资源描述
碎矿与磨矿,Crushing and Grinding,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,碎矿与磨矿,Crushing and Grinding,绪论,将矿石由大块破碎至小块的过程,，,通过机械设备,破碎机来实现。（最大块粒径,1000mm,10到20 mm）,现有破碎设备不可能一次将采出的巨大矿块破碎到可以进入磨矿的细粒，所以分段破碎是必须的。分,粗碎、中碎、细碎,三段破碎，根据矿块大小，常采用三段破碎或两段破碎，将矿块破碎至所需粒度。,绪论,一,.,碎矿,每段破碎后物料粒度大小不是均一的，尺寸有大、有小，通过配合筛子一起使用，将筛上产品返回上一破碎段进行再破碎，而筛下产品则进入下一破碎段，防止破碎造成矿石过粉碎。,段,：选矿中的段是按所处理的矿料的粒度来 划分的。,破碎机,破碎前 破碎后,磨矿是采用磨矿设备使矿石中紧密连生的有用矿物和脉石充分解离，一般要求磨矿后产品粒度为,80%-0.074mm,。,碎矿和磨矿是不可分的两个阶段，破碎为磨矿准备给矿，经过磨矿才能使矿石充分解离，因此破碎和磨矿的目的是一致的。,二,.,磨矿,磨矿使矿物单体解离，但磨矿过程也会造成矿石过粉碎，矿物粒度太细，接近胶体细度的微粒对选矿十分不利；同时磨矿粒度过粗，矿石中的有用矿物和脉石矿物还没有解离，也回影响到选矿厂技术经济指标。,因此，磨矿需要与分级设备配合使用，及时分离出细粒级产品，降低过粉碎的危害。,磨矿机,矿物解离度,：该矿物的单体解离粒颗数，与含该矿物的连生粒颗粒及该矿物的单体解离粒颗数之和的比值，用百分率表示。,单体解离粒颗数,矿物解离度,=,100%,单体解离粒颗数,+,连生粒颗数,1.,工业生产中，破碎和磨矿是常见的工作，许多基础部门里，破碎物料常常是重要的工序，且使用的机器大都属于主要设备。,水泥厂需先用一系列破碎机械将原料粉碎，以便烧成熟料，然后再将熟料细磨成水泥。,炼铁时直接送入高炉冶炼的富铁矿需破碎成合格的粒级。,筑路时也要破碎出合用的碎石，等等。,三,.,碎矿和磨矿在选矿厂中的重要性,2.,选矿方法是根据矿石内部的有用矿物和脉石的不同性质来进行的，而矿石中的有用矿物与脉石连生，只有将有用矿物单体解离，才可能使其分选。,碎矿与磨矿的目的,就是使矿石中紧密连生的有用矿物和脉石充分解离。,破碎和磨矿对生产技术指标的影响,:,破碎和磨矿过程会伴随着过粉碎或没有充分解离的物料产生。因为解离不充分，选出的精矿品位和回收率都低，过细会造成难以选别的微细粒子多，这二者都会导致生产技术指标的降低,。,3.,从选厂投资来看，碎矿和磨矿占选厂总投资的,60%,左右。,从生产费用来看，碎矿和磨矿作业的生产费用占选厂总费用的,40%,以上。,因此，碎矿和磨矿的设计和操作的好坏，直接影响到选厂的,经济技术指标,。,1.,碎矿和磨矿分阶段进行,（自磨例外）,虽然破碎和磨矿的目的是一致的，即使矿物单体解离，但破碎的作用通常是为磨矿准备给料，磨矿是达到充分解离的最后工序。把适合处理各种粒度的破碎机和磨矿机依次串联，构成,破碎、磨矿流程,。,四,.,碎、磨流程及辅助工艺,2.,碎矿粒度通过筛分机来保证,筛子的目的：,1,）,预先筛分,2,）,检查筛分,3,）,准备筛分,4,）,最终筛分,预先筛分,：预先筛去送往碎矿机的矿石中比排矿口小的矿块筛去，减轻碎矿机的负荷。