粉碎基础知识

盘击式
叶轮
研磨介质粉碎


利用运动的研磨介质对颗粒状物料施加冲击、 研磨、摩擦、剪切等作用使物料粉碎。 环磨机 震动磨 搅拌磨
轮碾机
物料在旋转的碾盘上 被滚动的 圆柱形碾轮 压碎及磨碎
筒辊磨
物料在旋转的筒体中 被随之转动的辊轴压 碎及磨碎
笼式粉碎机
利用快速旋转的笼 子对物料进行冲击 粉碎
印刷：油墨生产、复印用的碳粉等
医药：粉剂、中药精细化、喷雾施药 化工：涂料、油漆 能源：煤粉燃烧、固体火箭推进剂 机械：微粉磨料、铸造砂型等
二、粉体尺寸及其表征
颗粒大小和形状是粉体材料最重要的物性表征量。
颗粒的大小一般用粒径来表示。在分析粉体的粒 径时，应明确单颗粒粒径与颗粒聚集体 (粉末) 粒
8
9 10
2362
1981 1651
32
35 40
495
417 350
200
250 270
74
61 53
2500
3250 12500
5
2 1
筛分法的特点
筛分法由于可以使用大量的样品，且粒度级别和 称量都比较准确，因此相应得到的分布函数应该 非常精确 筛分法可以分析的尺寸范围很宽 筛分法对筛网的质量要求较高 筛分法对长径比较大的颗粒似乎不太适用
粉体表征及制备
目录



一、粉体材料应用领域举例 二、粉体尺寸及其表征 三、颗粒尺寸分布的实验测量方法 四、硬度概念 五、粉体制备技术
一、粉体材料的应用领域举例

农业：粮食加工、化肥、粉剂农药、饲料等 矿业：金属矿石的粉碎研磨、非金属矿的深加工等 冶金：粉末冶金、冶金原料处理等
表2－1普氏硬度岩石分级表

莫氏硬度

莫氏硬度
1812年由德国矿物学家莫斯(Frederich Mohs)首先提出。 应用划痕法将棱锥形金刚钻针刻划所试矿物的表面而发生 划痕，习惯上矿物学或宝石学上都是用莫氏硬度。 用测得的划痕的深度分十级来表示硬度


简单记忆方法：滑石方、萤磷长、石英黄玉刚金刚。


简摆颚式破碎机(double-toggle jaw crusher) （a.） 复摆颚式破碎机(single- -toggle jaw crusher) （b.）

颚式破碎机的类型
1. 固定颚板(定颚) ；2.动颚悬挂轴； 3.可动颚板(动颚)； 4.前(后)推力板； 5.偏心轴； 6.连杆
粉碎理论与颗粒强度
颗粒当量径：将颗粒以某种等量关系转化为球 形，相应得到的球的直径称为颗粒的当量径。

颗粒当量径的分类



等体积球当量径 等表面积球当量径 比表面积球当量径 投影圆当量径(面积) 等周长圆当量径

对粉体材料进行粒度测试所得到的信息一般可 以采用分布直方图的形式进行描述

如果测试的粉体中颗粒总数足够多，也可以采 用连续曲线来表示颗粒尺寸的分布，这相当于 概率密度函数。
1 2

搅拌磨


结构及粉碎原理 间歇式、循环式和连续式
辊压式微粉碎或超微粉碎

转动的辊子与另一相对表面之间摩擦、挤 压或剪切等实现。
雷蒙机主机
总装图
辊磨机


光辊、齿辊 齿辊：齿数、齿型、 斜度和排列
盘式粉碎


构造 原理：挤压和剪切 工作区域： 喂入区 接收区 引入区 研磨区

普氏硬度





坚固性的大小用坚固性系数来表示又叫硬度系数，也叫普 氏硬度系数f值）。 坚固性系数f=R/100 (R单位 kg/cm2) 式中R——为岩石标准试样的单向极限抗压强度值。 ① 极坚固岩石 f=15～20（坚固的花岗岩，石灰岩，石英 岩等） ； ② 坚硬岩石 f=8 ～10（如不坚固的花岗岩，坚固的砂岩 等） ； ③ 中等坚固岩石 f=4 ～6 （如普通砂岩，铁矿等）； ④ 不坚固岩石 f=0.8～3 （如黄土、仅为0.3） 。
沉降法测定粉末粒度


