盤(pán)球形輥稱(chēng)為球形輥稱(chēng)為E型磨機(jī)，以鋼球在型磨機(jī)，以鋼球在磨盤(pán)的環(huán)形槽內(nèi)自由滾動(dòng)達(dá)到粉磨物料。磨盤(pán)的環(huán)形槽內(nèi)自由滾動(dòng)達(dá)到粉磨物料。 這種磨多用于煤粉制備。這種磨多用于煤粉制備。與傳統(tǒng)球磨機(jī)相比輥磨機(jī)具有以下與傳統(tǒng)球磨機(jī)相比輥磨機(jī)具有以下特點(diǎn)特點(diǎn)：電耗低電耗低 （能耗低），粉磨效率高（能耗低），粉磨效率高。輥磨機(jī)。輥磨機(jī)采用滾壓料層的方式（料床粉磨原理）粉采用滾壓料層的方式（料床粉磨原理）粉磨物料，同時(shí)本身帶有選粉裝置，能及時(shí)磨物料，同時(shí)本身帶有選粉裝置，能及時(shí)排出細(xì)粉，避免了過(guò)粉碎

55、現(xiàn)象，因而粉磨排出細(xì)粉，避免了過(guò)粉碎現(xiàn)象，因而粉磨效率高，節(jié)能效果非常顯著。系統(tǒng)能耗比效率高，節(jié)能效果非常顯著。系統(tǒng)能耗比球磨機(jī)低球磨機(jī)低20%35%。烘干能力大烘干能力大。輥磨機(jī)采用熱氣體輸送物料，。輥磨機(jī)采用熱氣體輸送物料，所以特別適于所以特別適于烘干兼粉磨烘干兼粉磨作業(yè)，作業(yè)， 入磨的風(fēng)入磨的風(fēng)量、風(fēng)速、風(fēng)溫非常重要。在輥磨機(jī)內(nèi)可量、風(fēng)速、風(fēng)溫非常重要。在輥磨機(jī)內(nèi)可烘干粉磨水分高達(dá)烘干粉磨水分高達(dá)12%15% 的物料，故的物料，故可省去原料烘干系統(tǒng)。可省去原料烘干系統(tǒng)。占地面積小，質(zhì)量輕占地面積小，質(zhì)量輕。輥磨機(jī)內(nèi)有選粉裝。輥磨機(jī)內(nèi)有選粉裝置，故不需選粉機(jī)和提升機(jī)，出磨含塵氣置，故不需選

56、粉機(jī)和提升機(jī)，出磨含塵氣體可直接進(jìn)入收塵器收集，故工藝簡(jiǎn)單，體可直接進(jìn)入收塵器收集，故工藝簡(jiǎn)單，布局緊湊，建筑面積及建筑空間都要比球布局緊湊，建筑面積及建筑空間都要比球磨機(jī)系統(tǒng)小磨機(jī)系統(tǒng)小30%以上。以上。易損件壽命長(zhǎng)。易損件壽命長(zhǎng)。由于輥磨機(jī)的結(jié)構(gòu)決定了由于輥磨機(jī)的結(jié)構(gòu)決定了輥磨機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中沒(méi)有金屬間的直接接輥磨機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中沒(méi)有金屬間的直接接觸，所以，金屬磨耗小，運(yùn)轉(zhuǎn)率高，易損觸，所以，金屬磨耗小，運(yùn)轉(zhuǎn)率高，易損件壽命長(zhǎng)。件壽命長(zhǎng)。 輥磨機(jī)缺點(diǎn)：輥磨機(jī)缺點(diǎn)： 不適于粉磨不適于粉磨硬質(zhì)和磨蝕性硬質(zhì)和磨蝕性的物料，使用壽的物料，使用壽命較短，維修較頻繁，而且它的磨損件比命較短，維修較頻繁，而

57、且它的磨損件比球磨機(jī)的球磨機(jī)的貴貴。 4.2 固固相合成法相合成法 合成法合成法，通過(guò)化學(xué)反應(yīng)或相變，經(jīng)歷晶核，通過(guò)化學(xué)反應(yīng)或相變，經(jīng)歷晶核形成和生長(zhǎng)兩個(gè)過(guò)程形成固體粒子來(lái)制備形成和生長(zhǎng)兩個(gè)過(guò)程形成固體粒子來(lái)制備粉體，即粉體，即自下而上（自下而上（bottom up）法）法。 固相法是通過(guò)對(duì)固相法是通過(guò)對(duì)固相物料固相物料進(jìn)行加工得到超進(jìn)行加工得到超細(xì)粉體的方法。細(xì)粉體的方法。 初始原料中初始原料中至少至少有一種是有一種是固態(tài)固態(tài)，產(chǎn)物顆粒，產(chǎn)物顆粒是在固相表面生成而不是在氣相或液相中是在固相表面生成而不是在氣相或液相中成核長(zhǎng)大。成核長(zhǎng)大。固固相合成法主要工藝相合成法主要工藝 熱分解法熱分解法 高溫固相反應(yīng)法高溫固相反應(yīng)法 還原反應(yīng)法還原反應(yīng)法4.2.1 熱分解法熱分解法 該法是利用該法是利用固體原料固體原料的的熱分解熱分解生成新的固生成新的固相顆粒的方法，一般來(lái)說(shuō)固體物料的分解相顆粒的方法，一般來(lái)說(shuō)固體物料的分解有以下三種情況：有以下三種情況：3212121121sssggssgss （1）（2）（3） 顯然要通過(guò)熱分解法制備粉體，必須利用顯然要通過(guò)熱分解法制備粉體，必須利用反應(yīng)式反應(yīng)式 (1) 或反應(yīng)式或反應(yīng)式 (2) 。 這是因?yàn)檫@是因?yàn)闅怏w氣體的生成和排出，可防止生成的生成和排出，可防止生成物收縮和聚團(tuán)，并且可在反應(yīng)物母體上產(chǎn)物收縮和聚團(tuán)，并且可在反應(yīng)物母體上產(chǎn)生巨大應(yīng)變能