在工業上主要是利用機械力來破碎。機械力破碎的方法有如下幾種:壓碎、劈碎、折斷、磨碎、沖擊破碎。壓碎是將物料置于2個破碎表面之間,施加壓力后,物料 因壓應力超過其抗壓強度極限而破碎。劈碎是用1個平面和1個帶有尖棱的工作表面擠壓物料時,物料將沿力作用線的方向劈裂。劈裂的原因是由于被劈裂平面上的 拉應力達到或超過物料拉伸強度極限,物料的拉伸強度極限比抗壓強度極限小很多。折斷是物料受彎曲作用而破壞,被破碎的物料就是承受集中載荷的兩支點或多支 點梁,當物料內的彎曲應力達到物料的彎曲強度極*,物料即被折斷。磨碎是物料與運動的表面之間受一定的壓力和剪切力作用后,其剪應力達到物料的剪切強度 極*,物料即被磨碎。磨碎的效率低,能量消耗大。沖擊破碎是物料受沖擊力而破碎。它的破碎力是瞬時作用的,其破碎效率高,破碎比大,能量消耗少。任何1 種破碎機都不能只用某一種方法進行破碎,一般都是由兩種或兩種以上的方法聯合起來進行破碎的,例如壓碎和折斷,沖擊和磨碎等。
物料的破碎方法主要是根據物料的物理機械性質,被破碎物料的尺寸、形貌和所要求的破碎產品粒度來選擇。
物料分為堅硬物料、中等堅硬物料和軟物料;也可分為粘性物料和脆性物料。根據物料的物理性質,物料的抗壓強度zui大,抗彎強度次之,抗磨強度再次之,抗拉強 度zui小。對于堅硬物料采用壓碎、劈碎和折斷(彎曲)的破碎方法,而對粘性物料則采用壓碎和磨碎方法破碎,脆性物料和軟物料采用劈碎和沖擊破碎的方法為 宜。隨著耐磨材料質量的提高和使用壽命的增長,對于硬而脆的物料也可以采用沖擊破碎的方法。
1.3料層粉碎
合理組織破碎的原則如下:
(1)物料應承受在料層的不同方向局部負載所形成的體積壓力;
(2)為了在晶體和晶體邊緣同時造成應力,物料應反復多次承受包括剪切、彎曲和扭轉因素在內的組合負載;
(3)負載應具有zui大峰值的脈沖;
(4)適應缺陷區的強度和持久強度負載應嚴格定量;
(5)在加載循環的間隙時間里物料可以相對移動,相互重新排列,使合格產品的顆粒及時地從料層中分出來,同時還可以控制料層的密度;
(6)為了在物料表面形成起始裂紋,要使物料彼此相互研磨;
(7)壓縮及組合負載值的比例關系及加載頻率應根據物料性質及工藝技術要求來選擇。料層粉碎能很好地滿足上述破碎原則,破碎腔擠滿給料,通過向物料層施加 嚴格定量的平時破碎力,可以使物料層適當地壓實,使物料承受的擠壓,全部顆粒都受力,物料顆粒之間相互作用,出現微裂紋和產生粉碎,從而實現“料層 粉碎”。料層粉碎產品如果給人磨機,顆粒微裂紋可使磨機給料功指數降低10%~25%,物料在磨機中易于解離和磨碎;破碎產品如果直接浸出,顆粒微裂紋有 助于浸出液滲入而提高粗粒級產品的金屬回收率。在破碎力作用下,物料在破碎腔中承受交變的擠壓、剪切、彎曲和扭轉應力。物料顆粒之間不斷改變方位,由于物 料顆粒越小,晶格缺陷越少,強度越大,因此強度大的小顆粒可破碎相鄰的強度小的大顆粒;在等強度顆粒中,那些晶格缺陷與剪切力方向重合的顆粒被破碎。這樣 物料主要沿晶格間的區域破碎而不破碎晶體本身,破碎后的物料具有zui低過粉碎,從而實現了物料的“選擇性破碎”,有利于多種成分物料中有用礦物解離和減少物 料中有用成分的過粉碎。
2入磨粒度
如何確定*人磨粒度,粉碎領域經過幾十年的研討,提出以下幾種方法。
(1)羅蘭方法。*入磨粒度與功指數的平方根成反比。硬而難磨的礦石*入磨粒度應小些,軟而易磨的礦石*人磨粒度可大些。入磨粒度大于*值,磨機效率會降低
(2)奧列夫斯基方法。在適宜磨礦條件下,入磨粒度降低,磨機生產能力提高。
(3)邦德方法。按照邦德功耗理論分別計算破碎和磨礦的能耗,得出在入磨粒度為一13 mm時,碎磨總能耗zui低。
