版破碎与粉碎工程复习题及答案

版破碎与粉碎工程复习题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.提出粉碎功耗“裂缝学说”的学者是？A.基克B.雷廷格C.邦德D.沃克2.下列破碎机中，最适合处理坚硬物料粗碎作业的是？A.锤式破碎机B.颚式破碎机C.反击式破碎机D.辊式破碎机3.球磨机临界转速的物理意义是？A.钢球开始做抛落运动的转速B.最外层钢球刚好随筒体做圆周运动不脱落的最低转速C.磨矿效率最高的转速D.磨机允许的最大工作转速4.闭路破碎流程与开路破碎流程相比，最突出的优点是？A.流程简单，设备少B.产品粒度均匀，过粉碎少C.能耗低D.操作维护方便5.罗辛-拉姆勒（R-R）粒度特性方程主要用于描述哪种物料的粒度分布？A.窄级别物料B.宽级别破碎、磨矿产物C.均匀粒群D.沉降分级产物6.磨矿作业中，介质充填率通常指的是？A.介质真实体积与磨机有效容积的比值B.介质质量与磨机装矿质量的比值C.介质堆积体积与磨机有效容积的比值D.介质堆积质量与筒体总容积的比值7.下列分级设备中，分级效率最高、适合细粒分级的是？A.螺旋分级机B.水力旋流器C.固定筛D.振动筛8.选择性粉碎是指？A.只破碎某一特定粒度的物料B.物料中不同组分因强度差异优先破碎其中一种的现象C.选择特定类型破碎机进行破碎D.只破碎有用矿物，完全不破碎脉石9.下列关于助磨剂的作用，说法错误的是？A.降低物料的表面能B.防止细粒团聚C.提高磨矿效率D.增加物料的硬度10.已知某破碎作业给矿最大粒度为500mm，产品最大粒度为50mm，则该作业的破碎比为？A.10B.0.1C.450D.550二、判断题（每题1分，共10分）1.简摆型颚式破碎机的动颚上部行程大、下部行程小，适合粗碎作业。2.球磨机的工作转速率一般为临界转速的65%~85%，此时钢球主要处于抛落运动状态。3.开路磨矿流程的产品粒度均匀性优于闭路磨矿流程。4.筛析法适用于粒度大于0.074mm的物料粒度分析，沉降分析法适用于更细粒级的物料。5.自磨机的磨矿介质是矿石本身，不需要添加钢球或钢棒。6.水力旋流器的溢流产品是粗粒级，沉砂产品是细粒级。7.体积粉碎功耗学说适用于磨矿等细粒粉碎阶段。8.棒磨机的磨矿产品粒度比球磨机更均匀，过粉碎轻。9.破碎段数的确定只与总破碎比有关，与物料性质无关。10.磨矿浓度越高，磨矿效率越高。三、名词解释（每题3分，共15分）1.破碎比（粉碎比）2.球磨机临界转速3.选择性粉碎4.闭路磨矿流程5.分级效率四、简答题（每题5分，共25分）1.简述三大粉碎功耗学说的基本假设及适用范围。2.对比颚式破碎机与圆锥破碎机的工作特点及适用场景差异。3.简述磨矿介质选择的主要依据。4.简述开路破碎与闭路破碎的优缺点及适用条件。5.简述助磨剂的主要作用机理。五、计算题（每题10分，共20分）1.某选矿厂破碎作业给矿最大粒度为1200mm，最终破碎产品要求最大粒度不超过12mm，采用三段破碎流程，其中第一段为开路破碎，破碎比为4；第二段为开路破碎，破碎比为3.5；第三段为闭路作业。试计算第三段的作业破碎比（按该段给矿最大粒度与最终产品最大粒度之比计算）。i式中，D给矿为破碎作业给矿最大粒度，单位为mm；d（2）代入数据计算总破碎比：$$i_{\text{总}}=\frac{1200}{12}=100$$（2分）

（3）总破碎比与各段破碎比的关系为$i_{\text{总}}=i_1\timesi_2\timesi_3$，其中$i_1=4$、$i_2=3.5$分别为第一段、第二段的开路破碎比，$i_3$为第三段的作业破碎比。（2分）

（4）整理公式计算第三段作业破碎比：

$$i_3=\frac{i_{\text{总}}}{i_1\timesi_2}=\frac{100}{4\times3.5}\approx7.14$$（3分）

2.某选矿厂使用直径为3.6m的溢流型球磨机，磨矿介质为钢球，已知介质充填率为40%，工作转速率为临界转速的75%。试计算：

（1）该球磨机的临界转速；

（2）球磨机的实际工作转速；

（3）判断该转速率下钢球的主要运动状态（抛落式/泻落式/离心式）。

（注：临界转速经验公式为$n_c=\frac{42.3}{\sqrt{D}}$，其中$n_c$为临界转速，单位为r/min；$D$为球磨机内径，单位为m）

**答案**：（1）22.3r/min；（2）16.7r/min；（3）抛落式

**解析**：

（1）计算临界转速：

根据题目给出的临界转速经验公式，代入$D=3.6\\text{m}$：

$$n_c=\frac{42.3}{\sqrt{3.6}}\approx\frac{42.3}{1.897}\approx22.3\\text{r/min}$$（3分）

