粉体工程与设备(设备部分)

粉体工程与设备（设备部分）讲授：王瑛玮第一篇粉碎机械第1章概述§1-1粉碎过程固体物料在外力作用下，克服了内聚力，使之碎裂的过程——粉碎过程。粉碎过程的目的：随着粉碎的进行，大块物料碎裂为小块，小块物料碎成细粉，物料的总表面积在不断地增加。因此:1、可以提高物理作用的效果及化学反应的速度。2、几种固体物料的混合，也必须在细粉状态下才能得到均匀的效果。3、固体物科经粉碎后，为烘干、混合、运输和储存等操作难备好有利条件。施加外力的方法：可用人力、机械力、电力或采用爆破等方法。大块物料碎裂为小颗粒物料多数采用机械方法。粉碎过程的对象：数量很大的固体原料、燃料和半成品等需要经过各种不同程度的粉碎，使其块度达到各工序所要求的大小，以便操作加工。粉碎过程的细分：破碎—将大决物料碎裂成小块的过程。粉磨—将小块物料碎裂为细末的过程。粉碎过程通常还按以下方法进一步划分：常用物料粉碎前的尺寸D与粉碎后的尺寸d之比来说明粉碎过程中物料尺寸变化情况。比值i——粉碎度(或称粉碎比)。每一种粉碎机械所能达到的粉碎比是有一定限度的。破碎机的粉碎度一般为3—30；粉磨机的粉碎度可达500一1000以上。多级破碎：连续使用多台粉碎机的粉碎过程。破碎级数：串联使用粉碎机的台数。总粉碎度：原料尺寸与最后产品尺寸之比。等于各级破碎度之积。单位电耗：单位质量的粉碎产品的能量消耗。精确评价：应结合单位电耗、粉碎度、物料的性质、状态和相应的粒度。粉碎过程能耗特点：占现代工业总电耗11~16%；水泥工业的60~80%。§1-2粉碎方法1．挤压法2．冲击法3．磨剥法4．劈裂法应该根据物料的性质、尺寸以及需要粉碎的程度来选用恰当的恰当方法。坚硬物料的粗、中碎，宜用挤压法。对于脆性和软质物料的破碎：宜用冲击法或劈裂法。粉磨：一般采用磨剥法和冲击法。粘湿物科：如韧性物料应采用磨剥法或配以挤压法。冲击法应用范围较广，可用于破碎和粉磨。§1-3粉碎系统开流流程：破碎机卸出的物料直接作为产品。圈流流程：破碎机卸出的物料要经过检查筛分，合乎粒度要求的作为产品，其余循环回破碎机再次粉碎。过粉碎现象：开流粉磨流程比较简单，但要使只经过一次粉磨后的产品全部符合要求的粒度，其中必然会有一部分物料成为过细的粉末。物料的易碎性：物料粉碎的易难程度。第2章颚式破碎机§2—1工作原理及类型§2—2构造优点：构造简单，管理和修理方便，工作安全可靠，适用范围广。缺点：1、工作具间歇性，有空转行程，增加了非生产性的功率消耗。2、由于动颚和连秆作往复运动，工作时产生很大的惯性力，使零件承受很大的负荷，对基础的质量要求也很高。3、在破碎粘湿的物料时，会使生产能力下降，甚至会发生堵塞现象。4、在破碎干片状物料时，片料易沿颚板宽度方向通过而达不到破碎目的，造成出料溜子或下级破碎机进料口堵塞。5、粉碎度不大。§2—3性能特点及应用应用：尽管有这些缺点，颚式破碎机仍是工业中广泛应用的粗、中碎设备，硅酸盐工业用来破碎石灰石、长石、石英、熟料和石膏等物料。在实验室中也使用小型颚式破碎机，破碎尺寸较小的物料。第3章圆锥破碎机工作原理及类型性能及应用粗碎圆锥破碎机和颚式破碎机都是可用作粗碎的破碎机，两者相比较，粗碎圆锥破碎机的优点是：破碎过程是沿着圆环形的破碎腔连续进行的，因此，生产能力较大，单位电耗较低，工作较平稳，适于破碎片状物料，破碎产品的粒度比较均匀。产品粒度组成中超过出料口宽度的物料明显较颚式破碎机为小，数量也少些。同时，料块可以直接从运输工具倒入进料口，无需设置喂料机。粗碎圆锥破碎机的缺点是结构复杂，价格较高，检修比较困难，修理费用较高；机身较高，使厂房、基础构筑物的费用增加。因此，粗碎圆锥破碎机适宜在生产能力较大的工厂及采掘场中使用。通常用一台颚式破碎机能满足产量要求，则选用颚式破碎机，除非在需要两台颚式破碎机时，才选用旋回破碎机。液压圆锥破碎机的工作原理和构造，如图3—9和凶3—10所示。其破碎过程与弹簧圆锥破碎机相同。