基本原理：在具有一定粘度的粉末悬浮液中，大小不等的 颗粒自由沉降的速度是不同的，颗粒越大沉降速度越快。 如果大小不同的颗粒从同一起点高度同时沉降，经过一定 距离 (时间) 后，就能将粉末按粒度差别分开。 颗粒的沉降速度 V 一般由下式决定：
x ( s f ) g V 18
段 。
粉碎过程的划分
粗碎——破碎到 100 mm 破碎 中碎——破碎到 20 mm 细碎——破碎到 3 mm 粗磨——粉磨到 0.1 mm 粉磨 细磨——粉磨到 40 μ m 超细磨—小于40 μ m
破碎机械特征的表示
（1） i = D / d （2）公称粉碎比 一般破碎机的粉碎比为 3～60， 磨机通常达 300～1000。对一定 性质的物料，粉碎比是确定破碎 或粉磨作业以及选择机器类型、 规格的主要依据。
多级破碎时，如果各级的粉碎比为 i1、i2、…、in，总粉碎比为 i0 = i1 i2 … in 。
物料的晶体结构 物料的易碎性
物料的
强度、硬度
影响粉碎过程 的粉料物理性质
物料的含水量
物料的磨蚀性
颗粒的强度
基本概念


粉碎：利用机械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）。
激光粉体粒度分析仪原理
三、材料硬度

一、硬度概念 二、普氏硬度 三、莫氏（摩氏）硬度


硬度
固体材料对外界物体压陷、刻划等作用的局部抵抗能力，是衡量材料 软硬程度的一个指标。 硬度分为： ①划痕硬度。莫氏硬度等。 ②压入硬度。布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度等。 ③回跳硬度。肖氏硬度、里氏硬度等。
球磨机


结构：筒体、给料、卸料、传动装置 粉碎原理：离心力和重力（冲击、研磨、 摩擦、剪切等作用） 技术参数： 转速 42.3 nc 磨介尺寸 DB iD n 磨介充填率：球磨机内研磨介质所点截面 积与筒体截面积的百分比值。
棒磨机

与球磨机类似 钢棒代替球形研磨介质
高频振动式超微粉碎

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。 原理 类型 粉碎特性
2 A dS a K 2 A 2 B DB f1 g f 2 B f 3 M dt H d
目数 2.5 3 4 5 6 7 微米 7925 5880 4599 3962 3327 2794 目数 12 14 16 20 24 27 微米 1397 1165 991 833 701 589 目数 60 65 80 100 110 180 微米 245 220 198 165 150 83 目数 325 425 500 625 800 1250 微米 47 33 25 20 15 10
2 w
测量方法
随着时间的延续，悬浮液 中的颗粒逐渐沉积，悬浮 液的透光性随之增强。
于是就得到了光吸收率随时间的变化关系曲 线
由于沉降时间与颗粒 尺寸存在一定的关系， 因此可以根据这一曲 线确定颗粒尺寸的分 布。

当粉末颗粒很细时，靠重力沉降需要花费很长时 间。为缩短测量时间，可以采用离心沉降的方法 来加速沉降过程。


目前，沉降法粉末粒度量测的范围大致是：
重力沉降： 10 ~ 300 m

离心沉降：0.01 ~ 10 m
激光衍射法测定粉体粒径

原理：当光照射到颗粒时会产生衍射现象。小颗粒的衍射 角大，而大颗粒的衍射角小。通过光学衍射理论可以推导 出衍射角与粒度的关系，进而由光传感器探测衍射光强度， 就可以对粉末粒度及其分布进行分析。