（2）计算实际工作转速：

工作转速率$\psi$是实际工作转速$n$与临界转速$n_c$的比值，即$\psi=\frac{n}{n_c}\times100\%$，因此：

$$n=\psi\timesn_c=75\%\times22.3\approx16.7\\text{r/min}$$（3分）

（3）判断钢球运动状态：

钢球运动状态与转速率的对应关系为：

-转速率低于50%时，钢球主要处于泻落运动状态，以磨剥作用为主；

-转速率在65%~85%之间时，钢球主要处于抛落运动状态，冲击作用与磨剥作用均较强，是工业生产常用区间；

-转速率接近或超过100%时，钢球处于离心运动状态，失去磨矿作用。

本题中转速率为75%，处于65%~85%区间，因此钢球主要为抛落式运动。（4分）

##六、论述题（共10分）

1.试论述影响磨矿作业生产率和产品粒度特性的主要因素，并说明生产中优化磨矿作业的基本思路。

**答案**：

影响磨矿作业生产率和产品粒度的因素可分为设备因素、介质因素、操作因素、工艺因素四大类，具体如下：

###（1）主要影响因素

①设备因素（2分）

磨机规格与型式：大直径磨机生产率更高，排矿粒度更易调节；格子型球磨机生产率高于溢流型，溢流型产品粒度更细；棒磨机产品更均匀，过粉碎少。

衬板形状：不平滑的衬板（如波形、阶梯形）可提升介质高度，增强冲击作用，提高磨矿效率。

②介质因素（2分）

介质材质与形状：硬度高、耐磨性好的介质磨矿效率高；球形介质冲击作用强，棒形介质磨剥均匀、过粉碎少。

介质尺寸与配比：给矿粗、物料硬时需大尺寸介质；要求产品细时需增加小尺寸介质比例，合理的介质级配可显著提高磨矿效率。

介质充填率：充填率过低则磨矿介质不足，生产率低；过高则介质运动空间不足，运动状态紊乱，工业常用充填率为35%~50%。

③操作因素（3分）

转速率：合理转速率可使介质处于最佳抛落运动状态，转速率过高易出现离心，过低则冲击作用弱，通常为临界转速的65%~85%。

磨矿浓度：浓度过高会增大矿浆黏度，降低介质磨剥效率，甚至引发“胀肚”；浓度过低则介质冲击作用强但过粉碎严重，生产中存在最优磨矿浓度（通常为60%~80%）。

给矿条件：给矿粒度越粗、给矿量越大，磨矿负荷越高，产品粒度越粗；给矿均匀性直接影响磨矿效率和产品粒度稳定性。

④工艺因素（2分）

磨矿流程：闭路磨矿因分级返砂的存在，产品粒度更均匀、过粉碎少，生产率高于开路磨矿。

分级设备效率：分级效率越高，返砂中的合格细粒越少，磨矿无效负荷越低，产品粒度越稳定。

###（2）优化思路（1分）

以产品粒度要求为核心，根据物料性质（硬度、给矿粒度）选择合适的磨机类型与介质制度，通过调整转速率、充填率、磨矿浓度、给矿量等操作参数实现最优匹配，同时配合高效分级设备与闭路流程，在保证产品粒度合格的前提下最大化磨矿生产率、降低能耗与钢耗。

