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圓錐破碎機破碎物料的方法理論
2023-01-13 15:41
物料破碎一般為工藝流程中的下一步提供原材料。當(dāng)今社會的發(fā)展，諸多領(lǐng)域都需要對原材料進行破碎加工處理，然而破碎該項工藝，總體而言是消耗多于做的有用功。在破磨中，需要及時更換耐磨襯板，這樣就會大量消耗鋼材。破磨中能源的利用率一直不高，影響因素是多方面的，有主觀上的也有客觀上的。主觀上的主要靠人的能動性，客觀上的則需下功夫?qū)υO(shè)備的性能進行改造升級，潛也研究破碎機的破碎理論，以此為據(jù)開發(fā)低能耗、高效率的設(shè)備。
通常意義上講，破碎就指運用外力將物料由大變小的過程，破碎后物料的表面積增加，粒度減小。作用在物料上的機械力是進行物料破碎的外界因素。破碎的方式中，沖擊具有更好的破碎力。它利用了瞬態(tài)，應(yīng)力值在接觸的局部處被放大，然后迅速向四處擴散，使顆粒沿更弱面破碎，故它破碎物料的性能更好。
物料破碎即當(dāng)物料受到的擠壓、沖擊等作用力大于其內(nèi)聚力，那么物料將從大變小。內(nèi)聚力存在于晶體內(nèi)部及晶體之間，是破碎物本身的屬性。物料破碎時，裂紋首先出現(xiàn)在更弱的斷面，這個更脆弱的斷面隨著破碎將變得不存在，再一次破碎時的物料將形成新的脆弱點。我們都有破碎較大的物體容易而破碎小的則很困難的經(jīng)歷。這是因為物料的粒度同其堅固程度呈負(fù)相關(guān)，越小越硬。
傳統(tǒng)設(shè)備破碎工作方式下，一個料塊或數(shù)個料塊(形成料層)在破碎機工作機構(gòu)(椎體和外殼)之間通過單軸加壓進行破碎，或料塊通過與工作機構(gòu)碰撞進行破碎。在更大壓強出現(xiàn)的部位，即在施加區(qū)域出現(xiàn)初始裂紋。為了施加更大的作用力用于破碎特硬物料，必須采用配置有剛性動力系統(tǒng)的破碎機。為了避免損壞這類破碎機的機械裝置，使料塊的變形達到不超過粒度的某種程度。采用這種方式時，縮減程度受到限制，不得不進行非選擇性破碎，并且能耗較大。
以晶體形態(tài)存在的礦石，經(jīng)歷了數(shù)萬年的變遷，導(dǎo)致內(nèi)部有不同程度的缺陷，甚至在一個晶體內(nèi)存在不同性質(zhì)的物質(zhì)，這些都是破碎可利用的弱點，而傳統(tǒng)破碎設(shè)備忽略了這些弱點。
傳統(tǒng)破碎設(shè)備的設(shè)計方案中沒有考慮到實際的物料結(jié)構(gòu)與理想的連續(xù)體之間存在著較大的差異性。因此，在大多數(shù)破碎設(shè)備中都采用壓縮力。礦石本身具備的高擠壓強度，使得安裝在堅實基座上、配有剛性運動裝置的超大型破碎設(shè)備都不能順利破碎。
傳統(tǒng)的破碎設(shè)備，認(rèn)為破碎力沿同一方向分別集中施加在每個單獨料塊上。這決定了在一個破碎過程中的破碎程度較小和破碎過程的多階段性。物料受力的隨機性，也決定了晶間破碎是不具有可選擇性的。此時，破碎的能量不僅用于擴展力作用區(qū)已有的晶核微裂紋，也用于斷開晶格未軟化部分之間的聯(lián)系，這會導(dǎo)致額外的能量消耗。
根據(jù)斷裂力學(xué)的理論知識，我們知道裂紋由微觀轉(zhuǎn)為宏觀的決定因素是機械力的特性。通常情況下，裂紋想要發(fā)展必須是受到拉伸或剪切應(yīng)力，壓縮只會使裂紋結(jié)合。所以，如果希望達到裂紋選擇性發(fā)展，我們可以通過在其上施加拉伸力或剪切力。當(dāng)裂紋初期擴張時，需要從外界吸收足夠的能量，當(dāng)裂紋擴張到一定程度時，其自身產(chǎn)生的能量將足以使裂紋繼續(xù)擴張，這時裂紋發(fā)展進入了自由的階段。
實現(xiàn)物料選擇性破碎要求物料內(nèi)部必須有足夠的缺陷，將力合理的施加在缺陷的部位。簡單的講就是在顆粒邊緣建立位錯積累，使物料內(nèi)的初始裂紋成型，隨后實現(xiàn)自由擴展。
選擇性破碎的首先階段是實現(xiàn)相位間軟化邊緣的階段，材料層在全方位的擠壓下，產(chǎn)生混合應(yīng)力，包括拉伸、剪切、彎曲和扭轉(zhuǎn)等。各種加載方法，不論采用何種形式的能量，從外界輸入給物料的能量應(yīng)大于初始裂紋生成所需能量，但能量也不能太大以至于直接造成晶體全部體積破碎。
組織選擇性破碎的第二階段是直接破碎過程。在該過程的物料加載周期間隔內(nèi)，物料應(yīng)具有一定的空間來確保料塊間的重定向，并排出己破碎的顆粒。更為重要的是自動適應(yīng)的料層厚度和控制料層孔隙率，確保了待破碎物料全方位受力，為裂紋擴展創(chuàng)造應(yīng)力條件，需要的力的等級也相應(yīng)的高于軟化過程中的脈沖能。但是，它們不應(yīng)超過開始晶間破碎的范圍。各種物料被破碎時晶體邊緣的強度是一個范圍值。因此，選擇性破碎進行時，物料應(yīng)承受循序漸進能量積累的作用，而不是一蹴而就。
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