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基本概念、粉碎功耗、粉碎方法和设备分类解析PPT精品课件
2021/3/1
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粉碎
粗碎 破碎 中碎
细碎
粗磨 粉磨 细磨
超细磨
物料破碎到100mm 物料破碎到30mm 物料破碎到3mm
物料粉磨到0.1mm 物料粉磨到60μm 物料粉磨到≤ 5μm
（小至亚微米）
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粉碎度（粉碎比） 粉碎前物料的尺寸D与粉碎后物料尺寸d的比值为 粉碎度（破碎比）
E= CR (1/D2-1/D1)
式中：S为物料表面积； E 为粉碎功耗；D1、D2分别为物料粉碎前后的平均粒径；
CR为常数
该学说比较适合粉磨过程。
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3) 基尔比切夫和基克（F. Kick）体积理论
此学说认为物体受外力后必然在内部引起应力，随外力增加， 物体的应力及变形亦随之增大。由于物料的体积变形，导致了物 料的粉碎。因而，粉碎物料所作的功与物料的体积成正比。
材料的实测强度大小与测定条件有关，如试样的尺 寸、加载速度及测定时的介质环境等。
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6.1.4.硬度
表示材料抵抗其他物体刻划或压入其表面的能力， （固体表面产生局部变形所需的能量）。这一能量与 材料内部化学键强度以及配位数等有关。
无机材料一般以莫氏硬度表示，硬度值越大意味着 硬度越高。
已知某一粉碎机在粉碎某一物料的生产能力Q，利用易碎系数， 可求出这台粉碎机在粉碎另一物料时的生产能力Q1，即
Q1/Q=Km1/Km
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Wi越小，物料的易碎性越好 13
6.2理论
1) Lewis公式 ：粒径减小所耗能量与粒径的n次方成反比。
dE= －C dD/Dn
第2章 粉碎设备
粉碎能耗假说
粉碎能耗：粉碎机械传 动中的能耗。 外力做功消耗 已有假说： 表面积假说 体积假说 裂纹假说
粉碎能耗假说
表面积假说（适合微粉碎和超微粉碎）
E K1S K1 ( S 2 S1 ) K1 6 1 1 1 1 ( ) K0 ( ) d 2 d1 d 2 d1
棒磨机
与球磨机类似 钢棒代替球形研磨介质
※研磨体的运动状态
2.2.2 振动磨
原理：利用球形或棒形研磨介质作高频振动时产生
的冲击、摩擦、剪切等作用力。
粉碎特性
2 A dSa K A B DB f 2 B f 3 M f1 dt H d g
第2章 机械粉碎法 制备粉体
高速冲击式磨机 球磨机 振动磨 搅拌磨 气流磨 立式辊磨机 辊压（机）磨
1 粉力克服固体物料内部凝聚力使 之破碎成符合要求的小颗粒的单元操作。
破碎：大料快变成小料块的过程。
粒度：物料颗粒的大小，表征粉碎程度。
粉碎分类（根据物料和操作性质）
辊压机
辊压机
2.6 超细粉制备技术发展方向
机械粉碎法产量大成本低但产品纯度不高，颗
粒形貌不均匀。
机械法制备超细粉体关键取决于精细分级技术。
开发多功能超细粉碎和表面改性设备。
进一步研究开发化学、化学物理、物理法。
研究超细粉体控制和检测技术。
粉碎能耗与粉碎后物料的新生表面积成正比
