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破碎的理論研究

時間:2012-05-31返回列表

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破碎理論是在破碎機出現很長一段時間后才開始進行研究的學說,今天我們就一起了解破碎的定義和破碎的理論學說。

破碎的定義

利用外力將大顆粒變成小顆粒物料的過程稱為物料破碎,其使用的相應設備稱為破碎機。破碎機被廣泛用于冶金、礦山、煤炭、水利、建筑、建材、環保和化工等行業,據資料的統計分析,在大型選礦廠,用于破碎粉磨的生產費用通常占全部費用的50%以上,其投資約為選礦廠投資的50%一60%,由此可看出,其在相應生產工藝中起著極其重要的作用。更為重要的是,破碎過程還決定著后續工藝能否有效能進行。隨著我國經濟的高速發展,這些行業每年所需經過碎磨工藝處理的物料呈現幾何級數增加,物料碎磨的作業日益顯示其重要性。影響破碎過程的因素有很多,都與破碎設備性能相關聯。因此,設備性能的優劣將極大地影響到工作效率和能耗的高低。基于設備的節能降耗,提高碎磨設備工作效率,不斷優化碎磨作業,從而提高相關工業部門的經濟效益,深入研究破碎理論并研制開發新型、高效、節能和環保的現代碎磨設備具有非常重要的現實意義。文中對破碎理論及破碎機的研究現狀進行了分析,并針對目前存在的問題提出了我國破碎機行業的節能環保發展方向

破碎機的成品圖

破碎理論和破碎機的研究現狀

破碎理論的研究現狀針對破碎作業,許多學者試圖采用定量分析的方法,建立破碎理論假設,揭示能量消耗與物料粉碎狀態之間的內在聯系。在破碎理論的研究上,主要有三大粉碎功耗學說一。及在三大學說的基礎上發展起來的相關學說。

面積學說

Von Rittinger P R于1867年提出了有名的面積學說,認為外力破碎物體所做之功將轉化為新生表面積上的表面能,故粉碎能耗與粉碎時新生表面積成正比,即粉碎單位質量物料的能耗與新生的比表面積成正比。
面積學說著重在物料破碎后的新生表面積,面積學說理論認為破碎功全都是用來克服新生表面物料原分子之間的內聚力。這一理論在較大破碎比時,與實驗結果較為吻合。

體積學說

吉爾皮切夫和基克(1885年)認為,外力粉碎物料所作的功,完全用于使物料發生變形,當變形能儲至極限,物料即被破壞。即為使幾何相似的同種物料,粉碎成形狀相同的產品,所需的功與它們的體積或質量成正比。
體積學說以彈性理論為基礎,著重在于分析物料受外力作用而發生變形的程度。體積學說對物料的其他性質,如表面形狀、質地等未考慮。故一般較符合物料的壓碎和擊碎過程。

裂縫學說

1952年Bond FC根據一般碎礦和磨礦設備得到的實驗數據,建立了經驗公式:隨后Bond FC對建立的經驗公式進行進一步的解釋:破碎礦石時,外力作用的功首先使物體發生變形,當局部變形超過臨界點,即生成裂口,裂口形成之后,儲在物體內部的形變能使得裂口擴展并生成斷面。提出了有名的裂縫學說,即破碎物料所消耗的能量與物料的直徑或邊長的平方根成反比。由于巖礦是具有裂縫和缺陷的非均勻固體,因此巖礦實際承受的極限破碎應力應小于其理論強度。基于脆性物料的尺寸效應及韋布爾的統計推斷,HolmsJA對脆料的破碎進行了相應的理論研究。當Ⅳ分別取2,1和1.5時,就可分別得到YonRittingerPR提出的面積學說公式,爾皮切夫與基克的體積學說公式和BondFC的裂縫學說公式。由于面積與體積破碎理論所建立的功耗數學模型過于簡單,不能全面反料粉碎的實際情況,而BondFc理論來自試驗數據的提煉與總結,故物料粉碎的能耗與產品粒度的關系也較符合實際情況。

其它破碎理論

kavovaK將破碎過程看作一個物理化學過程來研究,認為破碎過程一個不可逆的熱力學過程。1979年初次從熱力學的角度研究了破碎系統的內能、熵、自由焓等參數的變化規律,并建立了熱力學能量平衡方程。以三大粉碎功耗學說為代表的傳統破碎理論在粉碎領域中起著重要的指導作用,促進了物料破碎技術的發展。但三大粉碎功耗理論都有各自的適用范圍,具有一定的片面性,已不能滿足破碎工業的發展。因此,建立完整的、系統的粉碎功耗理論,全面揭示物料粉碎的機理成為必要。

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