第二章粉体制备

1、章粉体的制备章粉体的制备o粉体工程学的诞生粉体工程学的诞生o粉体研究的目的粉体研究的目的oo2 2节能降耗，促进粉体加工技术开展节能降耗，促进粉体加工技术开展o3 3新材料的研究与开发新材料的研究与开发o机 械 研 磨气 流 研 磨机 械 制 粉液 体 雾 化蒸 发 凝 聚物 理 制 粉气 相 沉 积还 原 化 合电 化 学 法化 学 制 粉粉 末 的 制 备第二章第二章 粉体制备粉体制备一、粉体的定义一、粉体的定义 所谓粉体就是大量固体粒子的集合体，而且在集合体的粒所谓粉体就是大量固体粒子的集合体，而且在集合体的粒子间存在着适当的子间存在着适当的作用力作用力。 粉体粒子间的相互作用力，至今仍

2、粉体粒子间的相互作用力，至今仍无明确的定量无明确的定量概念。通概念。通常是指在触及它时，集合体就发生流动、变形这样大小的力。常是指在触及它时，集合体就发生流动、变形这样大小的力。 粉体粒子间的适当作用力是粒子集合体成为粉体的必要条件之粉体粒子间的适当作用力是粒子集合体成为粉体的必要条件之一，粒子间的作用力过大或过小都不能成为粉体。一，粒子间的作用力过大或过小都不能成为粉体。 材料的性能主要由材料的组成和显微结构决定。材料的性能主要由材料的组成和显微结构决定。尤其是无机非金属材料在烧结过程中所形成的显微结尤其是无机非金属材料在烧结过程中所形成的显微结构，在很大程度上由所采用原料的粉体的特性所决定

3、，构，在很大程度上由所采用原料的粉体的特性所决定，如粉体的粒度，形状，粒度分布比外表等性质。如粉体的粒度，形状，粒度分布比外表等性质。 对所用原料进行粉体的制备和粉体性能的调控、对所用原料进行粉体的制备和粉体性能的调控、处理，是获得性能优良的材料的前提。处理，是获得性能优良的材料的前提。 粉体颗粒的种类粉体颗粒的种类o原级颗粒型原级颗粒型o聚集体颗粒型聚集体颗粒型o凝聚体颗粒型凝聚体颗粒型o絮凝体颗粒型絮凝体颗粒型二、粉体化的目的二、粉体化的目的 粉体化：将固体材料粒子的尺寸进行缩减。粉体的性质多粉体化：将固体材料粒子的尺寸进行缩减。粉体的性质多与粉体粒子大小，形状有关。与粉体粒子大小，形状有

4、关。 将固体物料粉体化的目的主要有：将固体物料粉体化的目的主要有： 1 1增大物理化学反响速度，对于陶瓷材料促进烧结，降低增大物理化学反响速度，对于陶瓷材料促进烧结，降低反响温度。粒子尺寸反响温度。粒子尺寸，比外表积，比外表积，外表能，外表能，反响速度，反响速度。 2 2有利于均匀混合，促进制品的均质化。制品的均匀程度有利于均匀混合，促进制品的均质化。制品的均匀程度成分主要取决于配合料多种中的混合均匀程度。成分主要取决于配合料多种中的混合均匀程度。 3提高制品密度。破坏原料中的封闭气孔；不同尺寸的粉体有利于进行颗粒级配，到达紧密堆积。 4使粒子具有流动性，便于给料控制及输送特别是气力输送。 5

5、便于不同组分的别离。为了剔除某些有害成分，必须减小粒子的尺寸，才能进行别离操作。三、粉体的性质三、粉体的性质 粉体的性质包括物理性质和化学性质包括原子性质，配粉体的性质包括物理性质和化学性质包括原子性质，配位结构，缺陷等，在处理实际问题时，主要考虑物理性质，位结构，缺陷等，在处理实际问题时，主要考虑物理性质，具体有以下三方面：具体有以下三方面： 1 1 几何空间性质几何空间性质 粒度大小，分布，空隙率，体积粒度大小，分布，空隙率，体积密度，外形系数等；密度，外形系数等； 2 2 静力学性质静力学性质 摩擦角，附着性等，外力与粒子自摩擦角，附着性等，外力与粒子自身的作用力，摩擦力，压力之间的平衡

6、等。身的作用力，摩擦力，压力之间的平衡等。 3 3 动力学性质动力学性质 流动性，对材料的磨损性等。流动性，对材料的磨损性等。四、粒度的表示方法四、粒度的表示方法 粒径或粒度是表征粉体所占空间范围的代表性尺寸。在研粒径或粒度是表征粉体所占空间范围的代表性尺寸。在研究颗粒的大小时，既研究单个颗粒的大小，也研究颗粒群的大究颗粒的大小时，既研究单个颗粒的大小，也研究颗粒群的大小。小。 对单个颗粒，常用粒径来表示它的几何尺寸；对颗粒群，对单个颗粒，常用粒径来表示它的几何尺寸；对颗粒群，那么用平均粒径来表示。任何一个颗粒群不可能是同一粒径的那么用平均粒径来表示。任何一个颗粒群不可能是同一粒径的粒子所组成

7、的单分散系统，也就是说颗粒群总是由不同粒度组粒子所组成的单分散系统，也就是说颗粒群总是由不同粒度组成的多分散系统。为此，对于颗粒群来说，最重要的粒度特征成的多分散系统。为此，对于颗粒群来说，最重要的粒度特征是平均粒度和粒度分布。是平均粒度和粒度分布。1 1、单个颗粒的粒径、单个颗粒的粒径 以颗粒的尺寸表示粒度时，该尺寸称为粒径。假设颗粒为以颗粒的尺寸表示粒度时，该尺寸称为粒径。假设颗粒为球体，那么粒子的粒径就为球体直径。如果颗粒为正方体，那球体，那么粒子的粒径就为球体直径。如果颗粒为正方体，那么粒子粒径可用其棱边长、主对角线或面对角线长来表征。总么粒子粒径可用其棱边长、主对角线或面对角线长来表

