什么是破碎?

[拼音]：posui

[外文]：crushing

用外力使块状固体物料碎裂，以减小粒度的过程。产品粒度通常大于 5mm。破碎产品既可为最终产品（冶炼用的富矿块，块煤，建筑和筑路用的碎石、炉渣等），也可为供下一步磨碎或分选用的中间产品。破碎是选矿厂及选煤厂的重要工序。

矿石破碎的方法，至今仍为机械力破碎(图1)。露天开采的矿块最大粒度可达1200～1500mm，地下开采的矿块最大粒度一般为300～600mm，而磨矿机的适宜给矿粒度不应大于30mm。目前，破碎机的破碎比（通常用破碎机给料的最大粒度与破碎产品的最大粒度之比来表示），最大为 8～10，故必须采用二段、三段或多段破碎，以三段破碎最常用。各段破碎的给料和产品粒度大致如下：

破碎作业常与筛分作业联合进行。在待破碎的给料中，经常含有一些小于该破碎阶段要求达到的粒度的矿块，在给入破碎机前，需预先用筛子将它筛出，称预先筛分。破碎后的产品中常含有一定量的过大颗粒，也常用筛子筛出进行再破碎，称检查筛分。因此破碎机常与筛子构成闭路系统工作（如图2第三段破碎）。闭路破碎的产品粒度由检查筛分的筛孔尺寸控制，而开路破碎的产品（如图2第一、第二段破碎）中常含有大于规定粒度的过大颗粒。选矿厂常用的三段破碎流程见图2。

工业上，粗碎作业通常采用颚式破碎机或旋回式破碎机;中、细碎作业通常采用圆锥式破碎机;对性质脆而软的物料及煤采用辊式破碎机、锤式破碎机和反击式破碎机。此外，选煤厂还常采用具有选择性破碎作用的滚筒破碎机。

1858年美国人布莱克 (E.W.Black)设计出第一台颚式破碎机。工作部件为两块颚板，一块固定，一块摆动。有简摆式（双肘板）和复摆式(单肘板)，见图3。目前的最大型简摆式颚式破碎机给矿口的规格（即宽×长）为1500×2100mm。颚式破碎机工作时，矿石在两块颚板间所形成的空间受动颚板冲击力、压力和弯曲力作用而破碎。

工作部件是两个相反放置的截头圆锥形环体，两圆锥环体间所形成的空间是破碎腔。矿石在腔内受动锥摆动产生的冲击压力、劈裂力而破碎。1953年美国研制成液压旋回式破碎机，特点是运转时借助单缸液压系统能排除进入破碎腔中的不可破碎物体，运转安全可靠；并能在小范围内调节排矿口的大小，以补偿肘板的磨损。各国新建的选矿厂绝大多数采用此型破碎机。目前，最大的旋回式破碎机给矿口的规格为1828×2769mm，生产能力每台为5500～6000t/h。

工作部件是两个同向位置的截头圆锥体，给矿口的宽度(开度)远小于旋回式破碎机，适用于中、细碎作业。工作原理与旋回式破碎机相似。1920年左右d簧式圆锥破碎机应用于选矿；1948年研制成液压圆锥式破碎机（图4）;它能在运转中排出进入破碎腔的不可碎物；并在运转中可调节排矿口的大小，使破碎产品粒度均匀；70年代研制成用于控制液压圆锥式破碎机的自动控制器，还出现了细圆锥破碎机。

利用反向转动的两个辊子对矿石施加压力和剪切力，使之破碎，适用于破碎硬度较小的脆性矿石。本机仅适用于中小型矿山。第一台辊式破碎机于1866年应用于工业生产。辊子带齿的齿辊破碎机适用于破碎煤，主要靠劈碎作用。有单辊及双辊机两种。辊子规格可达φ760×1800mm，处理能力为1400t/h。

前者利用高速旋转的铰接锤头将物料击碎。后者采用固定在高速旋转的转子上的刚性打击板，机件上安装有反击板。物料给入破碎机后，受旋转锤（或打击板）击打，并被抛向反击板而撞碎。结构简单，处理量大，破碎比大，功耗较少；但工作部件磨损快。适于破碎硬度不大的物料，如煤，石灰石等。

破碎过程消耗大量的机械能。大部分能量消耗在物料的变形和裂缝的形成，仅一小部分用于形成固体自由表面。1867年，雷廷格尔 (P.R.vonRittinger)提出“面积说”，认为：“破碎过程的功耗与破碎过程中物料新生成的表面积成正比。”1874年基尔皮乔夫 (В.Л.кирпичёв)、1885年基克（F.Kick）提出“体积说”，认为“破碎时的功耗与被破碎物料的体积或重量成正比”，适用于粗碎作业。1950年邦德(F.C.Bond)和王仁东提出了“裂缝说”，认为：“破碎过程功耗与物料在破碎过程中所形成的裂缝长度成正比”，成为现在广泛应用的破碎“第三理论”，适用于中、细碎作业。

矿石和物料的破碎难易度，取决于其物理-机械性质和本身的裂隙。通常以可碎性表示。方法有二：

（1）可碎性系数法 同一破碎机在同样条件下破碎不同矿石时处理能力之比。可碎性系数为破碎机在同样条件下破碎待定矿石的处理能力和破碎机破碎中硬矿石的处理能力的比值，通常以石灰石作为标准中硬矿石，其可碎性系数为1。

（2）功指数法 用双摆锤式冲击试验机测定矿石或物料的冲击破碎功指数，并用功指数大小表示其可碎性。

破碎机的效率通常用比功耗表示，即破碎一吨矿石功耗的大小(kW·h)。把粒度上限为900～1200mm颗粒群破碎到粒度上限为25mm颗粒群的比功耗约为1.5～3kW·h。通常选矿厂破碎作业 (包括筛分和运输)的能量消耗约占选矿厂总能量消耗的10％左右。

输入破碎机的能量消耗于发生声、热、破碎机零件和部件的磨损、机械传动系统的摩擦损失、电气损失和使矿石产生微裂缝及形成新表面等方面。除最后两项为有用功外，其他都属于能量的无益损耗。60年代中期以来正研究新的破碎方法，如热电、激光、高速气流、减压等。

参考文章

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