破碎与磨矿

第4章破碎与磨矿4.1.1粉碎作业在选矿厂中的作用（了解）4.1.2矿石性质及粉碎方法的选择理解岩矿机械强度表示方法：可碎性系数、可磨性系数、普氏硬度4.1.3粉碎方法:掌握破碎机械的施力模型4.1.4粉碎比及粉碎产物的粒度特性掌握粉碎比的计算方法4.1.5粉碎工艺流程掌握破碎工艺流程的确定4.1.6粉碎理论（了解）4.1概述矿物加工处理的物料通常是有用矿物（组分）与脉石矿物或有用矿物间紧密连生在一起的，要用物理的方法将它们分离为单独的产品，必须将连生在一起的各矿物（组分）单体解离。★单体：是指含有单种矿物的颗粒。★连生体：两种或两种以上矿物所组成的集合体。（包裹、点接触，面接触）★解离度（LiberationDegree）：矿石中呈单体的矿物占该矿物总量的百分数。★连生度：有用矿物在连生体中的百分含量。4.1.1破碎、磨矿作业的作用★粉碎:大块物料在机械力的作用下,克服颗粒内部各个质点之间的内聚力，使物料粒度变小的过程。粉碎包括破碎和磨碎。4.1.1破碎、磨矿作业的作用★破碎：破碎力主要是冲击和挤压等，产物粒度大于5mm★磨碎：破碎以研磨、击碎作用为主，产物粒度小于5mm★过粉碎（extra－crushed）：矿石被过度粉碎，破碎（磨矿）产品中小于规定粒度的物料过多。＊危害：a难控制的微细颗粒较多，分选效果变坏；b机械磨损增大，设备处理量降低；c破碎的无效功率增加；粉碎的基本任务：为选别作业准备好解离充分但过粉碎较轻的入选物料。破碎的目的：1）供给磨机最合适的给矿粒度或为自磨机等提供合适的磨介；2）使粗粒嵌布矿物初步解离，以便用重介等粗粒级选矿法分选；磨矿的目的：与破碎一起为选别作业生产合格的入料。一、矿石性质：1.材料的强度：是指其对外的抵抗能力，通常用材料破坏时单位面积上所受的力即N/m2或Pa来表示。机械强度，破碎难度粒度，机械强度，破碎难度抗压强度＞抗剪强度＞抗弯强度＞抗拉强度通常用静载下测定的抗压强度为标准来衡量。4.1.2粉碎工艺特征2.普氏硬度系数f：矿石抗压强度的百分之一。100bf式中σp—抗压强度，kg/cm2表征坚硬度一、矿石性质：★采用普氏硬度等级来测定矿物的硬度，共分为十级，滑石、石膏、方解石、萤石、磷灰石、正长石、石英、黄玉、刚玉及金刚石。简单的方法：指甲刻动—硬度〈2.5介于指甲及小刀—硬度2.5-5.5小刀刻不动—硬度〉5.53.可碎性（可磨性）系数ε：01QQ＝衡量矿石粉碎的难易程度一、矿石性质：4.脆度：矿物抵抗变形的能力。破碎前无变形或变形很小的物料为脆性物料，物料先变形再破碎的物料为塑性物料。Q1—同一破碎机（磨碎机）在同样条件下破碎（磨碎）指定矿石的处理能力。Q0—某破碎机（磨碎机）破碎（磨碎）中硬矿石(石英)的处理能力。岩石破碎难易程度分类选择性粉碎：多种物料共同粉碎时，某种物料比其它物料优先粉碎的现象，称为选择性粉碎。σ压(kg/cm2)普氏硬度系数可磨性系数岩石实例可碎性系数硬度等级很软20021.3~1.42.00石膏、石板岩软200~8002~81.1~1.21.25~1.4石灰石、泥灰石中硬800~16008~161.01.0硫化矿、硬质页岩硬1600~200016~200.9~0.950.85~0.7铁矿、硬砂岩很硬2000200.65~0.750.5硬花岗岩、含铁石英岩(a)压碎(c)冲击(d)挤压剪切(研磨)(e)劈碎(b)弯曲二机械粉碎方法4.1.2粉碎工艺特征三粉碎比★粉碎比：粉碎过程中，被粉碎物料粉碎前的粒度与产物粒度的比值，叫做粉碎比。用字母i表示。表示经过破碎以后，原料粒度减小的倍数。maxmaxdDi1极限粉碎比iDmax－破碎前物料的最大直径，mm。负累计曲线95％（或80％）对应的粒度dmax－破碎后物料的最大直径，mm。负累计曲线95％（或80％）对应的粒度工艺计算、中经常使用衡量粉碎过程的数量指标。