体积假说（适合于粗粉碎）
E K 1 lg d1
物料粉碎所消耗的能量与颗粒的体积成正比
第三章-粉碎及设备PPT课件
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常用的经验公式为：NM=CBL B为进料口宽度（cm），L为进料口长度（cm），C 为 系 数 （ B ＜ 250mm 时 为 1/60 ， B=250 ～ 900mm 时 为 1/100，B＞900mm时为1/120）。
例 ： 用 400mm600mm 复 摆 颚 式 破 碎 机 破 碎 中 硬 石 灰石，最大进料粒度为340mm。已知钳角为20，偏心 距 r=10mm ， 动 颚 行 程 s=13.3mm ， 出 料 口 宽 度 为 100mm，试计算偏心轴转速、生产能力及功率。
动颚与定颚之间的夹角称为钳角。 破碎机的钳角应有一定的范围，可通过物料的受力 分析来确定。一般取18～22。
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2) 偏心轴的转速
转速n根据如下的条件确定：当动颚后退时，破碎后 的物料在重力的作用下全部卸出，而后动颚立即返回 破碎物料。
n=470(tan/s)1/2
经验公式： B<1200mm，n=310-145B B>1200mm，n=160-42B B为进料口宽度，m。
3.1 基本概念
(1) 粉碎
粉碎：固体物料在外力的作用下，克服内聚力，从
而使颗粒尺寸减小，比表面积增大的过程
破碎：使大块物料碎裂成小块物料的加工过程
粉磨：使小块物料碎裂成细粉末状颗粒的加工过程
相应的机械设备分别称为破碎机械和粉磨机械
进一步的划分
粗碎—将物料破碎到100mm左右
破碎中碎—将物料破碎到30mm左右
5) 进料、卸料装置：根据生产工艺要求，有不同的 类型。
6) 传动系统：即高速电动机和减速机。
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(3) 工作参数的确定 1) 外层研磨体的基本运动方程
粉体工程粉碎基本概念及破碎机械
钳角小，使破碎机 的生产能力增加，但 破碎比小。钳角大， 可以增大破碎比，但 会降低生产能力，同 时落入颚腔中的物料 小易夹牢，可能被向 上挤出不到破碎的目
的。
b.偏心轴转速
颚式破碎机偏心轴的转速直接反映活动颚 板的摆动次数。在一定范围内，偏心轴的转 速增加，生产能力随之增加；但是超过一定 限度时，反而会使生产能力降低，并且电耗 增加。
粉体工程与设备
—粉碎基本概念及破碎机械
烟台大学环境与材料工程学院
学习重点
1、粉碎基本概念 2、几种破碎机工作原理 3、几种破碎机特有结构
粉末的制备
机械制粉
物理制粉
化学制粉
机械研磨 气流研磨 液体雾化 蒸发凝聚 气相沉积 还原化合 电化学法
一、物料粉碎的基本概念
1、粉碎的定义 固体物料在外力作用下克服其内聚力使之破
1、 颚式破碎机
粗碎大块坚硬或磨蚀性很强的物料。构造 简单，价格低廉，维护方便。
（1）工作原理
颚式破碎机依靠活动颚 板对固定额板作周期性的往 复运动，当靠近时，物料在 两块颚板间被压碎，当离开 时，已被破碎的物料由于自 重从破碎腔卸出。
（2）类型及构造 a.简单摆动颚式破碎机 活动颚板以悬挂轴 为支点作往复摆动， 其运动行程以活动颚 板的底部，即卸料口 处为最大。
构简单紧凑，维修方便。
（1）工作原理
反击式破碎机的破碎作用主要分为3个方面： ①自由破碎 ②反弹破碎 ③铣削破碎 其中，以物料受板锤冲击的作用最大。
（2）反击装置