8、征。总之，几何形状规那么的颗粒如圆柱体、三角锥体均可以用之，几何形状规那么的颗粒如圆柱体、三角锥体均可以用直径或边长来作粒径的代表尺寸。直径或边长来作粒径的代表尺寸。 但是，实际的粉体形状相当复杂，而且，每一个颗粒都有其单独的形状，对于形状不规那么的颗粒，其粒径确实定就比较困难，此时就采用一个虚拟的“直径来表示其粒径的大小。这虚拟的“直径是利用某些与颗粒大小有关的性质如外表积、体积等的测定，在一定条件下或通过一定的公式推导出的具有线性量纲的“演算直径。“演算直径常有三轴径、球当量径、圆当量径和统计平均径四大类。 NoImage直径直径D 直径直径D、高度、高度H ？ (1) (1) 三轴径三轴

9、径 设有一最小体积的长方体外接长方体恰好能装入一设有一最小体积的长方体外接长方体恰好能装入一个颗粒。以该长方体的长度个颗粒。以该长方体的长度l l、宽度、宽度b b、高度、高度h h定义的粒度平定义的粒度平均值称为三轴径。均值称为三轴径。 在大块物料的破碎作业中很有意义；在大块物料的破碎作业中很有意义； 工程实践中多用二维尺度定义颗粒；工程实践中多用二维尺度定义颗粒； 筛分方法筛分方法二维尺寸。二维尺寸。三轴几何平均径：三轴几何平均径： 与颗粒外接长方体体积相等的立方体的棱长与颗粒外接长方体体积相等的立方体的棱长3lbh (2) (2)三轴平均径计算公式三轴平均径计算公式3hbl三轴算术平均值

10、：三轴算术平均值： 立体图形的算术平均立体图形的算术平均hbl1113三轴调和平均径三轴调和平均径： 与颗粒外接长方体比表面积相等的球的与颗粒外接长方体比表面积相等的球的 直径或立方体的一边长直径或立方体的一边长通过简单的数学处理方法将颗粒的多维尺寸转化为一维尺寸通过简单的数学处理方法将颗粒的多维尺寸转化为一维尺寸 (3) (3) 球当量径球当量径 无论是从几何学还是物理学的角度来看，球是最容无论是从几何学还是物理学的角度来看，球是最容易处理的。因此，往往以球为根底，把颗粒看作相当的易处理的。因此，往往以球为根底，把颗粒看作相当的球来进行处理。球来进行处理。 等体积球当量径：与颗粒同体积等体积

11、球当量径：与颗粒同体积的球的直径；应用不太广。的球的直径；应用不太广。 等外表积球当量径：与颗粒同外表积的球的直径；等外表积球当量径：与颗粒同外表积的球的直径；这种方法比较实用，通过流体透过法等间接方法求得。这种方法比较实用，通过流体透过法等间接方法求得。 等比外表积球当量径：与颗粒同比外表积的球的直等比外表积球当量径：与颗粒同比外表积的球的直径；径； 等沉降速度球当量径：与颗粒在流体中以等沉降速等沉降速度球当量径：与颗粒在流体中以等沉降速度下降的球的直径，也称斯托克斯当量径。度下降的球的直径，也称斯托克斯当量径。2 2、颗粒群平均直径、颗粒群平均直径 在实际中，所涉及的不是单个的颗粒，而是包

12、含各种不同在实际中，所涉及的不是单个的颗粒，而是包含各种不同粒径的颗粒的集合，即粒子群。对于不同粒径颗粒组成的粒子粒径的颗粒的集合，即粒子群。对于不同粒径颗粒组成的粒子群，为简化其粒度大小的描述，常采用群，为简化其粒度大小的描述，常采用平均粒度平均粒度的概念。平均的概念。平均粒度是用数学统计方法来表征的一个综合概括的数值粒度是用数学统计方法来表征的一个综合概括的数值代表代表某一粒子群粒径大小。某一粒子群粒径大小。 以等粒度同质量的理想颗粒群描述实际颗粒群。以等粒度同质量的理想颗粒群描述实际颗粒群。 工程上确定颗粒群的平均粒径，先测定颗粒群的粒度参数，样品的质量、粒径范围及各粒径颗粒对应的颗粒量

13、，再选用某种统计公式计算出颗粒群平均粒径。 实际的测定方法有两种计量方式，即计量各颗粒对应的颗粒个数或颗粒质量。相应地统计计算也采用两种基准，个数基准和质量基准。 设粒子群中某一微分区段的粒径平均为di，其相应的粒子数为ni，wi为粒度为di的颗粒质量分数，那么其平均粒度的计算方法主要有以下几种：1 1、算术平均粒径、算术平均粒径 2 2、几何平均粒径、几何平均粒径 3 3、调和平均粒径、调和平均粒径 4 4、平均面积径、平均面积径5 5、平均体积径、平均体积径 6 6、长度平均径、长度平均径 7 7、面积平均径、面积平均径 8 8、体积平均径、体积平均径表表1-2-2平均直径的平均直径的f

14、di 函数形式函数形式表示方法表示方法个数基准个数基准质量基准质量基准加权平均加权平均个数平均粒径个数平均粒径 （nd）/ n （w/d2）/ （w/d3）长度平均粒径长度平均粒径 （nd2）/ （nd） （w/d）/ （w/d2）面积平均粒径面积平均粒径 （nd3）/ （nd2） w/ （w/d）体积平均粒径体积平均粒径 （nd4）/ （nd3） （wd）/ w 平均面积粒径平均面积粒径 （nd2）/ （n）1/2 （w/d）/ （w/d3）1/2 平均体积粒径平均体积粒径 （nd3）/ （n）1/3 w/ （w/d3）1/3 调和平均粒径调和平均粒径 n/ （n/d） （w/d3）/（w/

15、d4）几何平均粒径几何平均粒径 （nLnd）/ n （w/d3）Ln（d）/ （w/d3） 尽管计算粒子群的平均粒径的方法很多，但是对于同一粒尽管计算粒子群的平均粒径的方法很多，但是对于同一粒子群，用不同方法计算出的平均粒径都不相同。子群，用不同方法计算出的平均粒径都不相同。以常用的算术以常用的算术平均径、几何平均径和调和平均径平均径、几何平均径和调和平均径来说，其结果是来说，其结果是 算术平均径算术平均径 几何平均径几何平均径 调和平均径。调和平均径。 此外，有些平均粒径的计算方法反映了不同的物理意义。此外，有些平均粒径的计算方法反映了不同的物理意义。因此，在一定情况下，只能应用某一种计算方