粉碎机理
颗粒理想强度：抵抗外力作用不偏离平衡位置的能力
高速机械冲击微粉碎

依靠高速旋转的工件撞击和打击颗粒，并使其在转子 与定子间、物料颗粒与颗粒间产生高频度的相互强力 冲击、剪切而粉碎。

锤击式微粉碎 盘击式粉碎法 叶轮式超细冲击磨
锤击式
圆锥式破碎机
反击式
反 击 式 破 碎 机

25.4 m ad
a：筛网网丝的直径 (mm) b：网孔的尺寸 (mm)
注意这一公式中含有两个自由变量。为实现 筛网的标准化，人们制定了一些规则。 但目前在国内外尚未有统一的粉体粒度技术 标准。在不同国家、不同行业的筛网规格有 不同的标准，因此“目”的含义也难以统一。 。
我国通常使用的筛网目数与粒径（μm）对照表
破碎机械的施力情况 (a)压碎；(b)劈碎；（c）折断；(d)磨碎；(e)冲击破碎
粉碎方法与设备
一、冲击力为主 滚筒轧碎法、锤式粉碎法、盘击式粉碎法、气流式 超微粉碎法 二、摩擦力或剪切力为主 研磨粉碎法 三、富含纤维等 切割碎解法
颚式破碎机

颚式破碎机主要根据可动颚板的运动特性分类； 颚式破碎机主要有两种类型，见图。
矿物 名称
主要 成分
滑石
含水 硅酸 镁 1
石膏
硫酸 钙
方解 石
碳酸 钙
萤石
氟化 钙
磷灰 石
磷酸 盐矿 物 5
正长 石
钾或 钠钙 硅酸 铝盐 6
石英
二氧 化硅
黄玉
含氟 硅酸 铝盐 8
刚玉
三氧 化二 铝 9
金刚 石
C
硬度
2
3
4
7
10
五、粉体制备技术分类
机械方法
通过机械粉碎、研磨或气流研磨方法将大块材料或粗大颗
粒细化
物理方法
采用蒸发凝聚成粉或液体雾化的方法使材料的聚集状态发
生变化而获得粉末
化学方法
依靠化学反应或电化学反应过程，生成新的粉末态物质。
粉碎概述
用机械方法或非机械方法（电能、热能、原子能、化学能等）
克服固体物料内部的内聚力而将其分裂的过程，称为粉碎过程。 因处理物料尺寸大小的不同，可将粉碎分为破碎和粉磨两个阶
球磨机
物料与研磨体在筒体 中一起的旋转，物料 被研磨体击碎和磨碎
磨机的种类 及特点
振动磨
物料和研磨体装在筒 体中，筒体发生高频 转动，物料受到研磨 体多次短促的磨碎
锤击磨
物料被高速旋转的锤 击碎
立式磨
立式磨又称环辊磨， 物料在磨盘与磨辊 之间被压碎及磨碎
辊压磨
物料在一对相对旋转 的 高压轧辊中被压碾 碎
颗粒尺寸分布的实验测量方法
筛分法
沉降法 激光衍射法
筛分法


用具有不同孔径的筛子将粉体分成许多尺寸级 别，然后称重，即可得到典型筛分直径的质量 分布。 筛分法可能是最古老的技术，并且从实验过程 看应该也是最简单的。
筛分法有标准筛制和非标准筛制，ห้องสมุดไป่ตู้国实行的是国际标准筛 制，相应的单位为“目”。目数定义为筛网上 1 英寸 (25.4 mm) 长度上的网孔数，计算公式为
另一种表示颗粒尺寸分布的曲线是累积分布曲线
确定了颗粒尺寸的分布曲线后，就可以采用一个具体的数值 来描述颗粒尺寸的大小程度。通常采用的有三种不同的取值 方法：
平均尺寸：即所测得的分布的平均值
中位尺寸 (中位径)：在累积分布曲线上对应于 Q = 0.5 处的颗粒尺寸，通常表示为 D50。 众数直径：出现几率最高的颗粒尺寸值，即概率 密度分布曲线上的极大值点处所对应的颗粒尺寸。
径的含义以及它们之间的区别
单颗粒粒径：针对一个颗粒按照某一规定的准则而获取的
一个特定的数值 粉末粒径：许多粉末颗粒采用一定的测量方法而得到的具 有统计学意义的一组值，包括统计平均值和统计分布
单颗粒的粒径
实际应用的颗 粒的形状往往 都是不规则的
如何表示这样的不规则 形状颗粒的大小？

关于不规则形状单颗粒粒径的表示方法已 经提出来很多种。其中应用较多的是所谓 的颗粒当量径。