选矿概论2

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。
破碎过程的能量消耗与很多因素有关。
现有的破碎理论都没有完整地解释物料被破碎的实质，均有一定的局限性。目 前，公认的破碎及粉碎理论有以下几种理论和假说。
一、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 。
和运动时的磨剥作用。
（3）超细粉碎
超细粉碎是将物料粉碎至微米级以下的粉碎过程。超细
粉体技术是近几十年发展起来的一门新技术，人们把粒径
小于100μm 的粉体称为超细粉体。
超细粉体通常又分为微米级、亚微米级及纳米级粉体。
粒径大于lμm的粉体称为微米材料，粒径小于1μm大
于0．lμm的粉体称为亚微米材料，粒径处于0.001－
讨论：如何根据矿物的特性选择正确的破碎方法？
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2.1 概述
（5）破碎比及破碎产物的粒度特性
在破碎过程中，入料粒度与产物粒度的比值叫做破碎比。破碎的能量消耗和处理能力均 与破碎比有关。破碎比通常由给料最大颗粒直径（Dmax）与产品最大颗粒直径（dmax）的比 值来确定，即
i D max d max
脆性物料容易破碎。破裂前无变形或变形很小的物料叫脆性物料；破碎时先变 形而后碎裂的物料叫塑性物料。煤和大多数矿石都是脆性物料，煤属于软矿物。
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2.1 概述
表1－1－1
矿石硬度、可碎性系和可磨性系数
硬度等级
很软 软 中等硬度 硬 很硬
σb／MPa
>20
普氏硬度系数f
＜2
可碎性系数
1．30～1．40
1．基本概念 （1）破 碎 破碎是在外力作用下使物料变成小块的过程。 破碎作业在选煤厂和选矿厂生产中都占有重要地位。 破碎作业的作用主要有以下几方面： ①满足分选机械对入选物料最大入选粒度的要求。 ②满足夹矿物中的有用矿物与脉石的解离要求。 ③满足用户对选后产品粒度的要求。
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2.1 概述
破碎作业按其在矿物加工中的作用不同可分为：准 备破碎（分选前）；最终破碎（分选后）。破碎作业 按破碎产物的粒度不同分为：粗碎,中碎,细碎与粉碎。
dA1＝K1 dS=K1 dD2＝2K1DdD
第二章 破碎与磨矿机械
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2.1 概述 破碎、磨碎或粉碎在矿物加工及材料工程中非常重要。 矿物颗粒的尺寸必须减小到使有用矿物与脉石充分解离或使有用矿物裸露以便化
学作用程度。 破碎、磨碎及粉碎在使用的方法及产物料度上有所不同，破碎产物的粒度较大，
而磨矿或粉碎产物的粒度微细。 任何磨碎或粉碎作业都是耗费能量大、能量效率低的作业过程。
20～40
2～4
1．15～1．25
40～80 80～100
4～8 8～10
1．00 0．80～0．90
<100
＞10
0．65～0．75
可磨性系数 实 例
1．40～2．00 石膏、无烟煤
1．25～1．50 页岩、泥灰岩
1．00 0．75～0．85
硫化矿 一般铁矿
0．50～0．70 玄武岩、含铁石英岩
矿石通常都是多种不同性质矿物的共生体，破碎时，不同矿物的破碎程度是不一样的。 矿石的抗压强度最大，抗弯强度次之，抗磨强度再次之，抗拉强度最小。 针对矿石这一机械强度特点，选择恰当的破碎方法，可以使破碎更加有效。
雷廷格认为：破碎过程是以减小物料颗粒尺寸为目的的，破碎过程将使物料的表 面积不断增加。为此，物料破碎时，外力所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：
dA1＝K1 dS
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2.2 破碎及粉碎理论
假设物料块的形状为立方体，边长为D，如顺着一个面把它破碎开，则新生成表 面的面积为S=D2，式可写为；
作业是矿石破碎过程的继续，是分选前准备作业的重要组成部分。 在选矿工业中，磨矿细度与选矿指标有着密切的关系。在一定程度上，有用矿物的回收率随
着磨矿细度的减小而增加。因此，适当减小矿石的磨碎细度能提高有用矿物的回收率和产量。 磨矿作业所用的机械设备称为磨矿机。 图1-1-2为常用的圆筒型磨矿机的工作原理图。 矿石的磨碎主要是靠研磨介质落下时的冲击力
为了鉴定破碎机的破碎效果和检查破碎产品的质量，必 须确定它们的产品粒度组成和粒度特性曲线。
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2.2 破碎及粉碎理论
破碎及粉碎理论是研究物料在破碎过程中能量消耗与哪些因素有关，并确定外 力破碎物料时所做的功的学说，也叫破碎的功耗学说。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。
在工业应用中，由式确定的破碎比并不能准 确地描述破碎过程。因为粒度特性相同的物料经破碎后，虽 然产物中的最大粒度是一样的，但破碎后粒度特性未必相 同。
选煤过程中的破碎比一般比较小，一段破碎即可满足。 但对于选矿，其入选粒度很细，故破碎比i值很大，往往需要 进行多次（段）破碎，其总破碎比i等于各段破碎比的乘积。
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（图）。
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2.1 概述
（2）磨 碎 磨矿是在研磨介质产生的冲击力和研磨力的联合作用下矿石被粉碎成微细颗粒的过程。磨矿
0.1μm（即 l－100 nm）的粉体称为纳米材料。
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2.1 概述
（4）矿石破碎的难易程度及破碎方法选择
矿石的破碎方法主要根据矿石的物理机械性质、矿石块入料的尺寸和所要求的 破碎比来选择。
矿石破碎过程中所表现出来的抵抗外力的强度大小，称为矿石破碎的难易程度。 它是衡量矿石可碎性的标准，主要取决于矿石的结构特性和矿物的结晶形态。
影响矿石破碎难易程度的最主要因素是矿石的硬度。
选矿工业常引用可碎性系数定量地衡量矿物机械强度对破碎的影响，其表示方 法如下：
Q1
Q0
矿石的硬度、可碎性系数及可磨性系数如表所示。
矿物破碎的难易程度与矿物的力学性质有关。不同矿物集合体之间的结合力比 同种矿物内部的结合力要小；在同样的矿物集合体内，晶体面上的结合力比晶体 内部的要小。一般来说，矿物粒度矿物愈细愈难磨碎。