16、法来确定它们的因此，在一定情况下，只能应用某一种计算方法来确定它们的平均粒径。平均粒径。与任何平均值一样，平均粒径只代表粒子群统计值与任何平均值一样，平均粒径只代表粒子群统计值特征的一个方面，不可能全面地表征出全部数量的性质，而这特征的一个方面，不可能全面地表征出全部数量的性质，而这种性质对于一定的粒子群是完全确定的。种性质对于一定的粒子群是完全确定的。粒度分布粒度分布o把一堆多分散体物料的粒径看作是连续的随机把一堆多分散体物料的粒径看作是连续的随机变量变量 o按一定的方式取出一个分析样品按一定的方式取出一个分析样品 o研究样本的各种粒径大小的分布情况，来推断研究样本的各种粒径大小的分布情况，

17、来推断出总体的粒度分布出总体的粒度分布 o有了粒度分布数据，便不难求出这种粉体的某有了粒度分布数据，便不难求出这种粉体的某些特征值，例如平均粒径、粒径的分布宽窄程些特征值，例如平均粒径、粒径的分布宽窄程度和粒度分布的标准偏差等，从而可以对成品度和粒度分布的标准偏差等，从而可以对成品粒度进行评价。粒度进行评价。一、粒度的频率分布一、粒度的频率分布o在粉体样品中，某一粒度大小用在粉体样品中，某一粒度大小用Dp表示或某一粒表示或某一粒度大小范围内用度大小范围内用Dp表示的颗粒与之相对应的表示的颗粒与之相对应的颗粒个数为颗粒个数为np在样品中出现的质量分数在样品中出现的质量分数%，即，即为频率，用为频

18、率，用fDp或或f(Dp)表示。样品中的颗粒总数表示。样品中的颗粒总数用用N表示，这样有如下关系：表示，这样有如下关系：o fDp=np/N100%o f(Dp)=np/N100%o这种频率与颗粒大小的关系，称为频率分布。这种频率与颗粒大小的关系，称为频率分布。o例如：设用显微镜观察例如：设用显微镜观察N为为300个颗粒的粉体样品，经测个颗粒的粉体样品，经测定最小颗粒直径为定最小颗粒直径为1.5m，最大颗粒直径为，最大颗粒直径为12.2m.。将。将被测定出来的颗粒按由小到大的顺序以适当的区间加以被测定出来的颗粒按由小到大的顺序以适当的区间加以分组，组数用分组，组数用h来表示，一般多取来表示，一

19、般多取1025组。小于组。小于10组，组，数据的准确性大大降低，大于数据的准确性大大降低，大于25组，数据的处理过程又组，数据的处理过程又过于冗长。这里取过于冗长。这里取h=12。区间的范围称为组距，用。区间的范围称为组距，用Dp表示。设表示。设Dp=1m，每一个区间的中点，称为组中值，每一个区间的中点，称为组中值，用用di表示。落在每一个区间的颗粒数除以表示。落在每一个区间的颗粒数除以N，便是，便是f(Dp)。将测量的数据加以整理，如下表：。将测量的数据加以整理，如下表：hDp/mnpdi/mf(Dp)/%11.02.051.51.6722.03.092.53.0033.04.0113.53

20、.6744.05.0284.59.3355.06.0585.519.3366.07.0606.520.0077.08.0547.518.0088.09.0368.512.0099.010.0179.55.671010.011.01210.54.001111.012.0611.52.001212.013.0412.51.33总和总和300100o这种频率分布数据，可用一种图形形象地表示出来，这种频率分布数据，可用一种图形形象地表示出来，这种图形称为直方图这种图形称为直方图2-42-4。如果把各直方图回。如果把各直方图回归成一条光滑的曲线，便形成频率分布曲线归成一条光滑的曲线，便形成频率分布曲线粒

21、粒度分布图。度分布图。粒度频度频度% %二、累积分布二、累积分布o把颗粒大小的频率分布按一定方式累积，便得到相应的把颗粒大小的频率分布按一定方式累积，便得到相应的累积分布。它可以用累积直方图的形式表示，但更多的累积分布。它可以用累积直方图的形式表示，但更多的是用累积曲线表示。一般有两种累积方式，一是按粒径是用累积曲线表示。一般有两种累积方式，一是按粒径从小到大进行累积，称为筛下累积用从小到大进行累积，称为筛下累积用“-表示；表示；另一种是从大到小进行累积，称为筛上累积用另一种是从大到小进行累积，称为筛上累积用“+表示。前者所得到的累积分布小于某一粒径的颗粒数表示。前者所得到的累积分布小于某一粒

22、径的颗粒数或颗粒质量的百分数，而后者那么表示大于某一累或颗粒质量的百分数，而后者那么表示大于某一累积的颗粒数或颗粒质量的百分数。筛下累积分布常积的颗粒数或颗粒质量的百分数。筛下累积分布常用用DDp表示，筛上累积分布常用表示，筛上累积分布常用RDp表示。表示。组距组距/m组中值组中值di/mnp频率分布频率分布f(Dp)/%累积分布累积分布筛下累积筛下累积/%筛上累积筛上累积/%01.00.500.000.00100.001.02.01.551.671.6798.332.03.02.593.004.6795.333.04.03.5113.678.3491.664.05.04.5289.3317.

23、6782.335.06.05.55819.3337.0063.006.07.06.56020.0057.0043.007.08.07.55418.0075.0025.008.09.08.53612.0087.0013.009.010.09.5175.6792.677.3310.011.010.5124.0096.673.3311.012.011.562.0098.671.3312.013.012.541.33100.000.00o得到累积分布曲线图得到累积分布曲线图2-52-5，较之频率分，较之频率分布，累积分布更有用。布，累积分布更有用。 频率分布曲线频率分布曲线 累积分布曲线累积分布曲线2

24、-52-5 粒度分布曲线粒度分布曲线方法方法条件条件技术和仪器技术和仪器显微镜法显微镜法干或湿干或湿光学显微镜光学显微镜干干电子和扫描电子显微镜电子和扫描电子显微镜筛分法筛分法干干自动图像与分析仪自动图像与分析仪干或湿干或湿编织筛和微孔筛编织筛和微孔筛湿湿自动筛自动筛沉降法沉降法干干/重力沉降重力沉降微粒沉降仪微粒沉降仪湿湿/重力沉降重力沉降移液管，密度差光学沉降仪，移液管，密度差光学沉降仪，射线返回散射射线返回散射仪，沉降天平，仪，沉降天平，X射线沉降仪射线沉降仪湿湿/离心沉降离心沉降移液管，移液管，X射线沉降仪，光透仪，累积沉降仪射线沉降仪，光透仪，累积沉降仪感应区法感应区法湿湿电阻变化技