,检查筛分,：筛除碎矿机产品中比排矿口大的矿块，保证筛下产物都合规定粒度。,准备筛分,：为选别作业准备矿料，把筛的较均匀的各级别送去分选。,最终筛分,：把碎矿厂的成品按用户要求筛成各粒级作为出厂产品。,预先筛分的作用,是把送往破碎机的矿石中比排矿口小的矿块筛去，减轻破碎机的负荷。,检查筛分的目的,是把破碎机产品中比排矿口大的矿块筛除，保证筛下产物都合规定粒度。,预先筛分和检查筛分用的筛子，与破碎机配合，组成了,碎矿流程,。,矿石的破碎过程会造成过粉碎，微细粒的产生，或有的破碎产物尺寸较大，超出破碎设备排矿口尺寸。,破碎后物料通过筛子筛分为筛上和筛下两种产品，筛上产物返回上一破碎段，筛下产物则进入下一破碎段或磨矿阶段。,3.,磨矿产品粒度通过分级机来保证,与磨矿机相连的为分级设备，根据用途可分为,预先分级、检查分级和溢流控制分级,。,预先分级,：把无须磨细的粒级分出，把不合格的粗粒返回细磨。,检查分级,：分出磨机排矿产品中的细粒，将粗粒返回磨机再细磨。,溢流控制分级,：上一分级设备的溢流再分级，以便得到更细的溢流,。,4.,碎矿为磨矿提供原料，磨矿为选别提供原料,一般选别物料的粒度要求,85%-0.074mm,，矿石从大的矿块,1000mm,碎磨至,85%-0.074mm,的过程，不是单一的碎矿或磨矿能够实现的。,破碎配合筛子使用，获得最终合格磨矿原料。磨矿配合分级设备为后续的选别提供原料。,5.,碎矿和磨矿可以分阶段完成,（取决于给矿粒度）,破碎段,：粗碎、中碎、细碎三个阶段,磨矿阶段,：一段磨矿和二段磨矿,为保证高破碎比，将适合处理各种粒度的破碎机和磨矿机以及筛子和分级设备依次串联，构成破碎和磨矿流程。,阶段 给矿最大块直径 产品最大块直径,/mm /mm,粗碎,1500,300 350,100,中碎,350,100 100,40,细碎,100,40 40,5,一段磨矿,1,0.3,二段磨矿,0.1,0.07,（或更细）,碎矿与磨矿流程,1.,碎矿车间工作制度,碎矿机的工作时间与采场的供矿制度相配合，因为采场非,24,小时连续供矿，且破碎设备负荷重，需常常检修。,大型选厂采用三班制，每班工作,6,7h,，中小型采用两班制，每班工作,5,6h,，其余时间用到开车、停车和设备检修维护上。,五,.,碎矿与磨矿车间的工作制度,2.,磨矿车间工作制度,磨矿机全天运转，时开时停会造成生产不稳定，有用矿物流失多。,设备全年运转时数,磨矿机年作业率,=,100%,全年日历总时数,它反映选矿厂技术水平和管理水平，一般要求大于,90%,。,3.,车间的操纵和控制特点：,各部机器应相继启动，且,启动次序与矿料运行方向相反,。,各部机器既能单独启动，也可成组启动；既可在调控室集中操纵，也可在工作地点操纵。,停止整个生产时，,停车次序和启动次序相反,，也就是和矿料运行方向一致。,某一机器停车时，其他机器也须停车。,碎矿成阶梯布置，皮带运输，可以开路、闭路，各段中间无需矿仓，筛分单独拉出来。,磨矿在碎矿下面，中间有大型粉矿仓，保证充足的原料。磨矿与分级在同一平台，各段磨矿可在同一平台，也可分台阶布置,。,六,.,碎矿、磨矿作业布置,设备大型化,高效节能新设备,自动控制,新型耐磨材料的选用,发展新理论,七,.,磨矿与碎矿发展趋势,第一章 粒度特性和筛分分析,1,粒度组成和粒度分析,1.,粒度,：矿石块度大小的量度或矿石尺寸大小的量度，用,d,表示。粗的到,mm,级；细的到,m,级。