论现代破碎理论与破碎设备

韩宇杰,隋宝峰,王桂清,隋晓鹏（山东黄金矿业（玲珑）有限公司,山东　招远　265419）

论现代破碎理论与破碎设备

韩宇杰,隋宝峰,王桂清,隋晓鹏
（山东黄金矿业（玲珑）有限公司,山东招远265419）

摘要：矿业在我国经济发展中占有重要地位，为整个社会的发展提供重要的动力。粉碎是实现矿物加工的重要手段，而粉碎过程中会造成较大的能源消耗，破碎理论的日趋成熟使得破碎设备的节能降耗成为可能。本文对现代破碎理论与破碎设备进行了论述。

关键词：破碎理论；破碎设备；石料

选矿设备与选矿工艺技术的发展是同步的，选矿设备水平不仅是选矿工艺水平的体现，也直接影响着生产过程、产品质量和综合经济效益，因此国内外非常重视选矿设备的开发和应用。矿物加工是矿业发展的一个重要环节，而粉碎是矿物加工中的关键。如果粉碎在进程中可以控制好能耗，那么就会创造相应的经济效益。破碎理论已经取得一定的成就，正在趋于成熟，为破碎设备的节能功能的实现提供了理论依据。

1　破碎理论概述

1.1传统破碎理论

19世纪中期，对于粉碎与能耗的研究就已经开始展开，很多研究人员提出了自己的观点，这一时期最为著名的三个理论就是雷廷格尔提出的“面积说”、基克提出的“体积说”，再者就是庞德（Bond）的“裂缝说”，三者的表达式分别如下：

dA1=rds（Ritinger理论）

dA2=kdv（Kick理论）

w=w1（Bond理论）

这三个公式可以经过统合,由沃克公式进行表达:

可以通过上述等式对前面三个公式进行反向推导，当n分别取1,1.5以及2三个值的时候，对上述等式进行积分，就可以得出上述三个等式。在表示力度的方式上，Riting理论采取的是调和平均径，Kick理论采取的是加权几何平均径，最后的Bond理论则是采用方孔筛宽的大小。以上三个理论在现实中的应用分别描述不同的粉碎情况，因而彼此并不冲突。Riting理论适用于物料颗粒较粗的情况；Kick理论则是较为精确地反映了细粒物料的粉碎情况；而Bond理论则适用于中粒物料的粉碎。

1.2层压破碎理论

20世纪80年代，相关学者在研究过程中观察到，正常空气条件下，已破碎的碎片在进行撞击后又发生再次破碎，经测算，一次破碎的碎片携带的动能为破碎总能量的45%。如果能够对二次破碎能量进行彻底运用，则可增加破碎的效率。有人从冲击力与加压力两个层面对破碎效果进行对比，最终得出静压粉碎可以达到完全粉碎的效果。这说明静压粉碎的应用价值相对较大。如果将压力值调到50MPa以上，那么大量颗粒就会在料层碎裂上节省能量。在以上两点结论基础上，挤压破碎理论形成。这个理论颠覆了传统理论的某些认识，强调破碎过程不仅仅发生在传统理论所认知的位置，还发生在颗粒之间。这种现象的外在体现是在破碎室中破碎效果最佳位置出现致密的颗粒层，让满足需求的破碎功冲入颗粒当中，层压破碎开展的同时，将碎片进行的二次破碎效应进行发挥，在很大的程度上提高破碎的效率。这种情况下，在出料口较为宽敞的情况下也可产生很多细碎的颗粒。颗粒之间的互相作用就可以进行针对性的破碎，让针状和片状等强度不高的物料先破碎，可得到大量的优质产品。基于这个理论产生了颚式破碎机。

1.3自冲击破碎理论

20世纪80年代，由新西兰两位专家钻研得出。以往的破碎机破碎都是通过板锤敲击物料变成现实的。在旋转过程中板锤需赋予物料以及物料破碎的双项动能，自身的旋转也在耗费能量。它在破碎方式上已经发生了重大改变，实现了颗粒之间的互相碰撞破碎。其原理为，其中的一些颗粒在旋转的作用下被赋予动能，另外的颗粒以圆锥形的方式散落而下，受到冲击发生破碎，还有一些颗粒对整个设备起到了保护作用。这种破碎的过程具有较强的针对性，针片状的物料的数量必须小于10%。这个设备对负支撑进行了较大的改变，使各方面的系数都表现出优良的特点。

2　破碎设备概况

2.1颚式破碎机

目前通常见到的颚式破碎机是由传统的机型经过近代化工艺的改造形成的。颚式破碎机本身具有一个最致命的缺陷就是，它在一次工作流程当中只能进行一半时间的破碎任务，改革开放以来，我国在这个设备上的研究中取得了一系列成果。比如我国的专家王宏勋和他的学生将“动态啮角”应用到其中，成功研发出深腔颚式破碎机，在当时的社会上造成了较大的反响。这个设备能在其他条件相同的情况下，比同类设备提高20%的效率，齿板的使用时间则可以提升大2倍左右。除了上述的机型之外，还有颚辊破碎机、大传动角颚辊破碎机以及双动颚式破碎机等。

2.2单齿辊破碎机

单齿辊破碎机的应用领域为煤炭的破碎。但是这种设备的效率不高、构造过于繁复，于是Φ915mm单齿辊破碎机出现了。这个设备将弹簧的拉力由原本的；拉力改为推力，弹力达到了490kN,还配有M 100×4螺纹，上面有两个螺母。左边的是用来对颚板进行调整的，右边的则是用于弹簧的弹力调节。拉杆就在设备的支座上面，支座上面的孔是可以拉成矩形的，可以实现物料的密度调节。如此的设计使得拉杆伸长变短，让构成更加严谨。

2.3回转式破碎机

这种设备最早的出现时间为20世纪60年代，但是当时都是大型的矿产开采，这种设备没有应用空间。而到了80年代，中小型的矿业开始出现，而且快速向前推进，这个时候的一些学者开始重视回转式破碎机的研究工作。这个设备的破碎原理为，转辊的离心旋转产生动能，冲击物料，实现破碎。其破碎腔啮角可实现动态和静态两个方面的功能。与其他设备不同的是，其破碎腔啮角由下到上逐渐增多，如此的设计有利于物料的排出。综合以上原因，这个设备具有效率高、能量消耗小、设备的损耗小。该设备的破碎场景出现在转辊的摇摆位置，腔中的物料的破碎顺序为自上而下。破碎形式依靠挤压、扭曲以及磨损等实现。当偏心从腔体中出去的时候，达到标准的物料颗粒从排口顺利排出。这种设备具有高密度、高频破碎以及强行排出等特点。

3　结语

破碎理论的研究将会取得越来越多的成果，我国的破碎机的发展将会朝着更加节能的方向发展，破碎机行业也出现了蓬勃的发展局面，能够在未来国际的竞争中占据一席之地。相信各种设备的研发必定能为我国的矿业破碎事业作出重大贡献。相关的破碎理论的不断发展，为破碎设备的研发提供理论基础。本文对破碎理论进行概述，解读了国内破碎设备的概况。

参考文献：

[1]刘军.氧化铅锌矿的浮选[J]．矿业快报，2006(10).