25、术电阻变化技术湿或干湿或干光散射，光衍射，遮光技术光散射，光衍射，遮光技术粉体颗粒的测试方法粉体颗粒的测试方法方法方法条件条件技术和仪器技术和仪器X射线法射线法干干吸收技术，低角度散射和线叠加吸收技术，低角度散射和线叠加湿湿射线吸收射线吸收表面积法表面积法干干外表面积渗透外表面积渗透干干总表面积、气体吸收或压力变化，重力总表面积、气体吸收或压力变化，重力变化，热导率变化变化，热导率变化湿湿脂肪酸吸收，同位素，表面活性剂，溶脂肪酸吸收，同位素，表面活性剂，溶解热解热其他方法其他方法干或湿干或湿全息照相，超声波衰减，动量传递，热全息照相，超声波衰减，动量传递，热金属丝蒸发与冷却金属丝蒸发与冷却续续

26、 表表光学显微镜光学显微镜扫描电镜扫描电镜透射电镜透射电镜全自动全自动光透射沉降粒度分析仪光透射沉降粒度分析仪 第一节第一节 破破 碎碎一、粉碎的涵义一、粉碎的涵义 粉碎：固体物料在外力作用下，克服分子间的内聚力，使粉碎：固体物料在外力作用下，克服分子间的内聚力，使固体物料外观尺寸由大变小，物料的比外表积由小变大的过程。固体物料外观尺寸由大变小，物料的比外表积由小变大的过程。 进厂原料块度较大，为到达工艺要求，往往需要几次粉碎。进厂原料块度较大，为到达工艺要求，往往需要几次粉碎。 将固体物料粉碎的方法有多种，通常采用机械方法。将固体物料粉碎的方法有多种，通常采用机械方法。 物料的粉碎作业通常是

27、在破碎机和粉磨机内进行的，所以，物料的粉碎作业通常是在破碎机和粉磨机内进行的，所以，按物料粉碎的粗细程度，又划分为破碎和粉磨两个过程。按物料粉碎的粗细程度，又划分为破碎和粉磨两个过程。 为了明确起见，通常按以下方法加以划分：为了明确起见，通常按以下方法加以划分： 二、粉碎的目的和意义二、粉碎的目的和意义 粉碎的目的在于减小固体物料的尺寸，使之变成颗粒体粉碎的目的在于减小固体物料的尺寸，使之变成颗粒体或称粉体。其意义在于：或称粉体。其意义在于： 1 1有利于不同组分的别离，选矿及除去原料中的杂质；有利于不同组分的别离，选矿及除去原料中的杂质； 2 2粉碎使固体物料颗粒化，将具有某些流体性质，而具

28、有粉碎使固体物料颗粒化，将具有某些流体性质，而具有良好的流动性，因而有利于物料的输送及给料控制；良好的流动性，因而有利于物料的输送及给料控制； 3 3减少固体颗粒尺寸，提高分散度，因而使之容易和流体减少固体颗粒尺寸，提高分散度，因而使之容易和流体或气体作用，有利于均匀混合，促进制品的均质化；或气体作用，有利于均匀混合，促进制品的均质化； 4把固体物料加工成为多种粒级的颗粒料，采用多级颗粒级配，可以获得紧密堆积，因而有利于提高制品的密度，而且粉碎加工可破坏封闭气孔，也有利于提高制品的密度； 5颗粒尺寸愈小，其比外表积也就愈大，外表能也愈大，因而可促进物理化学反响速度，促进陶瓷和耐火材料的烧结，提

29、高水泥的水化活性，加速玻璃配合料的熔化速度。三、破碎的概念三、破碎的概念 破碎破碎crushingcrushing是对块状固体物料施用机械作用，克服是对块状固体物料施用机械作用，克服物质的内聚力，使之由大块状物料转变为小块状物料的物理作物质的内聚力，使之由大块状物料转变为小块状物料的物理作业过程。业过程。 破碎作业的目的在于减小块状物料的粒度，其本质是一个破碎作业的目的在于减小块状物料的粒度，其本质是一个能量转变过程。能量转变过程。 四、破碎的方式四、破碎的方式挤压挤压a a、劈裂、劈裂b b、折断、折断c c、磨剥、磨剥d d、冲击、冲击e e 1 1、挤压、挤压 使被破碎的物料到达它的压碎

30、强度极限而被破坏，使被破碎的物料到达它的压碎强度极限而被破坏， 压碎是将物料置于两破碎外表之间并施加压力，压碎是将物料置于两破碎外表之间并施加压力，适合于硬质和大块适合于硬质和大块物料的粗、中碎物料的粗、中碎2 2、冲击、冲击 击碎是使物料在瞬间受到外来的冲击力作用而破碎击碎是使物料在瞬间受到外来的冲击力作用而破碎 适合于脆性物料的中、细碎和磨碎适合于脆性物料的中、细碎和磨碎 3 3、磨剥、磨剥 物料在两个工作面间，受一定的剪切力的作用而被破碎物料在两个工作面间，受一定的剪切力的作用而被破碎 适合于韧性物料和小块物料的细磨。适合于韧性物料和小块物料的细磨。 4 4、劈裂、劈裂 物料受到两个楔形

31、工作体的作用而粉碎在支点间施力物料受到两个楔形工作体的作用而粉碎在支点间施力 5 5、折断、折断 物料受弯曲作用而被粉碎物料受弯曲作用而被粉碎 对于强度大的物料粗、中碎，宜采用挤压法；对于脆性的对于强度大的物料粗、中碎，宜采用挤压法；对于脆性的破碎，宜采用冲击法或者劈裂法；韧性物料宜采用压碎和研磨；破碎，宜采用冲击法或者劈裂法；韧性物料宜采用压碎和研磨；粉磨时大都采用磨剥法和冲击法；对粘湿物料采用磨剥法或配粉磨时大都采用磨剥法和冲击法；对粘湿物料采用磨剥法或配以冲击法。冲击法应用范围较广，可用于破碎和粉磨。以冲击法。冲击法应用范围较广，可用于破碎和粉磨。 不同形式的粉碎机械，破碎物料的方法不同