,2.,粒级,：将松散矿料借用筛分和水力分级等方法，按粒度不同大小分为若干级别，该级别称为粒级。,一,.,基本概念,3.,粒度组成,：称量法称出各级别重量并计算出其重量百分比（产率），说明被测矿料各粒级组成资料称为粒度组成。,4.粒级分析,：确定粒级组成的实验，叫做粒度分析，可以看出各粒级在矿料中的分配情况。,1.单个矿块平均直径,：,a,长，b,宽，c,高,用于测定特粗和特细（显微镜观察）粒度,。,二,.,粒度表示法,2.,粒级表示法,用正方形筛孔尺寸作为该级别的粒度，,b,筛孔尺寸，,d=b,。,筛分为多个粒级，则粒级表示法为：,+b1 -b1+b2 -b2+b3 -b3,或,+d1 -d1+d2 -d2+d3 -d3,例,+25 -25+10 -10+5 -5mm,1.,加权算术平均法,2.,加权几何平均法,取对数：,三,.,平均粒度和物料均匀度,3.,调和平均法,一般算术平均几何平均调和平均，通常采用算术平均。,偏差系数：,标准差,K,偏为,偏差系数,，用来说明物料的均匀程度。,K,偏,60%,表示不均匀。,1.,筛分分析,利用筛孔大小不同的一套筛子进行粒度分级，该法适用于粒度小于,100mm,大于,0.043mm,的物料。,筛析的,优点,：设备简单，易于操作。,筛析的,缺陷,：受颗粒形状的影响很大。,四,.,粒度分析,2.,水力沉降,利用不同尺寸的颗粒在水介质中沉降速度的不同而分成若干级别，适用于,0.074,0.001mm,的物料。,3.,显微镜分析,分析微细物料，适用于,0.02,0.0005mm,的物料。,1,2 筛分分析,1.,非标准筛,：,原矿或矿样产品用手筛完成,。,手筛用来筛分粗粒物料，筛孔一般为,150,，,100,，,80,，,50,，,25,，,10mm,等。,2.,标准筛,：筛孔宽度和筛孔直径按标准制作，一般由专门机器加工。,一,.,标准筛,3.,标准套筛,：,多个标准筛子按大到小排列组合在一起。,4.,筛比,：两个相邻筛子尺寸之比。,（,d1/d2,，,d2/d3,，,d3/d4,),1,.,泰勒标准筛,（普遍采用）,筛网每英寸（,25.4mm,）长度上所占有的筛孔数目作为各个筛子号码的名称。,目是指一英寸长度中的筛孔数目。,基筛,：,200,目的筛子，筛孔尺寸,0.074mm,。,泰勒筛的两个序列：,基本序列，其筛比,附加序列，其筛比,二,.,标准筛种类,对于基筛来说，比,200,目粗一级的筛子的筛孔为：,比,200,目细一级的筛孔尺寸为：,附加筛序在要求得到更窄级别的产品时使用。,2.,德国标准筛,目,：一厘米长的筛网上筛孔数，或一平方厘米面积上的筛孔数。,特点,：筛号与筛孔尺寸的乘积约为,6,；规定筛丝直径等于筛孔尺寸的,2/3,；各层筛子的筛网有效面积为,36%,。,3.,国际标准筛,基本筛比是,对于更精密的筛析，还插入附加筛比,1,.,筛分分析,确定松散物料粒度组成的筛分工作，简称,筛析,。,粒度大于,6mm,物料的筛析采用钢板冲孔或铁丝网制成的手筛来进行。其方法是用一套筛孔大小不同的筛子进行筛分，将矿石分成若干粒级，然后分别称量各粒级重量。,+6mm-0.043mm,的物料，采用实验室标准套筛进行。若对精确度要求不高，可采用干法筛分。,三,.,筛分分析,干法筛分,：将样品倒入套好的标准筛最上层筛面，盖好上盖，放到振动机上筛分,1015,分钟，然后取下每层筛子，称量各粒级重量。,干湿联合,：试样含水、含泥较多，粘结严重时采用的筛分方法。