物料的内聚力有两种:一种内聚力作用丁晶体内部的晶体各质点之间;另一内聚力作用于晶体与晶体之间,即作用在晶界面上。两种内聚力的物理性质相同,区别在于内聚力大小不同,前者比后者大很多倍。
内聚力的大小,取决于物料块中晶体本身的性质和结构,也与晶体结构中所具有的错位和微裂纹等缺陷有很大关系。如果选择晶体物料的缺陷处破碎,不仅能省功而且又能保证要求的粒度,减少过粉碎。达到这样破碎的目的叫“选择性破碎”。
实现选择性破碎的技术方法是,被破碎的物料应在体积料层中承受全方位的挤压,同时在晶体或微晶边缘引发应力,料块应承受组合负荷,包括剪切、弯曲和扭转,最好还兼有拉伸。若具体到破碎机上是,物料在破碎腔中承受全方位挤压;料块彼此多次冲击或冲击到衬板上,料块群的快速转移;控制料层有一定密实度,并使物料从破碎腔入口到出口,破碎力是逐渐增加。此外,若对料层采用高频强烈振动作用,可使料块彼此改变方向,从而可在料块中产生交变剪切和弯曲应力。这种破碎方法称为强迫内层振动破碎。
现有破碎机,如惯性振动圆锥破碎机就是采用强迫内层振动破碎,兼有上述某儿种办法,从而可完全实现选择性破碎。
旋盘式破碎机采用料层粉碎,料块承受全方位挤压,并产生物料层间冲击作用以及动锥对物料冲击取向作用。物料有一定的密度并满足了逐渐增加破碎力的要求等,从而这种破碎机在较大程度上实现选择性破碎。
传统圆锥破碎机若能采用旋转布料器,正确控制给料也能一定程度上实现选择性破碎。
对传统复摆颚式破碎机实现层压破碎,原江西冶金学院院长姚践谦、郭年琴教授做了大量实验和研究并取得很有价值的成果,对破碎机创新很有帮助。
对传统复摆颚式破碎机若不改变结构和运动特性,仅就改善腔形及其运动参数很难实现选择性破碎。故早年德国某家公司曾研制一种冲击颚式破碎机,它的r冲击速度高达500~120Or/min,国内也曾试制,至今未得到推广使用。惯性振动颚式破碎机基本本可以实现选择仕破碎,但也没能得到广泛应用。
冲击破碎机实现选择性破碎。因在冲击破碎开始的瞬间,颗粒内部产生应力波,迅速向四方传播,并在内部缺陷、裂纹和品粒界面等处产生应力集中,促使颗粒首先沿这些脆弱面破碎。
像已有的冲[式破碎机,如反击式破碎机和眵轴冲击式破碎机等,从物料破碎机理来看冲击式破碎机是非常先进和有发展前途的设备。但这种破碎机易损件寿命较低,一直是阻碍它快速发展的重要因素。
运用选择性破碎方法的研究成果,可建立新的工艺,制成各种规格尺寸破碎机,可破碎极高强度的物料而没有晶粒的过粉碎,从而达到一个工作循环中,用最小的力和能耗
量,得到很高的破碎比。
矿石的力学性能对物料破碎效果、破碎机零部件的磨损、强度和选择破碎方法等有重要意义。也是破碎机选型和设计的主要考虑因素。如国内某选厂,在引进美国底部单缸液压园锥破碎机时,没能充分结合本厂矿石很硬或矿石含泥量太多,最后导致不能使用,不得不拆除这种破碎机。
矿石的强度和硬度见表
矿石硬度类别 | 矿石名称 | 抗拉强度σk/MPa | 普氏应度系数 |
软矿石 | 煤 | 2~4 | 2~4 |
方铝矿 | 4.5 | ||
菱铁矿 | 7 | ||
无烟煤 | 13~49 | ||
闪锌矿 | 10 | ||
松散的石灰岩 | 40 | ||
软至中硬矿石 | 致密的石灰岩 | 50~100 | 5~10 |
砂岩 | 50~100 | ||
褐铁矿 | 82 | ||
磁铁矿 | 100~150 | ||
中硬矿石 | 花岗岩 | 120~150 | 12~15 |
正长岩 | 120~150 | ||
中至高硬矿石 | 大理岩 | 55~150 | 15~18 |
致密的砂岩 | 160 | ||
半假象赤铁矿 | 158~195.5 | ||
辉绿岩 | 190~250 | ||
高硬矿石 | 闪缘岩 | 200 | 15~18 |
片麻岩 | 172~220 | ||
极硬矿岩 | 石英岩 | 200~220 | 18~20 |
闪缘岩 | 180~240 | ||
斑岩 | 150~280 | ||
铜矿岩 | 150~280 | ||
钛磁矿岩 | 234 | ||
玄武岩 | 200~300 | ||
花岗长英岩 | 350 |
大孤山赤铁矿为12~18;大孤山磁铁矿为12~16;东鞍山铁矿为12~18;南芬铁矿为12~16;海南铁矿为12~15;大冶铁矿为IO~16。
大吉山钨矿为10~14;通化铜矿为8~12;桓仁铅锌矿为8~12;新冶铜矿为8~10;双塔山铁矿为9~l3;铜官山铜矿为9~17;因民铜矿为8~10;凹LII铁矿为8 ~12;水口山铅锌矿为8~10,青城子铅锌矿为8。