(4)沙伐哈特金方法。選礦廠的生產率越高,則由入磨粒度的降低而產生的經濟效益越大。圖l表示破碎、磨礦成本與入磨粒度關系,在一定工況條件下,存在一 個*人磨粒度,此時破碎、磨礦成本zui低。入磨粒度大于*人磨粒度時,降低入磨粒度,破碎作業增加的成本小于磨礦作業降低的成本,碎磨總成本降低;如果 把入磨粒度降得比*人磨粒度更小,則破碎作業增加的成本大于磨礦作業降低的成本,破碎、磨礦總成本增加。經過50多年的實踐和總結,通過破碎與磨礦的能 源消耗與利用、基建成本的差異和不同人磨粒度的磨礦成本與效益等不同方面和不同層次進行的破碎與磨礦研究分析比較,粉碎領域正大力提倡“多碎少磨”的新工 藝流程,即降低破碎產品zui終粒度,增加細粒級在破碎產品中的含量從而提高磨機的處理能力,達到降低破碎、磨礦工序電耗和金屬消耗量、減少成本、增加經濟效 益,提高企業市場競爭力的目的。
縱觀粉碎領域,合理配置破碎、磨礦作業工藝流程,改進現有破碎機的結構及進行參數優化,提高設備性能,簡化和改革破碎工藝流程,已經成為各國實現多碎少磨 目標的研究課題。而實現這一目標的zui有效、的方法就是設計研制大破碎比、、低耗的新型破碎設備。以前由于破碎設備的局限,一般選礦廠入磨粒度為 -25mm,隨著新理論和新技術的應用,新型破碎設備不斷出現,*人磨粒度越來越小,碎磨總成本不斷降低。根據目前*破碎設備可以達到的水平,在 不同工況下*人磨粒度為6—10mm。
復合圓錐破碎機的破碎腔是擠滿給料,通過向物料層施加壓力,從而實現“料層粉碎”和物料的“選擇性破碎”,具有破碎比大、節能、技術指標穩定、操作安裝方便等優點,能夠很好地滿足“多碎少磨”新工藝的要求。復合圓錐破碎機已廣泛用于金屬及非金屬礦山、冶金、電子、陶瓷、涂料、耐火材料、化工、磨料磨具、建材、醫藥、食品等行業的物料破碎領域,均取得了顯著的經濟效益和社會效益。
四川瀘沽某鐵礦。礦石含鐵品位高,特新建1條生產線,生產鐵礦石,要求7 mm以下產品粒級在75%以上,產量不低于30 t/h,產品作為成品出售。采用了1臺WLF1000復合圓錐破碎機,產品粒度90%在7 mm以下,產量為40 t左右,開路破碎即可達到生產要求,大大簡化了工藝流程。
遼寧鞍山某礦業公司。破碎車間原采用四段閉路破碎生產工藝流程,zui終破碎產品粒度為一15 mm。存在的主要問題:①破碎產品粒度大,一12mm含量在80%以下,難以實現多碎少磨的目標。②礦石難破碎,尤其是一30mm的礦石特別難破碎。新的 破碎生產工藝流程采用兩段破碎,顎式破碎機后采用WLF1380復合圓錐破碎機開路破碎,破碎產品粒度一9 mm占80%以上,簡化了破碎工藝流程,減少了土建和施工量,節省了投資成本和
運轉費用。
河北宣化某鋼鐵公司。采用WLF1000復合圓錐破碎機圓錐破碎機破碎鋼渣,由于鋼渣中“鋼”和“渣”的顆粒強度不同,在選擇性破碎時鋼渣中的“渣”被破 碎,而“鋼”由于具有壓延性,在破碎力的作用下被軋扁,隨同破碎的“渣”一同排出,*的解離了鋼渣中的“鋼”和“渣”;通過磁選回收鋼粒,廢渣重新回高 爐做溶劑,使鋼渣變廢為寶。產品粒度一5 mm占93.3%,產量為13.5~15t/h。
天津某礦業公司。加工高鋁釩土燒結礦要求的產品粒度分為3個粒級:0~1 mm,1~3 mm,3~5 mm。經1600攝氏度以上高溫燒結而成的高鋁釩土燒結礦莫氏硬度達到9級,密度為3.6 g/mm3,質地十分致密,國內用對輥破碎機和錘式破碎機破碎高鋁釩土燒結礦,效果很不理想,輥面和錘頭磨損太快,更換頻繁,生產效率很低。該礦業公司采 用WLF600復合圓錐破碎機加工高鋁釩土燒結礦,成品率(產品中一5 mm的顆粒)占90%,一8mm顆粒則達到100%;原來用6臺對輥破碎機構成的閉路作業破碎篩分系統產量每小時不足6 t,而1臺WLF600復合圓錐破碎機產量可達14 t左右,單位功耗只有原來的40%,節能效果十分明顯。
目前“多碎少磨”已經成為粉碎領域的共識,料層粉碎原理已作為實現“多碎少磨”的重要理論依據用于新型破碎設備的設計研制中。復合圓錐破碎機是 基于料層粉碎原理、能滿足“多碎少磨’’工藝要求的節能細碎設備,具有破碎比大,產品粒度細而均勻,單位電耗低,能破碎任何硬度的脆性物料的優點,在金屬 及非金屬礦山、冶金、電子、陶瓷、涂料、耐火材料、化工、磨料磨具、建材、醫藥、食品等行業的物料破碎力Ⅱ工領域具有極其廣闊的應用前景,推廣使用可產生 巨大的社會效益和經濟效益。
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