粉体工程习题

粉体工程思考题
1、粒度为－200目25.6%的物料，经磨矿2分钟后粒度变为－200目50.8%，磨矿3分钟后粒度变为－200目62.5%，求出磨矿动力学方程并估算磨矿4分钟和5分钟后的物料细度
2、一筛孔尺寸为1mm的振动筛，当处理量Q＝20t/h时，其筛上物料的罗逊粒度特征方程为R=100e－0.2x，筛下物料的高登粒度特征方程为Y=100X0.8。

已知入筛原料中小于筛孔尺寸的物料含量为70.2%，求此时振动筛的筛分效率E及筛下物料的平均粒度。

当Q提高到40t/h时，预计E为多少？
3、粒度特征方程式的用途有哪些？已知某1.2mm的筛下物料其罗逊粒度特征方程式为R=100e-3x(n=1,b=3):
（1）求0.6mm物料的负累积产和0.3mm物料的正累积产。

（2）计算物料的平均直径。

4、如图所示的磨矿流程中，已测得分级机溢流、给料和排料中小
于0.074mm粒级的含量分别为β＝76%、α＝57%和θ＝38%，求磨
机的循环负荷。

5、如何确定颚式破碎机电动机的转速？
答案：假定动鄂做平行移动、矿石自由下落、不
计摩擦阻力，对简摆式破碎机，偏心轴每转一转，动
颚就往复摆动一次。

前半转为破碎矿石的工作行程，
后半转为排出矿石的空行程。

实验表明排矿时间实际
只相当于偏心轴转1/4转的时间。

即t =60/4n =15/n（秒）在t时间内已破碎矿石下落高度
6、如何确定抛落运动磨机适宜的转速率，实际生产中磨机转速率的范围是多少？
答案：在抛落式工作的磨机中，使钢球具有最大落下高度的转速为最适宜的转速，此时钢
球冲击动能最大。

钢球作抛落运动落下的高度：H =4.5Rsin 2
αcosα对H求极值4.5Rsinα(2cos
2
α－sin
2
α) = 0，
得α=54º44¹，由此磨机转速n有两种方法：1、最外层脱离角求n，n=32/D0.5
2.用球荷回转半径与脱离角的关系推算n:n=37.3/D0.5
其中临界转速n c=42.4/D0.5 转速率为n/n c
7、简述扁平式气流粉碎机的粉碎及自行分级原理。

答案：粉碎原理：气流粉碎机是冲击式粉碎机，它以冲击粉碎为主。

高速气流赋予颗粒以极高的速度，使它们互相碰撞，或与固定板及粉碎机内壁冲击碰撞。

自行分级原理：把已粉碎的物料，按其大小进行分级，不仅分级细度很细，而且效率也很高，使粒度分布狭窄。

这种不需外量分有器的性能，称自行分级性能。

在离心力场的任一位置的颗粒上同时受到两个作用力。

（a）离心力（b）粘性阻力
当d较大时颗粒朝粉碎区运动；当d较小时颗粒朝中心收集区运动；这就是自行分级的原理。

8、简述粉碎助剂的作用机理。

答案：目前主要有两种观点：分别由列宾捷尔和克兰帕尔提出。

（1）表面化学吸附效应：助剂吸附降低表面能或引起表面晶格位错产生缺陷，促进裂纹的产生和扩展，从而降低物料的强度或硬度。

（2）流变学分散效应：助剂可改变表面电性，促进颗粒分散，阻止物料粒子粘附和凝聚，从而改变料浆流变学性质，提高料浆流动性。

对整个粉碎工艺过程，两种机理同时存在，相互统一，只是不同条件下主次不同。

9、简述深冷粉碎技术的基本思想。

答案：即利用物料的低温脆性进行粉碎。

以液氮或液化天然气作冷却剂，在物料粉碎之前或在物料粉碎过程中将其冷却，使物料呈现脆性，然后，用振动磨机，冲击式粉碎机或其他粉碎机将物料粉碎，从而节省粉碎能耗提高粉碎效率。

10、简述物料粒度的表征方法。

答案：1、单颗粒的粒度表示法，对于大多数情况中的非球形单颗粒，可由该颗粒不同方向上的不同尺寸按照一定的计算方法加以平均，得到单颗粒的平均直径，或是以在同一物理现象中与之有相同效果的球形颗粒直径来表示，即等效粒径，或叫当量径。

（计算三轴算术平均值、三轴调和平均径和三轴几何平均径；或者等体积球当量径、等表面积球当量径法）2.混合物料的粒度表示方法，一般用颗粒群的平均直径来表示粉体的粒度。