但在动锥立轴下部设有一个单缸液压活塞，承受动锥总质量和破碎总负荷，兼调节装置和保险装置的作用：一个单缸活塞就代替了弹簧圆锥破碎机的碗形轴承、调节装置、锁紧装置和弹簧保险装置，使用构大为简化，有利于生产操作和维修。中细碎圆锥破碎机的规格用带衬板的动锥部直径D来表示。例如ø2200mm圆锥破碎机，表示其动锥底部直径D等于2200mm。在硅酸盐工业中，圆锥破碎机主要用来粉碎熟料、矾土、矿渣等，有时也用硬质物料的第二级破碎用(如石灰石的中细碎)。对于物料的中碎和细碎而言，圆锥破碎机在要求产品粒度较小情况下，还能提供很高的生产能力并能得到较为均匀的产品。用一台圆锥破碎机便能代替两台颚式破碎机，或者省去以后的工序时，选用圆锥破碎机是合理的，特别在能够满裁运转的情况下更为有利。第4章辊式破碎机在硅酸盐工业中，辊式破碎机广泛用于中硬质或软质物料中、细碎。辊式破碎机有双辊式和单辊式两种基本类型。齿面辊子破碎物料时除了施于挤压作用外，还兼施劈裂作用，故适于破碎具有片状节理的软质和低硬度的脆性物料。如煤、干粘土、页岩等，破碎产品粒度也比较均匀。齿面和槽面辊子部不适于破碎坚硬物料性能及应用主要优点:结构简单、机体不高、紧凑轻便，造价低廉，工作可靠，调整粉碎度方便，能粉碎粘湿物料。缺点:生产能力低，要求将物料均匀连续地喂到辊子全长上，否则辊子磨损不均，且所得产品粒度不易均匀，且要经常修理。对于光面辊式破碎机，喂入料块的尺寸要求比辊子的直径小得多，故不能破碎大块物料，也不宜破碎坚硬物料。通常用作中硬或松软物料的中、细碎。齿面辊式破碎机虽然得以钳进较大的料块，但也局限于中碎时使用，否则齿棱很易折断。应用在硅酸盐工业中，辊式破碎机用于破碎石灰石、硬质粘土、煤块、泥灰岩、白垩、页岩、沙岩、砖块、矿渣和熟料等。在破碎作业中，往往用作第二或第三级的破碎机械。一般来说，辊式破碎机的使用性能不如菌形破碎机，但对于要求破碎机处理量小，或不需精密安装和熟练操作并可搬动的作业，这种破碎机仍被广泛采用。第6章冲击式粉碎机冲击式粉碎机是工业中广泛使用的粉碎机城。这类机械的特征是机内都有旋转的工作部件——转子。通过工作机构对料块的冲击或使料块彼此冲击而进行粉碎。由于主要是利用高速冲击能量的作用，使物料在自由状态下沿其脆弱面破碎，因而特别适于粉碎石灰石等脆性物料，粉碎效率高，产品粒度多呈方块状。属于这类粉碎机有：锤式破碎机、反击式破碎机、笼式粉碎机和锤磨机等。所以这类机械使用范围很广，可供物料粗碎、中碎、细碎扣粉磨使用。锤式破碎机锤式破碎机的主要工作部件为带有锤子的转子。通过高速旋转的锤子对料块的冲击进行粉碎。锤式破碎机的种类很多，可以安照下述结构特征进行分类：按转子的数目，分为单转子和双转于两类。按转子的回转方向，分为不可逆式及可逆式两类。按锤子的排列方式，分为单排式和多排式两种。前者锤子安装在同一回转平面上，后者锤子分布在好几个回转平面上。按用途的不同，分为一般用途的和特殊用途的两类。按锤子在转子上的连接方式，还可以分为固定锤式与活动捶式两类。固定锤式主要用于软质物料的细碎和粉磨。用于粉磨的称为锤磨机。性能及应用优点：生产能力高，粉碎度大，电耗低，机械结构简单，紧凑轻便，投资费用少，管理方便。缺点：粉碎坚硬物料时，锤子和蓖条磨损大，小号较多的金属和检修时间，需要均勺喂料，粉碎粘湿物料时会减产，甚至由于堵塞而停机。为了避免堵塞，被破碎物料的含水率不应超过10~15％(特殊用途的锤式破碎例外)。应用在硅酸盐工业中，锤式破碎机广泛用来破碎石灰石、白云石、长石、萤石、泥灰石、煤、石膏等。用于细碎的锤式破碎机，可以获得0~10mm的产品粒度；用于粗碎的锤式破碎机，喂料尺寸可达2500mm，一般则为500~600mm，可以获得25~35mm之间的产品粒度。反击式破碎机反击式破碎机是在锤式破碎机基础上发展起来的。其主要的工作部件为带有板锤2的高速旋转的转子1(图6.7)。