（3）性能特点
优点是破碎效率高，动力消耗低，产品粒度均 匀；破碎比大，可减少破碎级数，简化生产流程； 结构简单，维护方便；适应性好，尤其对于中等硬 度和脆性物料。其缺点是打击板和反击板的磨损较 快，特别在破碎坚硬物料时；防堵性能差，不适宜 破碎黏湿性和塑性物料；机器运转时产生的粉尘较 多，噪声也较大。
破碎工艺及设备培训课件(PPT 32页)
三．辊压式破碎机
⒈工作原理：物料落在两个相互平行而旋向相反 的辊子间，（相向运动）在辊子表面摩擦力作 用下，被扯进辊子中间受到挤压而破碎。
辊式破碎机
单辊式破碎机
结构一
双辊式破碎机
结构二
四．反击式破碎机
原理：物料受高速运动的板锤打击，使物料向反击板高速撞 击，以及物料之间相互冲撞而粉碎。 锤击作用小，反击作用大。
一. 颚式破碎机
1. 原理：依靠活动颚板作周期性的往复运动，把进
入两颚板之间的物料压碎。
一. 颚式破碎机
一. 颚式破碎机
2.类型： ①简摆式 ②复摆式 ③组合式
结构一
简摆：
复摆：
结构二
液压式：
结构三
一．颚式破碎机
⒈原理与类型： ⒉产品型号表示方法：
P E J —B×L ⒊选型计算：（根据生产能力选型）
G＝K1G0＋G1／K2K3K4K5 t／h
G0—水泥熟料的年产量，t／y G1—其它用途的碎石需要量，t／y K1—单位熟料的石灰石消耗定额，1.35t／t熟料 K2—车间全年工作天数，300天 K3—工作班数，一般不超过两班 K4—每班工作小时数， K5—矿山运输不均匀系数，0.9～1
第四章 破碎工艺及设备
第四章 破碎工艺及设备
D—物料碎前直径； d—物料碎后直径；
第四章 破碎工艺及设备
一．基本概念 二．破碎流程
⒈单级破碎流程 ⒉预筛分破碎流程 ⒊带有检查筛分的破碎流程 ⒋带有预筛分和检查筛分的破碎流程 三.物料破碎方法
1.压碎 2.劈碎 3.折碎 4.冲击破碎 5.磨碎
第四章 破碎工艺及设备
§4－２常见（常用）的五类破碎设备 一．颚式破碎机 二. 锤式破碎机 三. 辊式破碎机 四. 反击式破碎机 五. 圆锥式破碎机
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所以粗碎时，体积学说比较适合，细碎（粉磨）时 表面积学说比较适合，裂纹学说比较适合介于两者之 间的情况。三者之间互相补充。
6.2.2 新近粉碎功耗理论
1)田中达夫粉碎理论
由于颗粒形状、表面粗糙度等因素的影响，经典理 论各式中的平均粒径或代表性粒径很难精确测定。而比 表面积测定技术的发展使得用其表示粒度平均情况来的 更加精确。田中达夫提出：比表面积增量对功耗增量的 比与极限比表面积和瞬时比表面积的差成正比。
材料机械与设备
材料科学与工程专业
主讲：谢玉芬 材料科学与工程学院
第六章 粉体的机械制备
6.1 基本概念
6.1.1 粉碎与粉碎比 粉碎：是固体物料在外力作用下，克服内聚力，
使之颗粒尺寸减小，表面积增加的过程。（定义） 粉碎是一种使大块物料变成小块物料甚至粉末，
并产生新表面的过程。它可分为两个阶段，将大 块物料碎裂成小块称破碎；将小块物料碎裂为细 粉末状物料的加工过程称粉磨。相应的机械分别 称为破碎机械和粉磨机械。
无机材料一般以莫氏硬度表示，硬度值越大意味着 硬度越高。
（P84 表6.2典型矿物的莫氏硬度值）
硬度可作为材料耐磨性的间接评价指标，即硬度值 越大者，通常耐磨性也越好。
6.1.5.易碎性
物料粉碎的难易程度。与材料的强度、硬度、密度、结构、水 分、表面情况及形状等有关。
易碎性通常用易碎性系数表示，又称相对易碎系数。