用n层筛子将混合物料分成（ｎ＋１）个粒度很窄的级别，每个级别分别用其上下层筛子的筛孔尺寸表示该粒级的粒度上下限再根据测得各窄级别物料的重量百分数求平均直径。

11、简述自定中心振动筛与惯性振动筛的主要区别。

12、简述引起过粉碎的原因及危害。

答案：产生过粉碎的原因：（1）粉碎细度超过最值粒度；（2）所选择的设备与矿石性质不适应，易将矿石泥化；（3）操作条件设有控制好；（4）粉碎流程结构不合理。

过粉碎的危害：（1）微细粒较多影响分选精度，精矿品位和回收率都差；（2）设备处理能力降低，磨损增大；（3）无益能耗增大。

13、简述泰勒标准筛和国际标准筛的基本特征。

答案：1、泰勒标准筛——有两个筛序（基本和附加）
特点：（1）筛号=网目=筛孔数目/1英寸（2.54cm）长度；（2）基本序列：筛比为=1.414；（3）附加序列：筛比为2^0.5=1.19；（4）基筛为200目的筛子，筛孔尺寸0.074mm
2.国际标准筛：（1）以1mm筛子为基筛;（2）10^0.1 =1.259为筛比的等比系列筛(3)更加精密的筛分还要插入附加筛比。

14、阐述球磨机、棒磨机和自磨机的性能及用途。

答案：球磨机：应用范围广，无论是何种矿石、粗磨还是细磨都可采用；结构简单；排矿速度快、过粉碎严重；产品粒度相对较粗。

棒磨机：（1）棒磨介质是钢棒，介质之间为线接触，磨碎作用具有选择性，有筛分作用，因而产物粒度比球磨均匀，开路磨矿的棒磨产品粒度特性几乎和闭路工作的球磨产品一样；（2）棒磨机属粗磨设备，生产率比球磨机低5%～15%；（3）主要用于非金属矿和稀有金属矿（如钨矿）的重磁选厂，以保护某些矿物的天然晶体结构，减少过粉碎，主要用作一段磨矿，也可代替短头圆锥破碎机作细碎。

自磨机：（1）磨碎比大，可达300~400，一段自磨流程可取代中碎、细碎及粗磨三段作业。

（2）流程短（3）降低钢材消耗量。

（4）减轻泥化和铁质污染。

但是，（1）生产率低，单位容积生产率比球（棒）磨机低30%~50%。

（2）电耗高10%~20%，磨矿效率低，作业效率低8%~10%，因此在应用上一般在大型选厂才有经济优势，现在主要用于分选铁矿。

15、阐述颚式破碎机、旋回破碎机和园锥破碎机的性能及用途。

答案：颚式破碎机：构造简单，工作可靠，制造容易，维修方便适合用于处理坚硬或中硬矿石的粗碎和中碎，中小型选厂和矿石粘性大时宜用颚式；旋回破碎机：单位电耗低（50%）启动容易，工作平稳一般用于大型选矿厂粗碎，与颚式破碎机相比，旋回的投资大，生产成本低。

园锥破碎机：电耗低、启动容易、工作平稳，其中，标准型用于中碎；短头型用于细碎；中间型用于中或细碎。

16、阐述超细粉碎过程的物理化学现象，举例说明其应用。

答案：在超细粉碎过程中，随着粒度便细，物质表面能增加，吸附能力和反应活性增强，
溶解速度提高。

新生表面上还会引起物质结构的变化，伴随有化学的和热的效应。

17、阐述三个破碎功耗学说的基本思想。

答案：1、面积学说——（雷廷格学说）理论实质：输入功转化为新生表面积上的表面能。

面积学说较准。

因此适用于全过程。

2、体积学说——（吉尔皮切夫学说）理论实质：输入功转化为变形能，变形至极限物体被破坏。

即：dA2 = K2dV。

适用于粗碎。

3、裂缝学说——（邦德学说）理论实质：输入功转化为变形能，变形至极限产生裂缝，进而形成断面，之后输入功部分转化为新生表面上的表面能，其余成为热能损失。

因此应等量考虑变形能和表面能两项。

适用于粗碎与细碎之间的较宽范围
18阐述影响磨机中钢球运动状态的因素及钢球在不同运动状态下的磨矿机理。

答案：钢球的运动可归纳为三种典型状态，这取决于磨机转速和球荷（装球率）。

1、泻落式，以磨剥作用磨矿，适于细粒磨矿。

2、抛落式，矿石在园运动区受钢球的磨剥作用，在底脚区受强烈的冲击作用，适于粗粒级磨矿。

3、离心式当磨机转速超过某一临界值时无磨矿作用。

19、粉碎机施力分哪几类？应用中要注意哪些问题？
（1）硬矿石宜用弯折配合冲击；（2）脆性矿石弯折和劈开较有利；（3）韧性和粘性物料，采用磨剥方式为好。

20、螺旋分级机分为哪几类，每一类的特征是什么，分别有什么用途？
答案：螺旋分级机（国内选厂常用）是最常用的分级设备，可分为高堰式，低堰式和沉没式三种；根据螺旋数目，又可分为单螺旋和双螺旋分级机。

