破碎机的新发展--破碎理论、工艺和设备的研究重点

粉碎(包括破碎和磨碎)是当代飞 速发展的经济社会必不可少的一个工业环节。在各种金属、非金属、化工矿物原料及建筑材 料的加工过程中，破碎作业要消耗巨大的能 量，而且又是个低效作业。物料破碎过程中，由于作业中产生发声、发热、振动和摩擦等作 用，使能源大量消耗。因而多年来界内人士一直在研究如何达到节能、高产地完成破碎和磨碎过程。从理论研究到创新设备(包括改造旧有的设备)直至改变生产工艺流程。

目前破碎理论、工艺和设备的研究主要着重于：

(1)研究在破碎中节能、高产的理论，也力求找出新理论突破人们已熟知的破碎三大理论；

(2)研究新的非机械力的高能或多力场联合作用的破 碎设备，目前还没见有工业化的设备，只是研究阶段；

(3)改进现有设备，这方面经常是根 据用户自己需要来进行，而江油黄龙破碎设备制造有限公司目前主要从事研制这类新设备。

对于上述诸问题，由于 国外矿山自80年代以来发展缓慢使得这方面进展不大。国外新设备较少，国内由于国营大型 矿山投入极少，也没有什么发展，而中小矿山由于各地原料的需求不等，近几年得到一定的 发展。

破碎理论

物料破碎是一个历史悠久的话题。早在20世纪50年代艾利斯－查尔默斯公司就开始大规模研究破碎工作，60年代得出具有重大意义的结论。随着研究的深入，人们熟知了高功率的破碎作业［1］，可以用来改善能源效率和降低生产成本。B． H．Bergstrom在研究单颗粒破碎时发现，在空气中一次破碎的碎片撞击金属板时 明显地产生二次破碎，一次破碎的碎片具有的动能占全部破碎能量的45％。如能充分利用二次破碎能量，则可提高破碎效率。也有人指出，较小的持续负荷比短时间的强大冲击更有希望 破碎物料。我国胡景昆和徐小荷研究颗粒的粉碎时得出结论，静压粉碎效率为100%，单次冲击效率在35%～40％左右。为了节约能量，提高粉碎效率，应多用静压粉碎，少用冲击粉 碎。Schonert研究表明，如果使大批脆性物料颗粒受到50MPa以 上的压力，就能够由“料层粉碎”节约出可观的能量。目前“料层粉碎的理论”已为粉碎界 的公认，根据料层粉碎理论研制的新设备有美国公司的旋盘圆锥破碎机、俄 罗斯的惯性圆锥破碎机等［2］。

多碎少磨的原则指导研制以料层粉碎原理的新型 破碎机是当前主要方向。1996年第四届全国粉体工程学术会议上邓跃红、张智铁发表了《物 料粉碎分形行为的研究》一文［3］，作者认为破碎理论的研究应归结为3个大的方 面：强度理论的研究、破碎效果的评价、破碎功耗的研究。长期以来，粉碎理论的研究主要 停留在经验应用和统计推测上，人们了解粉碎的规律尚不明确、不系统。人们期待新理论的 出现会给破碎领域带来一次变革。

1982年B．Mandelrot提出分形理论应用在岩 石 理论研究方面，而作者把它应用在破碎理论上。经过研究，作者成功地运用了分形理论推导 了强度与缺陷分布分维数之间关系，建立了粉碎颗粒粒度分布模型，找到了分维数、分布 指数与破碎概率之间的关系，用颗粒表面分维数Ds将3个功耗理论统一起来。

为了 优化颚式破碎机工作，马少健和陈炳辰利用实验室小型复摆颚式破碎机，分别进行单颗粒给料、窄粒级给料和混合粒级给料的破碎试验［4］，研究结果是：(1)影响颚式破碎 机产物粒度特性的因素除物料自身硬度以外，还与包括给料粒度大小、组成、排矿口尺寸以 及破碎腔内物料的松散状态有关；(2)在颚破机破碎物料时，无论是料层破碎还是单颗粒破 碎，给料粒度增大，产物粒度变小。因此，生产中应根据给料粒度选择适宜规格的颚式破碎 机和调节排料矿口尺寸；(3)料层破碎较单颗粒破碎更能降低破碎产物粒度。因此生产中应尽量维持破碎机的破碎腔内适宜的料层，以减小破碎产物粒度。