32、，在一台粉碎不同形式的粉碎机械，破碎物料的方法不同，在一台粉碎机中，也不是单纯使用一种方法，而是往往使用两种或两种以机中，也不是单纯使用一种方法，而是往往使用两种或两种以上的方法结合起来进行破碎的。根据物料的性质、粒度以及需上的方法结合起来进行破碎的。根据物料的性质、粒度以及需要破碎的程度来选用适当的粉碎方法。要破碎的程度来选用适当的粉碎方法。o颗粒结构变化，如外表结构自发地重组，形成非颗粒结构变化，如外表结构自发地重组，形成非晶态结构或重结晶晶态结构或重结晶o颗粒外表物理化学性质变化，如外表电性、物理颗粒外表物理化学性质变化，如外表电性、物理与化学吸附、溶解性、分散与团聚性质与化学吸附、溶解

33、性、分散与团聚性质o在局部受反复应力作用区域产生化学反响，如由在局部受反复应力作用区域产生化学反响，如由一种物质转变为另一种物质，释放出气体、外来一种物质转变为另一种物质，释放出气体、外来离子进入晶体结构中引起原物料中化学组成变化。离子进入晶体结构中引起原物料中化学组成变化。破碎后的变化破碎后的变化o粉碎流程粉碎流程o1 1简单的粉碎流程简单的粉碎流程o2 2带预筛分的粉碎流程带预筛分的粉碎流程o3 3带检查筛分的粉碎流程带检查筛分的粉碎流程o4 4带预筛分和检查筛分的粉碎流程带预筛分和检查筛分的粉碎流程o 开路流程和闭路流程开路流程和闭路流程五、破碎比与破碎模型五、破碎比与破碎模型 破碎比是

34、定量描述固体物料经某一破碎机械破碎后，颗粒破碎比是定量描述固体物料经某一破碎机械破碎后，颗粒尺寸大小变化的参数。尺寸大小变化的参数。 破碎比可真实地反映破碎后物料的破碎程度，并能近似地破碎比可真实地反映破碎后物料的破碎程度，并能近似地反映破碎机械的作业性能。反映破碎机械的作业性能。破碎比：破碎比：原料和破碎产品的粒度之比。原料和破碎产品的粒度之比。I=DI=Di i/D/Do o 平均破碎比：平均破碎比：破碎前后物料的平均粒径之比。破碎前后物料的平均粒径之比。 公称破碎比：公称破碎比：破碎机的进料口宽度与出料口宽度之比。破碎机的进料口宽度与出料口宽度之比。 多台破碎设备串联作业，形成多台破碎设

35、备串联作业，形成多级破碎多级破碎流程。流程。 总破碎比总破碎比：各级破碎设备破碎比的连乘积。：各级破碎设备破碎比的连乘积。 IIj 六、破碎设备六、破碎设备 颚式破碎机、圆锥式破碎机、辊式破碎机、锤式破碎机、还击颚式破碎机、圆锥式破碎机、辊式破碎机、锤式破碎机、还击式破碎机和笼式破碎机。式破碎机和笼式破碎机。1 1、颚式破碎机、颚式破碎机鄂式破碎机鄂式破碎机鄂式破碎机的工作鄂式破碎机的工作原理原理 参加到鄂式破碎机破碎腔中的物料，由于活动鄂板作周期参加到鄂式破碎机破碎腔中的物料，由于活动鄂板作周期性的往复运动，当活动鄂板靠近固定鄂板时，物料受到挤压和性的往复运动，当活动鄂板靠近固定鄂板时，物料

36、受到挤压和劈裂作用而破碎，当活动鄂板离开固定鄂板时，已被粉碎到小劈裂作用而破碎，当活动鄂板离开固定鄂板时，已被粉碎到小于排料口的物料，靠自重从排料口排出。位于破碎腔上部还未于排料口的物料，靠自重从排料口排出。位于破碎腔上部还未完全破碎的物料，也随之落到破碎腔下部，再次受到鄂板的挤完全破碎的物料，也随之落到破碎腔下部，再次受到鄂板的挤压作用而破碎。压作用而破碎。分类分类: :按活动鄂板的运动特征运动轨迹按活动鄂板的运动特征运动轨迹 简单摆动式简单摆动式：动鄂各点为半径不等的园弧，以压碎和击碎：动鄂各点为半径不等的园弧，以压碎和击碎的方式工作，物料粒度不均匀，破碎效率较低，过粉碎小，鄂的方式工作，

37、物料粒度不均匀，破碎效率较低，过粉碎小，鄂板磨损小。板磨损小。 制成大、中型破碎机，破碎粗、中碎坚硬的物料，制成大、中型破碎机，破碎粗、中碎坚硬的物料， 破碎比为破碎比为3-63-6，颗粒多为片状。，颗粒多为片状。 复杂摆动式复杂摆动式：动鄂上部为圆，中部为椭圆，下部为圆弧。：动鄂上部为圆，中部为椭圆，下部为圆弧。 以压碎和磨碎的方式工作，效率高，比简单摆动式高以压碎和磨碎的方式工作，效率高，比简单摆动式高 20-30%20-30%，破碎比为破碎比为6-106-10，颗粒多为立方体，但鄂板磨损大，易过粉碎，颗粒多为立方体，但鄂板磨损大，易过粉碎， 能耗出较大适合于制成中、小型机械，破碎中硬性物

38、料，能耗出较大适合于制成中、小型机械，破碎中硬性物料，也可也可破碎稍湿的物料破碎稍湿的物料，破碎比为，破碎比为1010左右。其结构简单，紧凑，轻便，左右。其结构简单，紧凑，轻便，在耐火在耐火 材料行业中应用较广。材料行业中应用较广。 综合摆动式综合摆动式：以压碎和磨碎的方式工作，效率高，：以压碎和磨碎的方式工作，效率高， 为简为简单摆动式的单摆动式的2 2倍，片状颗粒少，但倍，片状颗粒少，但鄂板磨较大鄂板磨较大， 结构很复杂，结构很复杂，适合于制成小型破碎机。适合于制成小型破碎机。鄂式破碎机的工作原理示意图鄂式破碎机的工作原理示意图 特点：构造简单，使用、维护、检修容易，工作平安可靠，特点：构

