[文学]第五章 粉碎.ppt

第6章 粉碎过程 定义 ：固体物料在外力作用下克服内聚力，从而使颗粒尺寸减小、比表面积增大的过程。 意义: 提高反应速度的需要；均匀混合的需要；尤其是超细粉体（微米级、亚微米级、纳米级粉体），其光、电、磁、力学、热力学及表面与界面特性会发生奇特变化，可获得超常的使用效果；堆积填充、溶解的需要；输送和储存的需要。 材料的破坏、破碎与粉碎 破坏:单个材料的失效 粉碎：使大块物料碎裂成小块物料的加工过程称为破碎。 粉磨（碎）：使小块物料碎裂成细粉末状物料的加工过程称为粉磨。 粗碎——100mm左右 中碎——30mm左右 细碎——3mm左右 粗磨——0.1mm左右 细磨——60?m左右 超细磨——5?m以下 几台粉碎机串联起来的粉碎过程称为多级粉碎；串联的粉碎机台数称为粉碎级数。在此情形下，原料粒度与最终产品的粒度之比称为总粉碎比。 粉碎级数增多将会使粉碎流程复杂化，设备检修工作量增大，因此要选择粉碎级数较小的简单流程。 粉碎作业的技术经济指标 单位电耗（动力消耗指标） ：单位质量粉碎产品的能量消耗（kw/t)。 粉碎比和单位电耗是鉴别粉碎机性能的重要指标。 实际强度:完全均质的材料所受应力到达理论强度时，所有原子或分子间的结合键将同时发生破坏，整个材料将分散为原子或分子单元。实际上，几乎所有材料破坏时都分裂成大小不一的块体，这说明质点间结合的牢固程度并不相同，即存在着某些结合相对薄弱的部位，使得在受力尚未达到理论强度之前，材料已发生破坏。因此，材料的实际强度往往远低于其理论强度。 强度的影响因素：试样尺寸越小，强度越大；加载速度大时测得的强度也较高；同一材料在空气中和在水中的测定强度也不相同。 硬度：表示材料抵抗其它物体刻划或压入其表面的能力，也可理解为在固体表面产生局部变形所需的能量。一般来说硬度越硬，就越难磨。磨料都是硬度高的物质，如金刚石、碳化硅、碳化钨、刚玉等。 3、粉碎方法（按施力方法分） 挤压粉碎：利用粉碎设备的工作部件对物料施加挤压作用，物料在压力作用下发生粉碎。常用的设备有挤压磨、颚式破碎机等。常用于硬而大的块物料初碎； 冲击粉碎：包括高速运动的粉碎体对被粉碎物料的冲击和高速运动的物料向固定壁或靶的冲击。这种粉碎过程可在较短的时间内发生多次冲击碰撞，每次冲击碰撞的粉碎时间是在瞬间完成的，所以粉碎体与被粉碎物料的动量交换非常迅速。 挤压-剪切粉碎：这是挤压和剪切两种基本粉碎方法相结合的粉碎方式，包括雷蒙磨及各种立式磨。 研磨、磨削粉碎：均为剪切摩擦粉碎，包括研磨介质对物料的粉碎和物料相互间的摩擦作用。振动磨、搅拌磨及球磨机等。 研磨、磨削粉碎 与施加强大粉碎力的挤压和冲击粉碎不同，研磨和磨削是靠研磨介质对物料颗粒表面的不断磨蚀而实现粉碎的。因此必须考虑： 研磨介质的物料性质：相对于被粉碎物料而言，研磨介质应有较高的硬度和耐磨性。试验证明，细粉碎和超细粉碎时，研磨介质的密度影响减弱，重要的是其硬度。 研磨介质的填充率、尺寸及形状：研磨介质的填充率是指介质的表观体积与磨机的有效容积之比，理论上以介质与物料最大限度地接触又能避免自身的相互无功碰撞为佳；介质的尺寸是给料粒度DP的函数： 当n=0.5时，为戴维斯公式，对于硬物料，k=35；对于软物料，k=30。斯塔劳柯提出，对于硬物料，k=23；对于软物料，k=13。 拉组莫夫平均球公式： 材料的粉碎机理 Griffith理论（微裂纹理论）：格里菲斯指出，固体材料内部的质点实际上并非严格地规则排列，而是存在着许多微裂纹，在应力作用下，微裂纹尖端将产生应力集中，当外应力达到材料的抗拉强度时，裂纹将扩展，导致材料的破坏。 设裂纹扩展时，其表面积增加?S，其比表面能为?，则表面能增加? ?S，此时其附近约一个原子距离a之内的形变能为a?S??2/2E,裂纹扩展所需的能量由变形能提供，即： 则裂纹扩展临界条件为： 断裂 材料的断裂和破坏实质上是在应力作用下达到其极限应变的结果。 脆性断裂：在材料达到其弹性极限时，材料发生破坏，无塑性变形，弹性模量基本上为一常数； 韧性断裂：当应力高于弹性极限A并达到屈服极限C时，尽管应力不增加，但应变不断增大，但此时材料不断裂。自屈服点以后的变形是塑性变形，即为不可恢复的变形。当应力达到断裂强度D时，材料破坏。 粉碎模型 Rosin-Rammler等认为，粉碎产物的粒度分布具有二成分性。粗粒部分为过渡成分，与粉碎过程有关。微粉部分取决于原材料的物性，称为稳定部分。 体积粉碎与表面粉碎所得的粉碎产物的粒度分布有所不同。 用粉碎模型解析影响粒度分布的因素 球磨机研磨体重量增加或磨机转速提高，材料颗粒的粉碎模型从表面粉