粉碎機械英文名稱comminution machine,他是破(pò)碎機械和粉磨機械(xiè)的總稱,這兩者通常安排(pái)料粒度的大小作區分:排料粒度大於3毫(háo)米的含量占總排料量50%以(yǐ)上者稱為破碎機械;小於3毫(háo)米的(de)含(hán)量占總排料(liào)量50%以上者則稱為粉磨機械(xiè)。有時也將粉磨(mó)機械稱為粉碎機械,這是粉碎機械(xiè)的狹義(yì)含意。
利用粉碎(suì)機(jī)械進行粉碎作業的顯著特征是:能量消耗大,耐磨材料和研磨介質的用量多,粉塵嚴重,噪聲大。
應用粉碎機械可以減小物料的粒度至(zhì)一定大小;增(zēng)加物料的表麵積,以提高其物理作用的(de)效果或化學反應的速度;使物料中的不同組分在粉碎後單體分離,以便進一(yī)步將其彼此分開等。例如,磨製麵粉、粉碎飼料、磨細顏料和水泥(ní)的(de)生熟料(liào),研磨(mó)製備懸(xuán)浮液的漿料,以及增加物料的流動性(xìng)、填充性;磨碎有待人工幹燥的物料,以加快其幹燥速度,磨細觸媒劑和(hé)吸附劑,以分別加強其觸媒效(xiào)能和吸附作用,將煤塊磨成煤粉,以提高其燃燒速(sù)度和燃燒的完全程度等;將鐵礦石粉碎後,通過磁選或浮選來獲得(dé)精鐵礦粉,將鉛鋅礦(kuàng)石粉碎後分選出鉛礦粉和鋅礦粉等。
在中國,公元(yuán)前兩千多年就出現了最筒單的粉碎工具(jù)—杵臼。杵臼進一步演變為公元前200~前100年的(de)腳踏(tà)碓。這些工具運(yùn)用了杠杆原理,初步具備(bèi)了機械的雛(chú)形,不過,它(tā)們的粉碎動作仍(réng)是間歇的(de)。
最早采用連續粉碎動作的粉碎機械是公元(yuán)前四世紀由公輸班發明的畜力磨,另(lìng)一種采(cǎi)用連續粉碎動作的粉碎機械是輥碾,它的出現時期稍晚於磨。公元二百年之後,中國杜預等在腳踏碓和畜(chù)力磨的(de)基礎上研製出了以水力為原動力的連機(jī)水碓、連二水磨、水轉連磨(mó)等,把生(shēng)產效率提高到一個新的水平。這些機械除用於(yú)穀物加工外,還(hái)擴展到其他物料的粉碎作業上。
近代的粉碎(suì)機械是在蒸汽機(jī)和(hé)電動機(jī)等動力機械(xiè)逐漸完善和推廣之後相繼創造(zào)出來的。1806年出現了用蒸汽機驅動(dòng)的輥式破碎機;1858年,美國的布萊(lái)克發明了破碎岩石的顎式破(pò)碎機;1878年美國發展了具有連續破碎動(dòng)作的旋回(huí)破碎機,其生產效率高於作間歇破碎動作的顎式(shì)破(pò)碎機;1895年,美國的威廉發明能(néng)耗較低的衝擊式破碎機。
與此同時,粉磨機械也有了相應的發展,19世紀初期出(chū)現(xiàn)了用(yòng)途(tú)廣(guǎng)泛(fàn)的球磨機;1870年在球磨機的基礎上,發展出排料粒度均勻的棒(bàng)磨機;1908年又(yòu)創製出不用研磨介質(zhì)的自磨機(jī)。二十世紀30~50年代,美國和(hé)德國相(xiàng)繼研(yán)製出輥碗磨煤機、輥盤磨煤機等立軸式中速磨煤機。這些粉碎機械的出現,大大提高了(le)粉碎作業的功效。但(dàn)是,由於各種物料的粉碎特性互有差異,不同行業對產(chǎn)品的粒度要求也彼此不同(tóng),於是又先後創製出按(àn)不同工作原理進行粉碎(suì)作業的多種粉碎機械(xiè),如輪(lún)碾機、振動磨、渦輪(lún)粉碎機、氣(qì)流粉(fěn)碎機、風扇(shàn)磨煤機、砂磨機、膠體磨等。