实际强度≈（10-3～10-2）× 理想强度 （p83 表6.1一些材料的理想强度和实测强度）
材料的实测强度大小与测定条件有关，如试样的尺 寸、加载速度及测定时的介质环境等。
6.1.4.硬度
表示材料抵抗其他物体刻划或压入其表面的能力， （固体表面产生局部变形所需的能量）。这一能量与 材料内部化学键强度以及配位数等有关。
6.2.1 经典粉碎功耗理论
1) Lewis公式 ：粒径减小所耗能量与粒径的n次方成反比。
dE= －C dD/Dn
（7）
式中： E 为粉碎功耗；D为物料的粒径；C、n为常数。
缺陷：随着粉碎过程进行，物料粒度不断减小，其宏观缺陷也减小，强度增大，因 而减小同样的粒度所需的能量是要增加的。即 粗粉碎和细粉碎阶段的比功耗是不同 的。
E=CK(lg1/D2-lg1/D1)
系数CK与物料的机械性能有关。该学说比较适合粗碎作业。
4) 邦德(Bond)·裂纹理论
邦德认为，粉碎物料时，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时即生成裂纹，裂纹形成之后，储在物体 内的形变能使裂纹扩展并生成断面。输入功的一部分转化为新生
表面的表面能，其余部分转变成热损失。 E=CB{(D2)1/2 -(D1)1/2）}
粉碎
粗碎 破碎 中碎
细碎
粗磨 粉磨 细磨
超细磨
物料破碎到100mm 物料破碎到30mm 物料破碎到3mm
物料粉磨到0.1mm 物料粉磨到60μm 物料粉磨到≤ 5μm
（小至亚微米）
粉碎度（粉碎比） 粉碎前物料的尺寸D与粉碎后物料尺寸d的比值为 粉碎度（破碎比） i= D/d 上式系指平均粉碎度， 破碎机的公称粉碎比 i公=最大进料口宽度/最大出料口宽度 破碎机i=3～30，粉磨机i=500～1000
6.1.3.强度
强度： 指材料对外力的抵抗能力，通常以材料破坏时单位 面积上所受的力表示。按受力破坏方式不同可分为：压缩、 拉伸、弯曲和剪切强度等。
理想强度：材料结构非常均匀，没有缺陷时的强度。此时， 原子或分子间的引力源于原子或分子间的化学建。而斥力 源于原子核间的排斥力。引力和斥力的作用使原子或分子 处于平衡位置，理想强度就是破坏这一平衡所需的能量。
CB的大小与物料性质与使用的粉碎机类型有关，D1、D2为粉碎前后80％的物料所能通过的筛孔尺寸。
表面积学说、体积学说和裂纹学说可以看成是 Lewis式中常数n=1、2和1.5时积分所得。可以认为是 对Lewis式的具体修正，从不同角度解释了粉碎现象的 某些方面，它们各自代表粉碎过程的一个阶段－－弹 性变形（Kick）、开裂及裂纹扩展（Bond）和形成新 表面（Ritttinger）。
Km=Eb/E
式中 Eb-粉碎标准物料单位电耗， J/t ；E-粉碎风干状态下该物 料的单位电耗，J/t。物料易碎系数愈大，愈易粉碎。
已知某一粉碎机在粉碎某一物料的生产能力Q，利用易碎系数， 可求出这台粉碎机在粉碎另一物料时的生产能力Q1，即
Q1/Q=Km1/Km
Wi越小，物料的易碎性越好
6.2 粉碎功耗理论
2) 雷廷智（Rittinger P.R.）表面积理论
dE=CRdS
E= CR (1/D2-1/D1)
式中：S为物料表面积； E 为粉碎功耗；D1、D2分别为物料粉碎前后的平均粒径；
CR为常数
该学说比较适合粉磨过程。
3) 基尔比切夫和基克（F. Kick）体积理论
此学说认为物体受外力后必然在内部引起应力，随外力增加， 物体的应力及变形亦随之增大。由于物料的体积变形，导致了物 料的粉碎。因而，粉碎物料所作的功与物料的体积成正比。