2真实粉碎比idDpp＝dDiDp、dp－根据粒度特性组成计算出的原料和产物的平均直径，mmD、d－原料和产物各粒级的平均直径，mmγ、γ′－原料和产物的各粒级产率，％理论研究用的较多三粉碎比SB85.0i3名义粉碎比iB－破碎机给矿口的宽度，mmS－破碎机排矿口的宽度，mm；粗碎机的排矿口取最大宽度，中细碎机取最小宽度实用，近似计算三粉碎比给入破碎机的最大块直径应当比给矿口宽度b小15％才能被破碎机钳住。粉碎各阶段给矿和产品的粒度特征阶段给料最大块粒度/mm产品最大块粒度/mm粉碎比粗碎1500~300350~1003~15破碎中碎350~100100~103~15细碎100~4030~51~20一段磨矿磨矿二段磨矿超细粉碎超微粉碎30~101~0.31~1001~0.30.1~0.0751~1000.1~0.0750.075~0.00011~10000.075~0.00010.00011~1000在实际生产中，习惯上把破碎作业细分为粗碎、中碎和细碎；把磨碎作业细分为粗磨和细磨，具体如下表所示：★分阶段破碎部分或阶段粉碎比in：粉碎过程中，每个阶段达到的粉碎比称为部分粉碎比或阶段粉碎比。三粉碎比总粉碎比：整个粉碎过程达到的粉碎比叫做总粉碎比。123nmaxmaxD/iiiiid＝根据所处理的粒度划分的！！！破碎方法的选择主要依据矿石的物理机械性质、矿石的尺寸和要求的破碎比物料的破碎过程从宏观的角度看是一个粒度减小的过程，但它的力学性质却是一个功能转换过程。★破碎的功耗学说，即破碎理论，是研究破碎过程与破碎能量消耗的学说。物料破碎的功耗学说就是关于物料破碎过程中功能转换规律的理论，也就是关于在一定的给料粒度条件下输入到破碎过程中的能量与其产物粒度之间关系的研究。4.1.4破碎功耗学说迄今为止，已经提出了许多物料破碎的功耗学说，但没有一个同实际情况完全吻合。其原因主要有两个方面：一是供给破碎设备或磨碎设备的能量，绝大部分被设备本身吸收，仅有一小部分用于破碎物料，而用于物料破碎的这部分能量又无法单独测定；二是物料都具有一定的塑性，消耗一定的能量使其形状改变，但并不产生新的表面，而所有的物料破碎功耗学说都假定物料是脆性的，亦即没产生破碎的伸展或收缩，不消耗能量。4.1.4破碎功耗学说1.面积学说P.R.Rittinger指出，粉碎能耗与粉碎过程中新生成的表面积成正比。2.体积学说F.Kick指出，破碎物体的外力所做的功，完全用于使物体变形，形变能达到极限，物体即破坏。而物体发生变形积蓄的能量与其体积成正比，粉碎能耗与被粉碎的物料的体积或重量成正比。E2=K2Qln(d0/d1)10111011--1KEKiddd＝（）（）适用于-10μm细磨适用于粗碎、中碎1dEds调和平均粒度2dEKdV几何平均粒度d0:-给料粒度d1-破碎产物粒度3.裂缝学说（F.C.Bond提出）适用于细碎、粗磨4.1.4破碎功耗学说粉碎发生前,外力对颗粒所做的变形功聚集在颗粒内部的裂纹附近产生应力集中,使裂纹扩展形成裂缝,当裂缝发展到一定程度时即粉碎。因此,粉碎能耗与裂缝长度成正比。破碎每单位重量（1短吨）物料所消耗的功为111010()(1)iiF、P－入料和产品中80%能通过的方形筛孔的宽，μm适用于常规的棒磨和球磨范围4.1.4破碎功耗学说★功指数Wi1110()100iiEWWWi－功指数；将一短吨（907.175Kg）理论粒度为∝的物料破碎到80％产品可以通过100μm筛孔所需消耗的功表征物料抗击破碎和磨碎能力的参数FPWWi1010在测定出了功指数Wi的情况下，计算各种粒度范围的破碎、磨碎功耗；选择破碎和磨碎设备；比较破碎和磨碎设备的工作效率，亦即首先按照下式计算出设备的操作功指数，然后进行比较。FPWWi1010★破碎其它方法电热照射、减压破碎、热力破碎、液电效应（液体内部进行高压或瞬时放电）√裂缝学说的应用简单摆动颚式破碎机机架破碎齿板可动鄂板心轴飞轮偏心轴连杆弹簧拉杆后推力板前推力板4.2粉碎设备4.2.1颚式破碎机：排矿口调节：垫片调节(需停机)楔块调节（无极调节）超载保险：后推力板根据动颚的运动特征分为简摆式和复摆式两种。