39、造简单，使用、维护、检修容易，工作平安可靠， 破碎物料广；但间歇式工作，有空转行程，增加非生产性破碎物料广；但间歇式工作，有空转行程，增加非生产性 的的能耗，破碎比不大，冲击，振动剧烈，噪音大，根底笨重，能耗，破碎比不大，冲击，振动剧烈，噪音大，根底笨重， 可塑性物料或粘性物料易于堵塞出料口，过硬物料可塑性物料或粘性物料易于堵塞出料口，过硬物料“楔死造楔死造 成过载或停车。成过载或停车。 用途：它广泛地用于各种块状用途：它广泛地用于各种块状硬质硬质物料的粗碎和中碎，物料的粗碎和中碎， 也也有用小型鄂式破碎机进行细碎的。有用小型鄂式破碎机进行细碎的。 在耐火厂常用于破碎粘土熟料，硬质粘土，高铝熟

40、料，在耐火厂常用于破碎粘土熟料，硬质粘土，高铝熟料， 硅硅石，镁砂，白云石，石灰石，废砖坯，废砖。石，镁砂，白云石，石灰石，废砖坯，废砖。2 2、圆锥破碎机、圆锥破碎机工作原理和类型工作原理和类型 活动圆锥沿着固定圆锥外活动圆锥沿着固定圆锥外表作偏旋运动。靠拢固定圆锥表作偏旋运动。靠拢固定圆锥的地方，该处物料就受到活动的地方，该处物料就受到活动圆锥的挤压和磨削作用而破碎。圆锥的挤压和磨削作用而破碎。离开固定圆锥的地方，已被破离开固定圆锥的地方，已被破碎的物料由于重力和离心力作碎的物料由于重力和离心力作用就从锥底排料口卸出。用就从锥底排料口卸出。圆锥式破碎机按用途可分为圆锥式破碎机按用途可分为:

41、 :粗碎和中细碎两种。粗碎和中细碎两种。 用作粗碎的圆锥式破碎机，又称旋回式破碎机，因为要用作粗碎的圆锥式破碎机，又称旋回式破碎机，因为要处理的物料较大，要求进口尺寸大，故动锥是正置的，定锥处理的物料较大，要求进口尺寸大，故动锥是正置的，定锥是倒置的。破碎比为是倒置的。破碎比为4 45 5之间之间 。 用作中细碎的圆锥式破碎机，又称菌形圆锥式破碎机。用作中细碎的圆锥式破碎机，又称菌形圆锥式破碎机。 适用于中碎和细碎各种不同硬度的物料 特点：粉碎比高，效率较高，能耗较小，产品粒度均匀， 适合于破碎各种硬度的物料，构造复杂，投资费用高， 检修维护比较困难。 耐火行业广泛用于破碎粘土，高铝熟料，烧结

42、镁砂，硅石等。3 3、辊式破碎机、辊式破碎机对辊破碎机对辊破碎机工作原理及分类工作原理及分类 辊式破碎机的工作机构是一对相对转动的辊子或一个转辊式破碎机的工作机构是一对相对转动的辊子或一个转动的辊子和一块鄂板，加到两个辊子上的物料，由于与辊子动的辊子和一块鄂板，加到两个辊子上的物料，由于与辊子外表之间的摩擦作用而被带入两辊的缝隙中，受到挤压而破碎。外表之间的摩擦作用而被带入两辊的缝隙中，受到挤压而破碎。已被破碎的物料被转动的辊子推出，向下卸落。已被破碎的物料被转动的辊子推出，向下卸落。 连续作业，强制卸料，粉碎粘湿的物料也不堵塞。连续作业，强制卸料，粉碎粘湿的物料也不堵塞。 两个辊子间的距离大

43、小决定产品的粒度。两个辊子间的距离大小决定产品的粒度。按辊子数目：单辊、双辊和多辊按辊子数目：单辊、双辊和多辊 按辊子外表形状：光面和齿面按辊子外表形状：光面和齿面双辊双辊单辊单辊四辊四辊双辊齿面双辊齿面破碎比破碎比 光辊破碎机：破碎硬物料时，其破碎比光辊破碎机：破碎硬物料时，其破碎比为为36，软物料时为，软物料时为812。 缩小两辊间的间隙，能提高破碎比，生缩小两辊间的间隙，能提高破碎比，生产能力下降，允许的最大给料粒度减小。产能力下降，允许的最大给料粒度减小。 大直径辊式破碎机可以得到大的破碎比，大直径辊式破碎机可以得到大的破碎比，增加能耗。增加能耗。 适用于适用于中等硬度物料中等硬度物料

44、的中碎和细碎作业，也可作于的中碎和细碎作业，也可作于破碎潮破碎潮湿的粘性物料湿的粘性物料 适合粘土熟料，镁砂，白云石，硅石，高铝熟料及废砖等适合粘土熟料，镁砂，白云石，硅石，高铝熟料及废砖等 特点：辊式破碎机结构简单，维修容易，调节方便，而且特点：辊式破碎机结构简单，维修容易，调节方便，而且产品过粉碎少，但破碎比和生产能力小，设备重量较大，安装产品过粉碎少，但破碎比和生产能力小，设备重量较大，安装占占 地也较大，地也较大，辊子磨损不均匀辊子磨损不均匀。 用途：用途： 作为第二段或第三段破碎设备，单独使用或和短头圆锥破碎作为第二段或第三段破碎设备，单独使用或和短头圆锥破碎机组成机组，用来处理短头

45、圆锥破碎机的筛上料。机组成机组，用来处理短头圆锥破碎机的筛上料。 单独使用时，须注意前段破碎产品粒度，要小于双辊破碎机单独使用时，须注意前段破碎产品粒度，要小于双辊破碎机允许的最大进料粒度。允许的最大进料粒度。 4 4、锤式破碎机、锤式破碎机单转子锤式破碎机单转子锤式破碎机工作原理及分类工作原理及分类 锤式破碎机的主要工作部件为带有锤子的转子。通过高速旋锤式破碎机的主要工作部件为带有锤子的转子。通过高速旋转的锤子对料块的冲击进行破碎。由于各种脆性材料的抗冲击性转的锤子对料块的冲击进行破碎。由于各种脆性材料的抗冲击性差，因此，在此作用原理上，这种破碎机是比较合理的。差，因此，在此作用原理上，这种