到了70年代初期,已製造出每小(xiǎo)時產量(liàng)為5000噸、最大給料直徑達(dá)2000毫米的大型旋回破碎機,和可將物料磨細到粒(lì)度小於0.01微(wēi)米的膠體(tǐ)磨。用機械粉碎固體物(wù)料的主要方法有五種,即擠(jǐ)壓、彎曲、劈裂、研(yán)磨和衝擊(jī)。前四種都是使(shǐ)用靜力,最後一種則應用動能。在絕大多數粉碎機械中,物料常在(zài)兩種以上(shàng)粉碎方法的作用(yòng)下被粉碎(suì),例如,在(zài)旋(xuán)回破碎(suì)機中,主(zhǔ)要應用擠壓、劈裂和彎(wān)曲;在球磨機中,主要應用衝擊和研磨。粉碎方法是根據物料的物理特性、料塊的大小和所要求的細化程度來選擇的。對於堅硬物(wù)料,應采用擠壓、彎曲(qǔ)和劈裂;對於脆性(xìng)物料,應采用衝擊和劈裂;料塊較大時,應采用劈裂和彎曲;料塊較小或排料粒度要求很小時,則應采用衝擊和研磨。粉碎(suì)方法如果選擇不當,就會出現粉碎(suì)困難或過度粉碎現(xiàn)象,兩者(zhě)都會增大粉碎過程(chéng)中的能量消耗。
粉碎(suì)機械的分類方法有(yǒu)多(duō)種,或(huò)按結構形式或按粉碎方法,或按運動速度,或按受力種類,或按細化程度來劃分。
粉(fěn)碎比是指粉碎前(qián)後物料(liào)粒度的大(dà)小變化程度。對於單台(tái)粉(fěn)碎機械來說,它(tā)等於(yú)給料的最大(dà)粒度與排料的最大粒度之比;對於由多台粉碎機械所組成的粉碎係統來(lái)說,它等於最初給料粒度與最終排料粒度(dù)之比,或等於各單台粉碎機械(xiè)的粉碎比(bǐ)的連(lián)乘積。當使用(yòng)破(pò)碎機(jī)械破碎物料時,粉碎比通常稱(chēng)為破碎(suì)比。
當粉碎比要求很大時,粉(fěn)碎作業往往要在由若幹台粉碎機械組成的粉碎係統中來完成。物料在這個係(xì)統中經過各台粉碎機械,其粒度逐(zhú)步減小,最後達(dá)到所要求的(de)粒度(dù)。在這種粉碎係統(tǒng)中,每個階段都應選(xuǎn)用適當的(de)粉碎機械和(hé)粉碎比,在各個階段之(zhī)間保持相互(hù)配合的生產能力。同時,為減少過(guò)度粉碎以提高粉碎效能(néng)和降低能耗,還須在每道粉碎作業之(zhī)後進行篩(shāi)分(fèn)或分級(jí)。
工、農業生產中的大量粉(fěn)碎工作(zuò)消(xiāo)耗的能量很大,但在粉(fěn)碎作業中,輸入粉碎(suì)機械中的能量的絕大部分都轉化(huà)為(wéi)熱而(ér)由粉碎機械、循環(huán)空氣和被粉碎的(de)物料等所吸收,直接用於物料粉碎上的卻為量極小:在破碎機械中,一般不(bú)超過10%;在粉磨(mó)機械中,則常不(bú)足1%。因此,為了(le)減少能耗,就必須選(xuǎn)取適當的粉碎機械、采用正確的操(cāo)作方法、規定最佳的(de)粉碎比和(hé)單位時間內的產量。
以一般水泥廠為例,破(pò)碎機械的耗電量約占總耗電量的(de)10%,而其粉磨(mó)機械的耗電量則占60%左右。因此,在粉碎過程中就必須采取降低過度(dù)粉碎的措施,以(yǐ)達到節能的目的。
粉碎理論主要是研(yán)究粉碎(suì)過程中能耗與細化程度(dù)之間的關係。由於粉碎作業是涉及多種因素的極其複雜的過程,因此在粉碎理論方麵尚無公認的統一結論。
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