破碎比3～52、垫片调节：在机架后壁和肘板之间放入一组厚度相等的垫片，利用垫片数量的增减，改变排料口的宽度，可达多级调整，结构紧凑，减轻设备重量，但调整时需停机。1、楔块调节为无极调节，调节时不需停车，增加了设备重量排矿口调节：1肘板2楔块3调整楔块4机架5螺栓液压颚式破碎机结构特点：在连杆上装有一个液压缸。作用：过载保护排矿口调整后肘板与机架后壁之间也设有一个液压缸，用于调整排料口的大小。复杂摆动颚式破碎机机架可动颚板固定颚板破碎齿板飞轮肘板弹簧偏心转动轴4.2粉碎设备排矿口调节：垫片调节(需停机)楔块调节（无极调节）超载保险：后推力板简摆和复摆颚式破碎机的比较：排矿口x0.3x简摆复摆垂直行程水平行程给矿口0.5x0.15x给矿口1.5x2.5x排矿口x3x☆结构：颚式破碎机主要由（1）破碎矿石的工作机构（破碎腔）（2）使动颚运动的传动机构（3）超载保险机构（4）排矿口的调节装置（5）支承装置构成鄂式破碎机：间断工作★颚式破碎机的工作原理和性能轨迹：圆弧轨迹上：圆中：椭圆下：圆弧简摆式工作原理示意图当皮带轮带动偏心轴旋转时，牵动连杆上下运动，从而带动前后肘板作舒展和收缩运动。前后肘板的运动带动动颚作前后摆动。当动颚向前运动靠近定颚时，对破碎腔内的物料进行破碎；当动颚后退时，已破碎的物料借重力从破碎腔内落下。双肘板颚式破碎机的偏心轴每旋转一周，有半周进行破碎，半周排料。★颚式破碎机的工作原理和性能☆优点：颚式破碎机构造简单，不易堵矿、工作可靠，制造容易，维修方便。广泛应用于坚硬或中硬矿石的粗碎和中碎。缺点：（与旋回相比）生产率低、破碎比小、产品粒度不均匀。★颚式破碎机的工作原理和性能当动颚围绕悬挂轴对固定颚板做周期性的往复运动时，时而靠近时而离开，靠近时，处在破碎腔内的物料，受到压碎、劈裂和弯曲折断的联合作用而破碎；当动颚离开定颚时，已破碎的矿石在重力作用下，经排矿口排出。规格：给矿口宽度B×长度LB＞600大型B＝300～600中型B＜300小型★颚式破碎机的主要参数：1给矿口宽度：D＝(0.75～0.85)B2啮角：20～40°3偏心轴转速简摆式，一般做成大、中型破碎比3－5复摆式，一般做成小型，破碎比104.2.2圆锥破碎机一粗碎旋回破碎机4.2.2圆锥破碎机一粗碎旋回破碎机动锥定锥（1）工作机构（2）传动机构（3）保险机构（4）调节装置（5）支承装置构成排矿口调节：主轴上的锥形螺帽超载保险：皮带轮轴销保险规格：给矿口宽度/排矿口宽度连续工作通过螺母调节动锥的升降调节粗碎旋回破碎机特点和使用★优点：破碎作用强，当给料宽度相同时，旋回破碎机的生产能力是颚式破碎机的2.5～3.0倍，破碎每吨物料的能耗为颚式破碎机的0.5～0.7倍；工作平稳，要求的基础质量仅为自身质量的2～3倍，而颚式破碎机要求的基础质量则为设备自身质量的5～10倍；可以挤满给料，不需设置料仓和给料机，而颚式破碎机则要求均匀给料，需要增设料仓和给料机，特别是给料的最大粒度大于400mm时，需要安装价格昂贵的重型板式给料机。旋回破碎机易于启动。旋回破碎机生成的片状产品较颚式破碎机要少。•由于旋回破碎机是连续工作，所以其破碎产品的粒度比颚式破碎机的稍细、稍均匀一些。选厂规模较大，山坡建厂者适选择旋回破碎机；选厂规模较小，平地建厂以及粘性物料多者，可选用颚式破碎机。√缺点：机身较高，一般为颚式破碎机的3～4倍，所以厂房的建筑费用较高；设备自身的质量较大，当给料口的宽度相同时，旋回破碎机的质量为颚式破碎机的1.7～2.0倍，故设备的投资费用较高；当破碎潮湿或粘性物料时，旋回破碎机容易堵塞；旋回破碎机的安装、维护比较复杂，检修也不方便。粗碎旋回破碎机的特点和使用√使用：选择时考虑矿石性质，产品粒度要求，厂子规模和设备