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圓錐破碎機(jī)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(jìn)行破碎加工處理,然而破碎該項(xiàng)工藝,總體而言是消耗多于做的有用功。在破磨中,需要及時(shí)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(dòng)性,客觀上的則需下功夫?qū)υO(shè)備的性能進(jìn)行改造升級,潛也研究破碎機(jī)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(yùn)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(jī)械力是進(jìn)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(kuò)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(shí),裂紋首先出現(xiàn)在更弱的斷面,這個(gè)更脆弱的斷面隨著破碎將變得不存在,再一次破碎時(shí)的物料將形成新的脆弱點(diǎn)。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?yàn)槲锪系牧6韧鋱?jiān)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(gè)料塊或數(shù)個(gè)料塊(形成料層)在破碎機(jī)工作機(jī)構(gòu)(椎體和外殼)之間通過單軸加壓進(jìn)行破碎,或料塊通過與工作機(jī)構(gòu)碰撞進(jìn)行破碎。在更大壓強(qiáng)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(dòng)力系統(tǒng)的破碎機(jī)。為了避免損壞這類破碎機(jī)的機(jī)械裝置,使料塊的變形達(dá)到不超過粒度的某種程度。采用這種方式時(shí),縮減程度受到限制,不得不進(jìn)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(gè)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(diǎn),而傳統(tǒng)破碎設(shè)備忽略了這些弱點(diǎn)。
傳統(tǒng)破碎設(shè)備的設(shè)計(jì)方案中沒有考慮到實(shí)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(qiáng)度,使得安裝在堅(jiān)實(shí)基座上、配有剛性運(yùn)動(dòng)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(gè)單獨(dú)料塊上。這決定了在一個(gè)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(jī)性,也決定了晶間破碎是不具有可選擇性的。此時(shí),破碎的能量不僅用于擴(kuò)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(jī)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(dá)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(kuò)張時(shí),需要從外界吸收足夠的能量,當(dāng)裂紋擴(kuò)張到一定程度時(shí),其自身產(chǎn)生的能量將足以使裂紋繼續(xù)擴(kuò)張,這時(shí)裂紋發(fā)展進(jìn)入了自由的階段。
實(shí)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(cuò)積累,使物料內(nèi)的初始裂紋成型,隨后實(shí)現(xiàn)自由擴(kuò)展。
選擇性破碎的首先階段是實(shí)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(dòng)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(kuò)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(shí)晶體邊緣的強(qiáng)度是一個(gè)范圍值。因此,選擇性破碎進(jìn)行時(shí),物料應(yīng)承受循序漸進(jìn)能量積累的作用,而不是一蹴而就。
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