46、破碎机是比较合理的。 按转子的数目：分为单转子和双转子；按转子的回转方向：按转子的数目：分为单转子和双转子；按转子的回转方向：分为不可逆式和可逆式；按锤子的排列方式：分为单排式和多排分为不可逆式和可逆式；按锤子的排列方式：分为单排式和多排式；按锤子在转子上的连续方式：分为固定式和活动式。式；按锤子在转子上的连续方式：分为固定式和活动式。 生产能力大，破碎比高，可达生产能力大，破碎比高，可达1015 ，适用于脆性物料，适用于脆性物料的二级破碎，也用于煤和熟料的破碎。的二级破碎，也用于煤和熟料的破碎。 此破碎机主要以冲击兼剥磨左右粉碎物料，由于设有箅此破碎机主要以冲击兼剥磨左右粉碎物料，由于设有箅

47、条筛，排料粒度均匀、过粉碎物少、能耗低等优点，但由于条筛，排料粒度均匀、过粉碎物少、能耗低等优点，但由于锤头磨损较快，在硬物料破碎的应用上受到了限制；另外由锤头磨损较快，在硬物料破碎的应用上受到了限制；另外由于篦条怕堵塞，不宜于用它破碎湿度大和含粘土的物料。于篦条怕堵塞，不宜于用它破碎湿度大和含粘土的物料。 这种破碎机通常用来破碎石灰石、页岩、煤炭、石膏、这种破碎机通常用来破碎石灰石、页岩、煤炭、石膏、白垩等中硬以下的脆性物料。白垩等中硬以下的脆性物料。5 5、还击式破碎机、还击式破碎机 工作原理及分类工作原理及分类 利用板锤的高速冲击和还击板的回弹作用使物料受到反利用板锤的高速冲击和还击板的

48、回弹作用使物料受到反复冲击而破碎的机械。复冲击而破碎的机械。 还击式破碎机根据结构特征可分为：单转子和双转子还击式破碎机根据结构特征可分为：单转子和双转子 板锤固装在高速旋转的转子上，并沿着破碎腔按不同角度板锤固装在高速旋转的转子上，并沿着破碎腔按不同角度布置假设干块还击板。物料进入板锤的作用区时先受到板锤的布置假设干块还击板。物料进入板锤的作用区时先受到板锤的第一次冲击而初次破碎，并同时获得动能，高速冲向还击板。第一次冲击而初次破碎，并同时获得动能，高速冲向还击板。物料与还击板碰撞再次破碎后，被弹回到板锤的作用区，重新物料与还击板碰撞再次破碎后，被弹回到板锤的作用区，重新受到板锤的冲击。受到

49、板锤的冲击。 与锤式破碎机相比,还击式破碎机的破碎比更大,并能更充分地利用整个转子的高速冲击能量。但由于板锤极易磨损，它在硬物料破碎的应用上也受到限制，通常用来粗碎、中碎或细碎石灰石、煤、电石、石英、白云石、硫化铁矿石、石膏和化工原料等中硬以下的脆性物料。6 6、笼式破碎机粉碎机、笼式破碎机粉碎机 笼式粉碎机又称笼型碾，其作用原理如图：笼式粉碎机又称笼型碾，其作用原理如图： 由于物料在笼式粉碎机内受钢杆屡次反复打击，所以它的由于物料在笼式粉碎机内受钢杆屡次反复打击，所以它的粉碎比也较达，一般为粉碎比也较达，一般为30-4030-40左右。左右。 根据笼子的转动情况，可以分为双转式和单转式。根据

50、笼子的转动情况，可以分为双转式和单转式。 特点：体积小、质量轻、结构简单、容易密闭、维修方便、特点：体积小、质量轻、结构简单、容易密闭、维修方便、生产能力大，对湿度变化的反响较小，以及便于清洗。生产能力大，对湿度变化的反响较小，以及便于清洗。 但是，部件磨损大，尤其是钢杆的使用受命短。但是，部件磨损大，尤其是钢杆的使用受命短。 笼式粉碎机适合于粉碎较软的物料，如煤、砂岩等。笼式粉碎机适合于粉碎较软的物料，如煤、砂岩等。第二节第二节 粉粉 磨磨 粉磨粉磨grindinggrinding与破碎同属粉碎与破碎同属粉碎comminutioncomminution作业，作业，可视作粉碎的两个不同作阶段，

51、破碎在前，粉磨在后。粉磨作业可视作粉碎的两个不同作阶段，破碎在前，粉磨在后。粉磨作业的原料粒度一般在的原料粒度一般在101020mm20mm左右，其产品的粒度那么视具体的工左右，其产品的粒度那么视具体的工艺要求而定，通常为数十微米，最细可至艺要求而定，通常为数十微米，最细可至2 23 3m m。一、球磨机的工作原理、特点及类型一、球磨机的工作原理、特点及类型 球磨机球磨机是工业上广泛使用的粉磨机械，能够粉磨各种硬度的是工业上广泛使用的粉磨机械，能够粉磨各种硬度的物料。物料。圆锥球磨机圆锥球磨机 中心转动节能球磨机中心转动节能球磨机 小型球磨机小型球磨机根本原理根本原理 当球磨机筒体以适宜的速度

52、回转时，研磨体在惯性离心力当球磨机筒体以适宜的速度回转时，研磨体在惯性离心力和摩擦力的作用下，随筒壁上升到一定的高度，然后抛落下来，和摩擦力的作用下，随筒壁上升到一定的高度，然后抛落下来，使物料受到研磨和冲击而被磨碎。使物料受到研磨和冲击而被磨碎。 球磨机对物料的球磨机对物料的粉磨作用粉磨作用主要是研磨体对物料的主要是研磨体对物料的碰击碰击与与研研磨磨，在不同的球磨机转速下，研磨体的运动形式有所不同：，在不同的球磨机转速下，研磨体的运动形式有所不同： 1 1、泻落式运动状态倾斜态：当球磨机的转速很低时，、泻落式运动状态倾斜态：当球磨机的转速很低时，研磨体向下滚动泻落，球磨机主要以研磨方式进行工

53、作，效率较研磨体向下滚动泻落，球磨机主要以研磨方式进行工作，效率较低低 2 2、抛落式运动状态抛落态：当球磨机的转速较高时，、抛落式运动状态抛落态：当球磨机的转速较高时，即以某一适宜的转速回转时，对物料产生冲击和研磨作用，效率即以某一适宜的转速回转时，对物料产生冲击和研磨作用，效率高高 3 3、离心式运动状态周转态：当球磨机转速很高时，对、离心式运动状态周转态：当球磨机转速很高时，对物料不产生任何粉碎作用，这时称为物料不产生任何粉碎作用，这时称为“离心状态，效率为零离心状态，效率为零优点：优点： 1 1、适应性强；、适应性强；2 2、 粉碎比大，可达粉碎比大，可达300300以上；以上；3 3

