所有機械的破碎都是用外力施于被破碎的物料上,克服物料顆粒之間的內聚力使物料產生破碎。
物料的內聚力有兩種:一種內聚力作用丁晶體內部的晶體各質點之間;另一內聚力作用于晶體與晶體之間,即作用在晶界面上。兩種內聚力的物理性質相同,區別在于內聚力大小不同,前者比后者大很多倍。
內聚力的大小,取決于物料塊中晶體本身的性質和結構,也與晶體結構中所具有的錯位和微裂紋等缺陷有很大關系。如果選擇晶體物料的缺陷處破碎,不僅能省功而且又能保證要求的粒度,減少過粉碎。達到這樣破碎的目的叫“選擇性破碎”。
實現選擇性破碎的技術方法是,被破碎的物料應在體積料層中承受全方位的擠壓,同時在晶體或微晶邊緣引發應力,料塊應承受組合負荷,包括剪切、彎曲和扭轉,最好還兼有拉伸。若具體到
破碎機上是,物料在破碎腔中承受全方位擠壓;料塊彼此多次沖擊或沖擊到襯板上,料塊群的快速轉移;控制料層有一定密實度,并使物料從破碎腔入口到出口,破碎力是逐漸增加。此外,若對料層采用高頻強烈振動作用,可使料塊彼此改變方向,從而可在料塊中產生交變剪切和彎曲應力。這種破碎方法稱為強迫內層振動破碎。
現有破碎機,如慣性振動圓錐破碎機就是采用強迫內層振動破碎,兼有上述某兒種辦法,從而可完全實現選擇性破碎。
旋盤式破碎機采用料層粉碎,料塊承受全方位擠壓,并產生物料層間沖擊作用以及動錐對物料沖擊取向作用。物料有一定的密度并滿足了逐漸增加破碎力的要求等,從而這種破碎機在較大程度上實現選擇性破碎。
傳統圓錐破碎機若能采用旋轉布料器,正確控制給料也能一定程度上實現選擇性破碎。
對傳統復擺顎式破碎機實現層壓破碎,原江西冶金學院院長姚踐謙、郭年琴教授做了大量實驗和研究并取得很有價值的成果,對破碎機創新很有幫助。
對傳統復擺顎式破碎機若不改變結構和運動特性,僅就改善腔形及其運動參數很難實現選擇性破碎。故早年德國某家公司曾研制一種沖擊顎式破碎機,它的r沖擊速度高達500~120Or/min,國內也曾試制,至今未得到推廣使用。慣性振動顎式破碎機基本本可以實現選擇仕破碎,但也沒能得到廣泛應用。
沖擊破碎機實現選擇性破碎。因在沖擊破碎開始的瞬間,顆粒內部產生應力波,迅速向四方傳播,并在內部缺陷、裂紋和品粒界面等處產生應力集中,促使顆粒首先沿這些脆弱面破碎。
像已有的沖[式破碎機,如反擊式破碎機和眵軸沖擊式破碎機等,從物料破碎機理來看沖擊式破碎機是非常先進和有發展前途的設備。但這種破碎機易損件壽命較低,一直是阻礙它快速發展的重要因素。
運用選擇性破碎方法的研究成果,可建立新的工藝,制成各種規格尺寸破碎機,可破碎極高強度的物料而沒有晶粒的過粉碎,從而達到一個工作循環中,用最小的力和能耗
量,得到很高的破碎比。
礦石的力學性能對物料破碎效果、破碎機零部件的磨損、強度和選擇破碎方法等有重要意義。也是破碎機選型和設計的主要考慮因素。如國內某選廠,在引進美國底部單缸液壓園錐破碎機時,沒能充分結合本廠礦石很硬或礦石含泥量太多,最后導致不能使用,不得不拆除這種破碎機。
礦石的強度和硬度見表
礦石硬度類別 |
礦石名稱 |
抗拉強度σk/MPa |
普氏應度系數 |
軟礦石 |
煤 |
2~4 |
2~4 |
方鋁礦 |
4.5 |
菱鐵礦 |
7 |
無煙煤 |
13~49 |
閃鋅礦 |
10 |
松散的石灰巖 |
40 |
軟至中硬礦石 |
致密的石灰巖 |
50~100 |
5~10 |
砂巖 |
50~100 |
褐鐵礦 |
82 |
磁鐵礦 |
100~150 |
中硬礦石 |
花崗巖 |
120~150 |
12~15 |
正長巖 |
120~150 |
中至高硬礦石 |
大理巖 |
55~150 |
15~18 |
致密的砂巖 |
160 |
半假象赤鐵礦 |
158~195.5 |
輝綠巖 |
190~250 |
高硬礦石 |
閃緣巖 |
200 |
15~18 |
片麻巖 |
172~220 |
極硬礦巖 |
石英巖 |
200~220 |
18~20 |
閃緣巖 |
180~240 |
斑巖 |
150~280 |
銅礦巖 |
150~280 |
鈦磁礦巖 |
234 |
玄武巖 |
200~300 |
花崗長英巖 |
350 |
我國一些選礦廠處理的礦石普氏硬度如下:
大孤山赤鐵礦為12~18;大孤山磁鐵礦為12~16;東鞍山鐵礦為12~18;南芬鐵礦為12~16;海南鐵礦為12~15;大冶鐵礦為IO~16。
大吉山鎢礦為10~14;通化銅礦為8~12;桓仁鉛鋅礦為8~12;新冶銅礦為8~10;雙塔山鐵礦為9~l3;銅官山銅礦為9~17;因民銅礦為8~10;凹LII鐵礦為8 ~12;水口山鉛鋅礦為8~10,青城子鉛鋅礦為8。