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石头物料是如何被破碎的?以及物料的破碎力学分析

冲击式制砂机1年前 (2020-09-04)产品中心565

1.石头物料是如何被破碎的?

   随着科学技术的发展,对物料破碎的认识也取得了很大进展。巨大的颗粒物料采用各种不同的破碎方法,可获得几个微米的产品,以适应各种工艺要求。

   在工业中,目前广泛应用的物料破碎方法仍是机械力破碎,主要有挤压、劈碎、折断、研磨和冲击破碎等。非机械力破碎至今尚未在大工业生产中使用。

  物料在外力作用下,所产生的应力达到极限强度,物料即行破碎。破碎机械施力方式有下列几种。

物料的破碎方法.jpg

A、压碎

将物料放在两挤压表面之间(图1-3a),施力后,因物料压应力达到抗压强度限而破碎。


B、劈碎

将物料放在一个平面和一个牙齿之间(图1-3b),当施加挤压力后,物料中产生拉应力,因其拉应力达到拉伸强度限,则沿作用力方向劈裂。


C、折断

将物料放在两个带牙齿的表面之间(图1-3c),当施加挤压力后,其弯曲应力达到物料弯曲强度极限时,则物料被折断。


D、冲击破碎

物料受高速旋转的冲击力而破碎(图I-3d)。这种方法可用多种方式来实现。由于施力是瞬间作用的,变形来不及扩展到被撞击物的各部位,只在被冲击处产生相当大的局部应力,沿着内部的微观裂纹破碎。所以,动载荷的破碎作用远较静载荷大。


E、磨碎

将物料放在两个相对运动工作表面之间(图1-3e),同时施加压力和剪切力,物料中产生的剪应力达到其剪切强度限时,则物料破碎。


     实际上,各种破碎机在破碎物料过程中,都是几种破碎方式综合作用的结果。但是,其中必以某一种或两种施力方式为主,兼有其他破碎方式。由于各种物料物理机械性质差别很大,所以破碎机施力方式应该与物料机械性质相适应,才能取得好的破碎效果。对于各种硬度的物料采用冲击破碎或配合折断来破碎比较合适,如用研磨破碎,机件磨损严重;对于脆性物料,采用劈碎、弯折和压碎破碎比较有利,若用研磨粉碎,则产品中细粉会增多;对于韧性及黏性较大物料采用磨碎和劈碎方式比较适宜。


2.物料破碎力学分析

   所有机械的破碎都是用外力施于被破碎的物料上,克服物料颗粒之间的内聚力使物料产生破碎。

   物料的内聚力有两种:一种内聚力作用于晶体内部的晶体各质点之间;另一种内聚力作用于晶体与晶体之间,即作用在晶界面上。两种内聚力的物理性质相同,区别在于内聚力大小不同,前者比后者大很多倍。

   内聚力的大小,取决于物料块中晶体本身的性质和结构,也与晶体结构中所具有的错位和微裂纹等缺陷有很大关系。如果选择晶体物料的缺陷处破碎,不仅能省功而且又能保证要求的粒度,减少过粉碎。达到这样破碎的目的叫“选择性破碎”。

   实现选择性破碎的技术方法是,被破碎的物料应在体积粒层中承受全方位的挤压,同时在晶体或微晶边缘引发应力,料块应承受组合负荷,包括剪切、弯曲和扭转,最好还兼有拉伸。若具体到破碎机上是,物料在破碎腔中承受全方位挤压;料块彼此多次冲击或冲击到衬板上,料块群的快速转移;控制料层有一定密实度,并使物料从破碎腔人口到出口,破碎力是逐渐增加。此外,若对料层采用高频强烈振动作用,可使料块彼此改变方向,从而可在料块中产生交变剪切和弯曲应力。这种破碎方法称为强迫内层振动破碎。

   现有破碎机,如惯性振动圆锥破碎机就是采用强迫内层振动破碎,兼有上述某几种办法,从而可完全实现选择性破碎。

   旋盘破碎机采用料层粉碎,料块承受全方位挤压,并产生物料层间冲击作用以及动锥对物料冲击取向作用。物料有一定的密实度并满足了逐渐增加破碎力的要求等,从而这种破碎机在较大程度上实现选择性破碎。

   传统圆锥破碎机若能采用旋转布料器,正确控制给料也能在一定程度上实现选择性破碎。

    对传统复摆鄂式破碎机实现层压破碎,原江西冶金学院院长姚践谦、郭年琴教授做了大量实验和研究并取得很有价值的成果,对破碎机创新很有帮助。

   对传统复摆鄂式破碎机若不改变结构和运动特性,仅就改善腔形及其运动参数很难实现选择性破碎。故早年德国洪堡特公司曾研制一种冲击鄂式破碎机,它的冲击速度高达500~1200r/min,国内也曾试制,至今都未得到推广使用。惯性振动箱式破碎机基本上可以实现选择性破碎,但也没能得到广泛应用。

   冲击破碎可实现选择性破碎。因在冲击破碎开始的瞬间,颗粒内部产生应力波,迅速向四方传播,并在内部缺陷、裂纹和晶粒界面等处产生应力集中,促使颗粒首先沿这些脆弱面破碎。

   像已有的冲击式破碎机,如反击式破碎机和立轴冲击式破碎机等,从物料破碎机理来看冲击式破碎机是非常先进和有发展前途的设备。但这种破碎机易损件寿命较低,一直是阻碍它快速发展的重要因素。

   运用选择性破碎方法的研究成果,可建立新的工艺,制成各种规格尺寸破碎机,可破碎极高强度的物料而没有晶粒的过粉碎,从而达到在一个工作循环中,用最小的力和能耗量,得到高的破碎比。


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