简单的粉碎流程（a) 开路流程
带预筛分的粉碎流程(b)
带检查筛分的粉碎流程(c) 闭路流程
带预筛分和检查筛分的粉碎流程(d)
开闭路的区别在于粉碎后的粗物料是否再回到粉碎机
循环负荷率：
粗颗粒回料质量与该级破碎（或粉磨）产品 质量之比。
筛分效率（或选粉效率）：
检查筛分（或选粉设备）分选出的合格物料 质量与进该设备的合格物料总质量之比。
σth=(γE/α)1/2
γ-表面能；E-材料弹性模量；α（R0）-晶格常数（引力和斥 力相等时原子或分子间的距离）
材料分子或原子间作用力与分子或原子间距离的关系
实际强度：由于实际材料不可避免的存在缺陷，从 而使材料在受力尚未达到理想强度前，这些缺陷 的薄弱位置已经达到其极限强度，材料已经发生 破坏。
机械工作的基本技术经济指标，粉碎设备性能的 评价指标之一。
6.1.2 粉碎级数与粉碎流程
多级粉碎：几台粉碎机串联起来的粉碎过程。 粉碎级数：串联粉碎机的台数。 总粉碎比：原料粒度与最终产品的粒度之比。
总粉碎比与各级粉碎比的关系如下：
i0=i1•i2•i3•i4•…in=D/dn
例题1.(p81)
粉碎流程（p82 图6.1）
6.2.2 新近粉碎功耗理论
1)田中达夫粉碎理论
由于颗粒形状、表面粗糙度等因素的影响，经典理 论各式中的平均粒径或代表性粒径很难精确测定。而比 表面积测定技术的发展使得用其表示粒度平均情况来的 更加精确。田中达夫提出：比表面积增量对功耗增量的 比与极限比表面积和瞬时比表面积的差成正比。
材料机械与设备
材料科学与工程专业
主讲：谢玉芬 材料科学与工程学院
第六章 粉体的机械制备
6.1 基本概念
6.1.1 粉碎与粉碎比 粉碎：是固体物料在外力作用下，克服内聚力，
使之颗粒尺寸减小，表面积增加的过程。（定义） 粉碎是一种使大块物料变成小块物料甚至粉末，
并产生新表面的过程。它可分为两个阶段，将大 块物料碎裂成小块称破碎；将小块物料碎裂为细 粉末状物料的加工过程称粉磨。相应的机械分别 称为破碎机械和粉磨机械。
无机材料一般以莫氏硬度表示，硬度值越大意味着 硬度越高。
（P84 表6.2典型矿物的莫氏硬度值）
硬度可作为材料耐磨性的间接评价指标，即硬度值 越大者，通常耐磨性也越好。
6.1.5.易碎性
物料粉碎的难易程度。与材料的强度、硬度、密度、结构、水 分、表面情况及形状等有关。
易碎性通常用易碎性系数表示，又称相对易碎系数。
实际强度≈（10-3～10-2）× 理想强度 （p83 表6.1一些材料的理想强度和实测强度）
材料的实测强度大小与测定条件有关，如试样的尺 寸、加载速度及测定时的介质环境等。
6.1.4.硬度
表示材料抵抗其他物体刻划或压入其表面的能力， （固体表面产生局部变形所需的能量）。这一能量与 材料内部化学键强度以及配位数等有关。
6.2.1 经典粉碎功耗理论
1) Lewis公式 ：粒径减小所耗能量与粒径的n次方成反比。
dE= －C dD/Dn
（7）
式中： E 为粉碎功耗；D为物料的粒径；C、n为常数。
缺陷：随着粉碎过程进行，物料粒度不断减小，其宏观缺陷也减小，强度增大，因 而减小同样的粒度所需的能量是要增加的。即 粗粉碎和细粉碎阶段的比功耗是不同 的。
E=CK(lg1/D2-lg1/D1)
系数CK与物料的机械性能有关。该学说比较适合粗碎作业。
4) 邦德(Bond)·裂纹理论
邦德认为，粉碎物料时，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时即生成裂纹，裂纹形成之后，储在物体 内的形变能使裂纹扩展并生成断面。输入功的一部分转化为新生