（1）高堰式——适于分离出0.15～0.2mm粒级（－0.074mm50～60%），通常用于一段磨矿与磨机配合，溢流堰比下端轴承高，但低于下端螺旋的上边缘。

（2）沉没式——分级面积大，利于分出0.15mm以下粒级（－0.074mm70～85%），常用于二段磨矿的分级，其下端螺旋有4～5圈全浸在矿浆中。

（3）低堰式——分级面积小，只能用来洗矿或脱水，现已不采用。

其溢流低于下端轴承中心。

21、比较说明等园截面、变园截面和双循环管式气流粉碎机的特点。

答案：等园截面：特点：几何形状规整，容易制造；应用：规格用循环管内径表示，粉碎石墨等，粉碎工质在强，生产能力，粒度。

变园截面：特点：a.分级区细粒出品处安装向叶窗愤性分级，使内层细粒通过时，相对较粗的颗粒被弹回；b.喷嘴安装位置正好使喷气流轴线与粉碎；c. 粉碎室内腔横截面不是真正的园，各处截面也不相等，粉碎区和分级区的弧形部分也是园周的一部分，曲率半径为变径的，上开管截面大，颗粒减速上升，进入分级区时截面小又能加速，产生更大的离心力场，获得更精细的分级。

应用范围广，适合各种物料粉碎. 双循环管式：特点：对喷式迎面冲击粉碎，粉碎强度大，能量利用率高，消除了进入分区级的“冲击壁”，减少了内壁冲击磨损，生产能力大。

22、气流冲击式粉碎机和机械式粉碎机各有何特点.
答案：气流冲击式粉碎机的优点：（1）粉碎强度大，产品微细，颗粒规整，表面光滑；（2）产品粒度较均匀，粒度分布较狭窄，单颗粒成分多；（3）成品纯度商，因无任何转动部件；（4）应用范围广，能粉碎极坚硬的物料，高纯、层状、热敏性易燃、易爆物料；（5）设备结构简单，没有运动部件，易维修拆卸、清理可进行无菌作业；（6）能量利用率高，可达2~10%，而球磨机仅为0.6%。

缺点：（1）辅助设备多，一次性投资大；（2）影响工况因素多，难以稳定操作；（3）粉碎成本较高（应用于附加值较高物料的粉碎）；（4）粉碎系统易去堵塞，出现例料现象，喷出大量粉墨，恶化环境；（5）噪音较大。

机械式粉碎机：给矿量（充填率）给矿量大，产品粒度变粗；不同尺寸的介质配合使用
有利于提高粉碎效果；粉碎强度不如气流粉碎机大。

23、画出选矿生产中的常见的破碎筛分流程，并例举几个生产实例，说明不同流程的特点。

（1）预先筛分：破碎前筛除小于排矿口的物料，减轻破碎负荷。

（2）检查筛分：筛除破碎后产品中大于排矿口的物料。

（3）预先检查筛分：同时筛除破碎前小于排矿口的物料和破碎后产品中大于排矿口的物料。

24、试说明球磨机钢球装球率、球荷直径及配比对磨矿效果的影响。

答案：钢球装球率：由于磨机转速的限制，装球率过高磨机中部的钢球机会不动，因此会造成有效的钢球运动率很低，功率消耗增大，效果不佳；过低也达不到生产要求。

球荷直径及配比：要保证足够高的单体解离，需要钢球对矿石进行选择性的解离，而且矿石的性质也直接决定着钢球的尺寸要求，所以一般大小钢球混合使用，具体的尺寸配比将直接影响不同粒级矿物的磨剥效果（及单体解离率）和过粉碎率进而影响磨机的磨矿效率。

25、自磨机从结构上是如何增大被磨物料间的冲击力、避免物料在筒体内偏析的？
答案：a.筒体直径D大，长度短（D/L≈3），以保证矿块能提升到一定高度下落时的冲击磨碎力和不发生轴向偏析现象（大→给，小→排）。

b.端盖设有两圈三角断面波峰衬板，能磨碎矿石、抑制偏析。

c.筒体铺有丁字形提升衬板，将物料提升到一定高度。

26、阐述宏观与微观比表面积的差异与表征方法。

答案：宏观比表面积——总表面积与质量之比。

表征方法：1、测定物料的平均粒度
2、计算物料的宏观比表面积。

微观比表面积的表征方法——BET气相吸附法
27、举例说明超细粉碎过程中机械化学反应对被粉碎物料性质的影响。

答案：固相反应：石英和方解石混合粉碎生成硅酸钙。

气相反应：食盐粉碎时产生氯气，碳酸盐矿物释放CO2。

外来离子作用：Al3+ 和Mg2+ 进入高岭土晶体成为镶嵌结构，增加了堆积密度。

超细粉碎过程中颗粒微细化，比表面积增大，表面能增加。

表面性质发生变化：（1）表面形成无定型氧化膜。

（2）形成氢氧化物层。

（3）磨矿介质与表面作用形成硅胶干扰层，使新生表面键场饱和。

矿物构造结晶的变化：（1）矿物结构发生不规则变形。

（2）型位错。

（3）产生非结晶态物质。

（4）产生无定型物质和晶格畸变。

其它结晶性结构的变化：（1）引起物料结构多种形式间的转移，黄色氧化铅→赤色，斜方晶系→正方晶系。

（2）有机物从稳定性→不稳定性。

28、阐述矿石的可碎性与其化学结构的关系，如何测定矿石的可磨度？。