破碎機的起源和發(fā)展現(xiàn)狀

 

    物料破碎是一個歷史悠久的話題。早在20世紀50年代艾利斯－查爾默斯公司就開始大規(guī)模研究破碎工作，60年代得出具有重大意義的結(jié)論。隨著研究的深入，人們熟知了高功率的破碎作業(yè)，可以用來改善能源效率和降低生產(chǎn)成本。B． H．Bergstrom在研究單顆粒破碎時發(fā)現(xiàn)，在空氣中一次破碎的碎片撞擊金屬板時 明顯地產(chǎn)生二次破碎，一次破碎的碎片具有的動能占全部破碎能量的45％。如能充分利用二 次 破碎能量，則可提高破碎效率。也有人指出，較小的持續(xù)負荷比短時間的強大沖擊更有希望破碎物料。我國胡景昆和徐小荷研究顆粒的粉碎時得出結(jié)論，靜壓粉碎效率為100%，單次沖 擊效率在35%～40％左右。為了節(jié)約能量，提高粉碎效率，應(yīng)多用靜壓粉碎，少用沖擊粉碎。Schonert研究表明，如果使大批脆性物料顆粒受到50MPa以 上的壓力，就能夠由“料層粉碎”節(jié)約出可觀的能量。目前“料層粉碎的理論”已為粉碎界 的公認，根據(jù)料層粉碎理論研制的新設(shè)備有美國諾德伯格公司的旋盤圓錐破碎機、俄羅斯的慣性圓錐破碎機等。 

　　多碎少磨的原則指導(dǎo)研制以料層粉碎原理的新型破碎機是當(dāng)前主要方向。1996年第四屆全國粉體工程學(xué)術(shù)會議上鄧躍紅、張智鐵發(fā)表了《物 料粉碎分形行為的研究》一文，作者認為破碎理論的研究應(yīng)歸結(jié)為3個大的方 面：強度理論的研究、破碎效果的評價、破碎功耗的研究。長期以來，粉碎理論的研究主要 停留在經(jīng)驗應(yīng)用和統(tǒng)計推測上，人們了解粉碎的規(guī)律尚不明確、不系統(tǒng)。人們期待新理論的 出現(xiàn)會給破碎領(lǐng)域帶來一次變革。 

 

　　1982年B．Mandelrot提出分形理論應(yīng)用在巖 石 理論研究方面，而作者把它應(yīng)用在破碎理論上。經(jīng)過研究，作者成功地運用了分形理論推導(dǎo) 了強度與缺陷分布分維數(shù)之間關(guān)系，建立了粉碎顆粒粒度分布模型，找到了分維數(shù)、分布 指數(shù)與破碎概率之間的關(guān)系，用顆粒表面分維數(shù)Ds將3個功耗理論統(tǒng)一起來。 

　　為了優(yōu)化顎式破碎機工作，馬少健和陳炳辰利用實驗室小型復(fù)擺鄂式破碎機，分別進行單顆粒給料、窄粒級給料和混合粒級給料的破碎試驗， 研究結(jié)果是：

    (1)影響顎式碎石機產(chǎn)物粒度特性的因素除物料自身硬度以外，還與包括給料粒度大小、組成、排礦口尺寸以 及破碎腔內(nèi)物料的松散狀態(tài)有關(guān)；

    (2)在顎破機破碎物料時，無論是料層破碎還是單顆粒破碎，給料粒度增大，產(chǎn)物粒度變小。因此，生產(chǎn)中應(yīng)根據(jù)給料粒度選擇適宜規(guī)格的顎式破碎 機和調(diào)節(jié)排料礦口尺寸；

    (3)料層破碎較單顆粒破碎更能降低破碎產(chǎn)物粒度。因此生產(chǎn)中應(yīng)盡量維持破碎機的破碎腔內(nèi)適宜的料層，以減小破碎產(chǎn)物粒度。  

    粉碎(包括破碎和磨碎)是當(dāng)代飛 速發(fā)展的經(jīng)濟社會必不可少的一個工業(yè)環(huán)節(jié)。在各種金屬、非金屬、化工礦物原料及建筑材 料的加工過程中，粉碎作業(yè)要消耗巨大的能 量，而且又是個低效作業(yè)。物料粉碎過程中，由于作業(yè)中產(chǎn)生發(fā)聲、發(fā)熱、振動和摩擦等作 用，使能源大量消耗。因而多年來界內(nèi)人士一直在研究如何達到節(jié)能、高效地完成破碎和磨碎過程。從理論研究到創(chuàng)新設(shè)備(包括改造舊有的設(shè)備)直至改變生產(chǎn)工藝流程。 

 

　　目前破碎 理論、工藝和設(shè)備的研究主要著重于：

    (1)研究在破碎中節(jié)能、高效的理論，也力求找出新 理論突破人們已熟知的破碎三大理論；

    (2)研究新的非機械力的高能或多力場聯(lián)合作用的破碎設(shè)備，目前還沒見有工業(yè)化的設(shè)備，只是研究階段；

    (3)改進現(xiàn)有設(shè)備，這方面經(jīng)常是根 據(jù)用戶自己需要來進行，而不見市場上大規(guī)模生產(chǎn)或研制新設(shè)備。 

    對于上述諸問題，由于國外礦山自80年代以來發(fā)展緩慢使得這方面進展不大。國外新設(shè)備較少，國內(nèi)由于國營大型 礦山投入極少，也沒有什么發(fā)展，而中小礦山由于各地原料的需求不等，近幾年得到一定的發(fā)展。