喂入机内料抉，在转子回转范围(即锤击区)内受到板锤冲击，并被高速抛向反击板3，再次受到冲击，然后又从反击板反弹到板锤，继续重复上述过程。在往返途中，物料间还有互相碰击降用。由子物料受到板捶的打击，与反击板的冲击以及物料相互之间的碰击，物料不断产生裂缝，松散而致粉碎。当物料粒度小于反击板与板锤之间的缝隙时，就被卸出。三种破碎作用：自由破碎：进入破碎腔内的物料，立即受到高速板锤的冲击，以及物料之间相互撞击，同时，板锤与物料之间的摩擦作们。在这些外力作用下，使破碎腔内物料在自由状态下沿其脆弱面破碎。反弹破碎：被破碎的物料，实际上并不是无限制地分散的，而是被集中在箱形体区间里。由于高速旋转的转子上的板锤冲击作用，使物料获得很高的运动速。然后撞击到反击板上，使物料得到进一步的粉碎，这种破碎作用叫做反弹破碎。铣削破碎：经上述两种破碎作用未破碎的大出料口尺寸的物料，在出料口处被高速旋转的锤头铣削而破碎。反击式破碎机与锤式破碎机比较反击式破碎机与锤式破碎机比较．两者工作原理相似，部是以冲击方式粉碎物料，但结构和工作过程都各有差异。主要区别在于：锤式破碎机的锤头顺着物料落下方向打击物料，而反击式破碎机的板锤则是自下向上迎击投入的物料，并把它抛掷到上方的反击板上。由于反击式破碎机的板锤固定装在转子上，并有反击装置和较大的破碎空间，能更多地利用冲击作用，充分利用转子能量，因而其单位电耗和金属消耗均比锤式以及其它破碎机为少。性能及应用反击式破碎机结构简单，制造维修方便，工作时无显著不平衡振动，无需笨重的基础。它比锤式破碎机更多地利用了冲击和反冲击作用，进行选择性破碎。料块自击粉碎强烈，因此粉碎效率高，生产能力大，电耗低，磨损少，产品粒度均匀且多呈立方块状。反击式破碎机的粉碎度大，为40左右，最高可达150。粗碎用反击式破碎机喂料尺寸可达2m3，产品粒度小于25mm，可直接入磨；细碎用反击式破碎机的产品粒度小于3mm。选用一台合适的反击式破碎机就能代替以往二级或三级的破碎工作，减少破碎级数，简化生产流程，还可以提高磨机产量。但是不设下蓖条的反击式破碎机不能控制产品粒度，同时难于生产单一粒度的产品，产品中有少量大块。用作粗碎或单级破碎时，须严格控制最大进料粒度以免损坯转于。另外，防堵性能较差，不适宜破碎塑性和粘性物料，在破碎硕质物料时，板锤和反击板磨损较大，运转时噪音较大，产生粉尘也大。由于反击式破碎机具有许多优点，在硅酸盐工业中已获得日益广泛应用，用来粉碎石灰石、砂岩、水泥熟料、烧粘土、石膏及煤等。笼式粉碎机笼式粉碎机又称笼形碾，它是利用高速旋转笼子的钢棒对物料进行冲击粉碎。它主要用于脆性和软质物科的细碎和粗磨中。笼式粉碎机按其结构特征可分为双转子和单转于两类性能及应用笼式粉碎机的生产能力与喂料的均匀程度、转于转速、转于直径及喂入料块尺寸等因素有关，可以在很大范围内变动。若要提高产品细度，可以增加钢棒圈数或转于转速来达到。当转子转速加快时，产品粒度变细，交一定范围内，生产能力也会增加。但当转速增加很大时，物料难以从转于中心甩出外周，生产能力反而下降，因此，通过增加转子转速的办法来提高产品细度是本合理的，这样会导致生产能力急剧下降，转于的磨耗增加。比较合理的方法是借增加钢棒的圈数来提高粉磨细度。笼式粉碎机用来粉碎含水分8一11％以下、尺寸在25—90mm之间的松软物料，例如粘土、石灰块、硅藻土、白垩、软质石灰石、砂岩、苦灰石、纯碱、芒硝等，较之其它细碎及粗磨机械，笼式粉碎机的构造简单轻便，对物料湿度变化反应较小，故在玻璃及陶瓷工业中用得较多。其缺点是：钢棒容易磨损，电耗大，而且产品粒度不能随意调节。球磨机工作原理及类型球磨机是硅酸盐工业中广泛使用的一种粉磨机，他主要工作部件为圆筒体，内装载有粉磨介质(棒、球或段等)。依靠筒体回转时介质的冲击和磨剥等作用使物料粉碎。在球磨机粉磨配合料时还兼起混合作用。性能特点及应用球磨机与其它粉磨机械比较，其优点是：构造简单，工作安全可靠，维修方便；对生产的适应性强，可干磨或湿磨，可间歇或连续操作，也可干燥和粉磨同时进行，能适应