54、、可湿法作业，、可湿法作业，又能干法作业；又能干法作业； 4 4、 结构简单巩固；结构简单巩固；5 5、密封性好、密封性好 缺乏之处：缺乏之处： 1 1、功耗大，效率低；、功耗大，效率低；2 2、 体型庞大；体型庞大；3 3、需配备昂贵的减速系、需配备昂贵的减速系统；统；4 4、研磨体、内衬耗量大；、研磨体、内衬耗量大；5 5、噪音大、噪音大 分分 类类 1、筒体形状长度直径比：短形球磨机、筒体形状长度直径比：短形球磨机、中长磨机，长磨机中长磨机，长磨机 2、装入的研磨体：球磨机，棒磨机，砾磨机、装入的研磨体：球磨机，棒磨机，砾磨机 3、操作方式：间歇，连续、操作方式：间歇，连续 4、卸料方式

55、：尾卸式，中卸式、卸料方式：尾卸式，中卸式 5、传动方式：中心传动，边缘传动、传动方式：中心传动，边缘传动 6、生产方式：干法，湿法湿法水份高、生产方式：干法，湿法湿法水份高30%左右左右按筒体的形状按筒体的形状短筒磨机：短筒磨机：L/D1.5长筒形磨机：长筒形磨机： L/D1.5圆锥形磨机：圆锥形磨机： L/D0.25 1.0尾卸式尾卸式中卸式中卸式中心传动中心传动边缘传动边缘传动二、研磨体运动分析二、研磨体运动分析 研究条件：研究条件： 以紧贴球磨机筒体以紧贴球磨机筒体内壁的最外一层的一个研磨体为研究内壁的最外一层的一个研磨体为研究对象，只考虑惯性离心力的作用，忽对象，只考虑惯性离心力的作

56、用，忽略研磨体与筒体之间的相对滑动及物略研磨体与筒体之间的相对滑动及物料对研磨体运动的影响等。料对研磨体运动的影响等。9002Rn研磨体的脱离角研磨体的脱离角 四点假设四点假设研磨体根本运动方程公式推导：研磨体根本运动方程公式推导：研磨体在脱离点开始脱离的条件：研磨体在脱离点开始脱离的条件：研磨体降落高度与脱离角的关系研磨体降落高度与脱离角的关系1、临界转速、临界转速n0 ：指磨内最外层研磨体刚好贴随磨机筒体：指磨内最外层研磨体刚好贴随磨机筒体内壁作圆周运动时的这一瞬间的磨机转速。内壁作圆周运动时的这一瞬间的磨机转速。 脱离角脱离角=0。 将此值代入研磨体运动根本方程式：将此值代入研磨体运动根

57、本方程式：cosR0n2/900整理得整理得三、球磨机的主要参数三、球磨机的主要参数2、磨机的理论适宜转速、磨机的理论适宜转速 ng 使研磨体产生最大冲击粉碎功的磨机转速称为理论适使研磨体产生最大冲击粉碎功的磨机转速称为理论适宜转速。当靠近筒壁研磨体层的脱离角宜转速。当靠近筒壁研磨体层的脱离角a=5444时，研时，研磨体具有最大的降落高度，对物料产生的冲击粉碎功最大。磨体具有最大的降落高度，对物料产生的冲击粉碎功最大。 3、转速比转速比是磨机的适宜转速与临界转速之比，即是磨机的适宜转速与临界转速之比，即说明：说明：理论适宜转速为临界转速的理论适宜转速为临界转速的76(或或78)。一。一般磨机的

58、实际转速为临界转速的般磨机的实际转速为临界转速的7080。4、磨机的实际工作转速磨机的实际工作转速 n 适宜转速是在一定假设前提下推导出来的，而粉磨作业的实际情况很适宜转速是在一定假设前提下推导出来的，而粉磨作业的实际情况很复杂，应该考虑的因素很多。国内干法磨机的工作转速多用以下公式计算：复杂，应该考虑的因素很多。国内干法磨机的工作转速多用以下公式计算： 大直径磨机的实际工作转速较理论适宜转速略低。大直径磨机的实际工作转速较理论适宜转速略低。对于小直径磨机，实际工作转速较理论适宜转速略高。对于小直径磨机，实际工作转速较理论适宜转速略高。 对于湿法磨机，在同一条件下转速应比干法高一对于湿法磨机，

59、在同一条件下转速应比干法高一点，工作转速比相同条件下的干法磨机高点，工作转速比相同条件下的干法磨机高25%。 料浆阻力对冲击力有影响，水份的润湿，降低了料浆阻力对冲击力有影响，水份的润湿，降低了研磨体之间、研磨体与衬板之间的摩擦系数，相互之研磨体之间、研磨体与衬板之间的摩擦系数，相互之间产生较大的相对滑动。间产生较大的相对滑动。 四、球磨机的主要零部件四、球磨机的主要零部件 1、筒体、筒体o筒体的作用筒体的作用o筒体的要求筒体的要求o筒体材料筒体材料o磨门与人孔磨门与人孔中卸磨筒体中卸磨筒体尾卸磨筒体尾卸磨筒体2 2、衬板、衬板o作用作用o材料材料o衬板类型衬板类型o衬板规格衬板规格o衬板排列

60、衬板排列衬板类型衬板类型压条衬板、波形衬板、平衬板、半球形衬板、凸棱衬板、阶梯衬板、小波纹衬板压条衬板、波形衬板、平衬板、半球形衬板、凸棱衬板、阶梯衬板、小波纹衬板分级衬板分级衬板衬板排列衬板排列 衬板的固定衬板的固定1螺栓连接螺栓连接2镶砌式固定镶砌式固定磨机筒体磨机筒体衬垫衬垫楔形销钉楔形销钉特殊楔形销钉特殊楔形销钉衬板衬板 隔仓板的类型：隔仓板的类型：1单层隔仓板单层隔仓板1、筒体、筒体 2、外圈箅板、外圈箅板 3、内圈箅板、内圈箅板 4、环形固定圈、环形固定圈 5、中心圆板、中心圆板单层隔仓板的结构类型单层隔仓板的结构类型扇形箅板扇形箅板弓形箅板弓形箅板2双层隔仓板双层隔仓板 隔仓板篦