破碎機的新發(fā)展

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、有效地完成破碎和磨 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。

破碎理論

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)擺顎式破碎機，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)影響顎式破碎機產(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。

破碎機械

19世紀40年代，北美的采金熱潮對顎式破碎機發(fā)展有很大的 促進作用。19世紀中葉，多種類型的顎式破碎機研制出來并獲得了廣泛的應(yīng)用。上個世紀末 ，全世界已有70多種不同結(jié)構(gòu)的顎式破碎機取得了權(quán)重。1858年埃里．布雷克(El．Blake)取得權(quán)重，制造雙肘板顎式破碎機，現(xiàn)在較常用的顎式破碎機是布雷克的顎式破碎機和更近代制造的單肘板顎式破碎機。顎式破碎機的弱點之一是它們在一個工作循環(huán)內(nèi)只有一半時間進行工作。