筛分、破碎、磨矿和分级

许多小块。榜德提出的个计算破碎功耗的公式为：
W
10Wi
1பைடு நூலகம்P
1 F
式中 W—将单位质量物料从粒度为 F 破碎到粒度为P时所
用能量；
F—80％的入料所能通过的方形筛孔宽；
P－80 ％的排料所能通过的方形筛孔宽；
Wi— 功指数。
Wi是理论上不限定的粒度破碎到 80％可以通过
100μm 筛孔宽( 或 65％可以通过 200网目筛孔宽)时所需
i总=i1×i2×i3
一定的破碎设备，其破碎比范围一定。因 此，总破碎比往往决定了破碎段数。
破碎基本理论 破碎理论是研究矿石在破碎过程中能量消耗与哪些因素 有关，并确定外力破碎矿石时所做的功的学说，也叫破碎的 功耗学说。 虽然人类使用破碎工具已有上千年的历史，但是，提出 破碎理论还是 19 世纪的事情。在选矿厂中， 40％-60％的 动力消耗是在破碎和磨碎作业中，这必然引起人们的关注。 物料块破碎是沿最脆弱的断面裂开的。这些脆弱断面在 物料块被破碎后就不存在了，所以在物料破碎过程中，脆弱 点和脆弱面逐渐消失。 随着物料粒度的减小，物料变得越来越坚固。因而，破 碎较小的物料时，消耗的能量就较多。 破碎物料块所消耗的功，一部分使被破碎的物料变形， 并以热的形式散失于周围空间；另一部分则用于形成新表面， 变成固体的自由表面能。
三种假说都从某个角度解释了破碎的某一阶段。 面积假说只注意了新生表面积所需要的能量，而忽视了物 料破碎前先出现变形和实际中物料又是非均质的。 体积假说只考虑了破碎时的变形能，没有考虑到新生表面 积的增加，同样具有片面性。 裂缝假说是介于面积假说与体积假说之间，提出破碎功耗 与方形筛孔D1/2成正比，但没有充足的理论根据，而且由于它是 根据实际资料整理出的经验公式，所以具有一定的适用范围。 根据试验研究证实：
根据体积假说，破碎功只与破碎比的体积假说与虎克定 律有关。
3 裂缝假说
裂缝假说是由 F.C.榜德( F.C.Bond )在整理了破碎与
磨碎的经验资料后，于 1952 年提出的介于面积假说和体
积假说之间的一种破碎理论。
裂缝假说认为破碎矿石时，外力首先使物料块产生变
形，外力超过强度极限以后，物料块就产生裂缝而破碎成
i= D d
它的大小，说明矿石经破碎（磨）以后，其 粒度缩小的倍数，是衡量矿石破碎前后粒度变 化程度和均衡分配各段破碎（磨矿）机工作的 参数。
矿块的最大粒度一般以95％的该物料能通 过的方形筛孔尺寸来表示。
作业总破（磨）碎比等于各段破（磨）碎比 的乘积。
如采用三段破碎，各段破碎比分别以i1、 i2、 i3表示，则总破碎比
榜德公式可应用于以下几个方面：
① 计算破碎、磨碎功耗。在测出功指数Wi 的情况下， 可以计算各种粒度范围内的破碎磨碎功耗。 ② 选择破碎或磨碎机械。测出矿石的功指数Wi，可以 计算设计条件下的需用功率，从需用功率的容量上选 择破碎或磨碎机械。 ③ 比较不同破碎设备的工作效率。如：两台破碎机消
耗的功率相同，但产品粒度不同，分别计算出其操作 功指数，就可以看出哪一台破碎机的效率高。
dA1=K1dS 式中K1－一比例系数.
2 体积假说 破碎的体积假说是由俄国学者吉尔皮切夫与德国学者基
克各自独立提出的。 体积假说认为：将几何形状相似的同类物料破碎成几何
形状也相似的产品时，其破碎功耗与被破碎物料块的体积或 质量成正比，或内力的单元功 dA2与破碎物料块的变形体积 的微量 dV 成正比。
破碎作业按其所消耗的能量形式不 同分为
机械能破碎， 即用机械力破 碎物料
非机械能破碎，即 应用电能、热能等 进行破碎
选煤厂和选矿厂主要是采用机械能破碎。 机械能破碎有五种基本方式。
压碎、劈碎、折断、磨碎、击碎
破（磨）碎比
破（磨）碎比
破碎（磨矿）机的给矿最大矿块尺寸 （ D ) 与该段破碎（磨矿）机的产品中 最大矿块尺寸（ d ）之比。
1 面积假说 破碎理论的面积假说是由德国学者P.R.雷廷格
(P.R.Rittinger)于1867年提出的，这是最早的系统 的破碎理论。
事实上，物料表面上的质点与其内部的质点不 同，物料表面相邻的质点不能使其平衡，故物料表 面存在着不饱和能。
破碎过程使物料增加新的表面，为此雷廷格认 为：物料破碎时，外力做的功用于产生新表面，即 破碎功耗与破碎过程中物料新生成表面的面积成正 比，或内力的单元功dA1与物料的破断面的面积增量 dS成正比。即：
第二章 破碎、筛分与磨矿、分级
材料工程学院
2010年9月
本次课内容提要
1、破碎与筛分。 2、磨矿与分级。
破碎作业的分类
可按不同的分类标准(方式）进行分类
粗碎
破碎作业按破碎产 物的粒度不同分为
中碎 细碎
４种
粉碎
破碎作业 按其在选 矿(煤)工艺 中的作用 不同可分 为
准备破碎( 分选前) 最终破碎(分选后)
各假说在适合各自的粒度范围内与实际情况的误差不大， 因而在应用时，应正确加以选择。其中，裂缝假说较有实际意 义与应用价值。因为面积假说及体积假说公式中的 K1与 K2分 别表示单位表面积与单位体积变形所需的分离与变形功，这在 目前无法确定，故这两个公式的应用受到限制，只能在矿石性 质相同的情况下消去比例系数而作一些相对计算分析，定性地 说明一些问题。裂缝假说使用的是破碎的净功耗，公式中的各 项均是可测定的，故具有广泛的实用价值。
的功，它在一定程度上表示物料粉碎的难易程度，即可碎
性或可磨性。
4 破碎理论的评述
以上所介绍的三种破碎理论都有局限性和误差。 导出的公式还不能完全用于定量计算，因为在计算破碎功
的绝对值时，比例系数为未知数。这些公式只能用于破碎和磨 碎过程的定性研究。
要准确地选择破碎机和磨矿机的电动机功率，必须在理论 计算的基础上广泛地利用实验资料。
总的来说，破碎过程是复杂的，三个假说均有许
粗碎时新生表面积不多，体积假说较为准确，裂缝假说结 果不可靠；
细碎时(破碎到 10μm 以下时)裂缝假说求得的数据过小， 此时新生表面积增加，表面能是主要的，面积假说较为准确；
在粗碎与细碎之间的广泛范围内，裂缝假说比较适用，因 为榜德的经验公式是根据一般破碎设备得出结论，所以在中等 破碎比情况下与它大致相符。