群星为您讲述破碎机的粉碎物理原理

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摘要：粉碎物理学是在传统的粉碎原理—岩石的机械力学基础上发展起来的，视野更加开阔，对生产的指导意义更加突出。主要方面有：单颗粒粉碎与料层粉碎，选择性破碎，粉碎极限等。

破碎机在传统的粉碎原理中，岩石的机械力学主要考虑两个方面：

一是岩矿的物理性质（岩石的结构和构造、孔隙度、含水率和硬度、密度、容重及碎胀性）与其被粉碎的难易程度的关系；

二是岩矿在外力作用下，因其性质和载荷大小、速度的不同，发生弹性形变和塑性形变直至粉碎的相关规律。

粉碎物理学则大大地扩大了其研究的范围，也更逼近于粉碎的实际过程。具体表现在以下方面：

1. 破碎机的单颗粒粉碎

单颗粒粉碎是破碎机粉碎技术的基础。1920年格里菲思提出了强度理论。在理想情况下，如果施加的外力未超过物体的应变极限，则物体又会恢复原状而未被破碎，但由于固体物料内部存在着许多细微裂纹，将引起应力集中，致使裂纹扩展。这一理论一直统治着固体单颗粒粉碎机理的研究。

2. 破碎机的料层粉碎

破碎设备的料层粉碎有别于单颗粒粉碎。单颗粒粉碎是指粒子受到应力作用及发生粉碎事件是各自独立进行的，即不存在粒子间的相互作用。而料层粉碎是指大量的颗粒相互聚集，彼此接触所形成的粒子群受到应力作用而发生的粉碎现象，即存在粒子间的相互作用

3. 选择性粉碎

岩石的破碎有各种各样的粉碎物料的目的，可大致划分成两种：

第一种情况只要求将岩石的尺寸减小到一定的尺寸，如获得碎石。这时将块状岩石看成是各向同性同体积的物料，用可以获得的粒度或表面积来划分；第二种情况是选矿和其他许多工艺过程中，要求岩石的一种矿物或多种矿物解离，以便利用物理、化学的方法将不同的矿物颗粒分离出来，这时岩石必然看成是各向异性的，每个相具有自己固有的性质和组成，由此可见，对于每一种目的应该有自己的一套粉碎方法

选择性粉碎遵循两个原则：第一是沿分割相表面粉碎，即粉碎的几何学选择原则；第二是用最低的能耗，即粉碎的动力学选择原则，并进行了理论计算。

4.破碎机的粉碎极限

随着矿物加工工业向精细化方向发展，对于产品粒度的要求在一些工业部门已达到微粒和超微粒的粒度范围。到底机械粉碎方式能达到多细，因此近几年提出了粉碎极限的问题，这也属粉碎物理学的一个新领域。粉碎实际极限粒度的原因在于：

（1）现有的任何一种粉碎设备，由于其性能本身的限制，其破碎（ 磨碎）比是一定 的，因此，要使其超出粉碎实际极限是困难的。

（2）任何现有的粉碎设备，其输入的能量及能量利用率是一定的，而粉碎的效果取决于该设备依次粉碎能量的大小和能量利用率，延长粉碎时间，增加的是累积能量，而累积能量的大小并不是粉碎的决定性因素。

（3）随着颗粒粒度的减小，表面能增大，导致颗粒的聚合力（ 内聚力或粘着力）加，从而形成粒度减小与聚合的动力平衡粒度；在粉碎过程中，晶体表面的错位和晶体结构上的明显错位，引起机械化学上的变化，如石英表面形成非晶形膜，方解石变成霞石等；颗粒的破碎阻力增大，一次粉碎所需的粉碎能量显著增大，从而导致粉碎能量的分散。

（4）在批量磨矿中，随着试验的延长，粗细颗粒的比例发生变化，残余粒会阻碍细粒获得足够的粉碎能量，而细粒又会对残余粒产生保护效应。由此可见，要实现超细粉碎使产品尽可能达到粉碎极限粒度，关键在于提高一次粉碎的局部应力，即一次粉碎输入的有效能量，而不在于无限延长磨矿时间。

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