**解析**：本题考查磨矿作业的核心影响因素与生产优化逻辑，答题需从“设备-介质-操作-工艺”四个维度系统梳理，避免遗漏关键要点；优化思路需紧扣“产品质量+生产效率+成本控制”的工业生产目标，结合各因素的影响规律提出针对性调整方向。$$参考答案与解析一、单项选择题1.答案：C解析：基克提出体积学说，雷廷格提出面积学说，邦德提出裂缝学说（又称邦德功指数学说），是工程中应用最广的粉碎功耗理论。2.答案：B解析：颚式破碎机结构坚固，可承受高破碎力，适合处理莫氏硬度高的坚硬物料，多用于粗碎段；锤式、反击式多用于中细碎脆性物料，辊式多用于中硬以下物料的细碎。3.答案：B解析：临界转速是筒体内最外层钢球受离心力作用刚好随筒体一同回转、不再沿筒壁下落的最低转速，超过该转速钢球将处于离心状态，失去磨矿作用。4.答案：B解析：闭路破碎配套筛分作业，不合格粗粒返回破碎机再次破碎，最终产品粒度均匀、过粉碎轻，但流程更复杂、设备更多、能耗相对更高。5.答案：B解析：R-R方程适用于描述破碎、磨矿等宽级别粒群的粒度分布，尤其对细碎、磨矿产物的拟合精度较高。6.答案：C解析：磨矿介质充填率是指介质（钢球/钢棒）的堆积体积占磨机有效容积的百分比，是影响磨矿效率的核心操作参数之一。7.答案：B解析：水力旋流器利用离心力场进行分级，分级粒度细、效率高，适合0.074mm以下细粒级物料的分级；螺旋分级机多用于粗粒分级（与一段磨矿闭路），筛分设备多用于粗粒物料的分级。8.答案：B解析：选择性粉碎是由于物料中不同组分的力学强度存在差异，粉碎过程中强度较低的组分优先被破碎的现象，可用于实现有用矿物与脉石的选择性解离。9.答案：D解析：助磨剂通过吸附在物料表面降低表面能、促进裂纹扩展、防止细粒团聚，从而提高磨矿效率，不会增加物料硬度。10.答案：A解析：按最大粒度计算的破碎比为给矿最大粒度与产品最大粒度的比值，即500/二、判断题1.答案：错误解析：简摆颚式破碎机动颚绕悬挂轴摆动，下部行程大、上部行程小；复摆颚式破碎机才是上部行程大、下部行程小。2.答案：正确3.答案：错误解析：闭路磨矿配套分级设备，不合格粗粒返回磨机再磨，产品粒度更均匀、过粉碎更少。4.答案：正确5.答案：正确6.答案：错误解析：水力旋流器中，粗粒受离心力大被甩向器壁，随下行流从底部沉砂口排出（沉砂为粗粒）；细粒随上行流从顶部溢流口排出（溢流为细粒）。7.答案：错误解析：体积学说适用于粗碎、中碎阶段，面积学说适用于细磨阶段，裂缝学说介于两者之间。8.答案：正确解析：棒磨机以钢棒为介质，棒与棒之间为线接触，优先破碎粗粒，细粒不易过粉碎，产品粒度均匀性优于球磨机。9.答案：错误解析：破碎段数不仅取决于总破碎比，还与物料硬度、含水量、含泥量，以及设备选型、生产规模等因素相关。10.答案：错误解析：磨矿浓度过高会增大矿浆黏度，削弱介质磨剥作用，甚至引发“胀肚”现象，反而降低磨矿效率；生产中存在最优磨矿浓度区间。三、名词解释1.答案：指破碎前物料的粒度与破碎后物料的粒度的比值，用以衡量物料被粉碎的程度。根据计算方式不同可分为最大粒度比、平均粒度比、加权平均破碎比等，工业生产中常用最大粒度比进行计算。2.答案：指球磨机筒体内最外层磨矿介质（钢球）刚好随筒体一起做圆周运动而不发生下落的最低转速。当筒体转速超过临界转速时，介质将处于离心运动状态，失去磨矿作用。3.答案：指由于物料中不同组分的力学强度（硬度、韧性等）存在差异，在粉碎过程中强度较低的组分优先被破碎的现象。该特性可用于实现有用矿物与脉石的选择性解离，是选矿工艺的重要理论依据之一。4.答案：指磨矿作业与分级作业形成闭路循环的磨矿流程，磨矿产品进入分级设备，不合格的粗粒级物料（返砂）返回磨机再次研磨，细粒级作为最终产品排出。该流程产品粒度均匀、过粉碎少，是工业生产中应用最广的磨矿流程。5.答案：指分级作业中，某一粒度级别的物料在溢流（或沉砂）中的实际回收率与理论回收率的比值，用以衡量分级设备的分级效果，反映分级作业的完善程度。四、简答题1.答案：(1)体积学说（基克学说）：基本假设为破碎物料所需的功与物料的体积成正比；适用于粗碎、中碎阶段（物料粒度大、破碎比较大的场合）。（2分）(2)面积学说（雷廷格学说）：基本假设为破碎物料所需的功与物料新生成的表面积成正比；适用于细碎、细磨阶段（物料粒度小、新生表面积占比高的场合）。（2分）(3)裂缝学说（邦德功指数学说）：基本假设为破碎物料所需的功与物料内部产生的裂缝长度成正比；适用范围介于体积说与面积说之间，覆盖中碎到粗磨阶段，工程应用性最强。（1分）2.答案：(1)颚式破碎机：靠动颚与定颚的挤压作用破碎物料，结构简单、维护方便、造价低，可处理各种硬度物料；但破碎产品粒度不均匀。适用于粗碎作业，尤其是中小型选矿厂的第一段破碎。（2.5分）(2)圆锥破碎机：靠动锥与定锥之间的挤压、弯曲作用破碎物料，生产能力大、产品粒度均匀、排矿口可调节；但设备结构复杂、造价高、维护难度大。适用于中硬及以上物料的中碎、细碎作业，多用于大型选矿厂的中细碎段。（2.5分）3.答案：磨矿介质的选择需综合考虑以下因素：(1)物料性质：物料硬度越高、给矿粒度越粗，需选用尺寸越大、密度越高的介质；要求产品粒度越细，小尺寸介质占比越高。（2分）(2)磨机规格与型式：大直径磨机可选用更大尺寸的介质；棒磨机选用钢棒，球磨机选用钢球。（1分）(3)磨矿工艺要求：要求减少过粉