表面的表面能，其余部分转变成热损失。 E=CB{(D2)1/2 -(D1)1/2）}
粉碎
粗碎 破碎 中碎
细碎
粗磨 粉磨 细磨
超细磨
物料破碎到100mm 物料破碎到30mm 物料破碎到3mm
物料粉磨到0.1mm 物料粉磨到60μm 物料粉磨到≤ 5μm
（小至亚微米）
粉碎度（粉碎比） 粉碎前物料的尺寸D与粉碎后物料尺寸d的比值为 粉碎度（破碎比） i= D/d 上式系指平均粉碎度， 破碎机的公称粉碎比 i公=最大进料口宽度/最大出料口宽度 破碎机i=3～30，粉磨机i=500～1000
6.1.3.强度
强度： 指材料对外力的抵抗能力，通常以材料破坏时单位 面积上所受的力表示。按受力破坏方式不同可分为：压缩、 拉伸、弯曲和剪切强度等。
理想强度：材料结构非常均匀，没有缺陷时的强度。此时， 原子或分子间的引力源于原子或分子间的化学建。而斥力 源于原子核间的排斥力。引力和斥力的作用使原子或分子 处于平衡位置，理想强度就是破坏这一平衡所需的能量。
CB的大小与物料性质与使用的粉碎机类型有关，D1、D2为粉碎前后80％的物料所能通过的筛孔尺寸。
表面积学说、体积学说和裂纹学说可以看成是 Lewis式中常数n=1、2和1.5时积分所得。可以认为是 对Lewis式的具体修正，从不同角度解释了粉碎现象的 某些方面，它们各自代表粉碎过程的一个阶段－－弹 性变形（Kick）、开裂及裂纹扩展（Bond）和形成新 表面（Ritttinger）。
Km=Eb/E
式中 Eb-粉碎标准物料单位电耗， J/t ；E-粉碎风干状态下该物 料的单位电耗，J/t。物料易碎系数愈大，愈易粉碎。
已知某一粉碎机在粉碎某一物料的生产能力Q，利用易碎系数， 可求出这台粉碎机在粉碎另一物料时的生产能力Q1，即
Q1/Q=Km1/Km
Wi越小，物料的易碎性越好
6.2 粉碎功耗理论
2) 雷廷智（Rittinger P.R.）表面积理论
dE=CRdS
E= CR (1/D2-1/D1)
式中：S为物料表面积； E 为粉碎功耗；D1、D2分别为物料粉碎前后的平均粒径；
CR为常数
该学说比较适合粉磨过程。
3) 基尔比切夫和基克（F. Kick）体积理论
此学说认为物体受外力后必然在内部引起应力，随外力增加， 物体的应力及变形亦随之增大。由于物料的体积变形，导致了物 料的粉碎。因而，粉碎物料所作的功与物料的体积成正比。
简单的粉碎流程（a) 开路流程
带预筛分的粉碎流程(b)
带检查筛分的粉碎流程(c) 闭路流程
带预筛分和检查筛分的粉碎流程(d)
开闭路的区别在于粉碎后的粗物料是否再回到粉碎机
循环负荷率：
粗颗粒回料质量与该级破碎（或粉磨）产品 质量之比。
筛分效率（或选粉效率）：
检查筛分（或选粉设备）分选出的合格物料 质量与进该设备的合格物料总质量之比。
σth=(γE/α)1/2
γ-表面能；E-材料弹性模量；α（R0）-晶格常数（引力和斥 力相等时原子或分子间的距离）
材料分子或原子间作用力与分子或原子间距离的关系
实际强度：由于实际材料不可避免的存在缺陷，从 而使材料在受力尚未达到理想强度前，这些缺陷 的薄弱位置已经达到其极限强度，材料已经发生 破坏。
机械工作的基本技术经济指标，粉碎设备性能的 评价指标之一。
6.1.2 粉碎级数与粉碎流程
多级粉碎：几台粉碎机串联起来的粉碎过程。 粉碎级数：串联粉碎机的台数。 总粉碎比：原料粒度与最终产品的粒度之比。
总粉碎比与各级粉碎比的关系如下：
i0=i1•i2•i3•i4•…in=D/dn
例题1.(p81)
粉碎流程（p82 图6.1）