,筛分终点,：一分钟内所得到筛下物料小于筛上物料量的,1%,，则认为到达筛分终点。,筛析的目的,：求得物料中各粒级的重量百分数，从而确定物料的粒度组成。,各级别的产率,：,累积产率分为筛上累积产率（,正累积,）和筛下累积产率（,负累积,）。,筛上累积产率,：大于某一筛孔的各级别产率之和，即大于某一筛孔的物料共占原物料的百分率。,筛下累积产率,：小于某一筛孔的各级别产率之和，即小于某一筛孔的物料共占原物料的百分率。,2.,筛分分析结果,筛分分析的结果可用表格和曲线表示。（详见,P10,的表,1,2,，,P11,的图,1,1,）。,1,3,、粒度分析曲线及粒度特性方程,粒度分析曲线,：按筛析结果绘出的曲线，它反映的是被筛析物料中的任何粒级与产率之间的关系。,累积粒度分析曲线,：根据累积产率绘制的曲线。,绘制累积粒度分析曲线的方法有,算术坐标法、半,对数坐标法、全对数坐标法,。,一,.,粒度分析曲线,1.,算术坐标法,它是在直角坐标系上绘制的粒度分析曲线。,特点,：正累积曲线和负累积曲线相互对称，相交于物料产率为,50%,的点上,应用,：,1,）,求任意粒级的重量,%,；,2,）,求物料中最大块的直径；,3,）,判别物料的粒度特性。如，粗粒级较多时，正累积曲线成凸形，负累积成凹形。,缺陷,：,当粒度范围很宽时，由于细粒级在横坐标上的间距特别短，点很密集，难以绘制曲线。若采用对数坐标则可以避免细粒级各点过分密集。,2.,半对数坐标法,它是横坐标用对数表示，纵坐标用算术坐标表示，绘制累积粒度分析曲线的方法。,应注意,：,当,故曲线不能画到粒度为,0,之处。,3.,全对数坐标法,它是横坐标和纵坐标都用对数表示，绘制累积粒度分析曲线的方法。,曲线特点,：负累积产率与粒度的关系近似于直线，可求出直线的斜率和截距。,目的,：寻找可能存在的方程式的规律。,粒度特性方程,：,用数学方法整理得到的筛分分析结果而得到的数学式，这数学式即为粒度特性方程。,1.A.M.,高登,-C.E.,安德列耶夫,-R.,舒曼粒度特性方程,经验公式,y,筛下产物的负累积产率；,K,粒度模数；,a,与物料性质有关的参数。,二,.,粒度特性方程,2.R.,罗逊,-E.,莱蒙勒尔粒度特性方程式,数学形式,:,R,大于,x,粒级的累积产率,%,；,x,矿粒直径或筛孔宽；,b,与产物粒度有关的参数；,n,与物料性质有关的参数。,该方程使用于破碎的煤、细碎的矿石和磨细的矿料，球磨机和分级机的产物的粒度特性都常常符合此方程，应用范围较广,。,第一章 作业,有,80kg,矿石，用手筛做粒度分析考查，得到的结果为：,25,20mm,，,10.0kg,；,20,16mm,，,15kg,；,16,12mm,，,15kg,；,12,8mm,，,18kg,；,8,4mm,，,10kg,；,4mm,，,12kg,。试将以上筛分数据计算列成筛分分析结果表，并绘制累积粒度分析曲线。,第二章 筛分原理和筛分过程,筛分原理,筛分效率（重点）,筛分动力学及其应用,影响筛分效率的因素,2,1,筛分原理,1.,筛分,：,颗粒大小不同的物料，通过单层或多层筛子而分成若干个不同级别的过程。,2.,难筛粒,(3/4)bdb,（,d-,矿石粒度，,b-,筛孔尺寸）,3.,易筛粒,d,（,3/4,）,b,4.,阻碍粒,d=,（,1,1.5,）,b,一,.,基本概念,5.,筛分概率,：矿粒通过筛孔的可能性，又称筛分,频率。,概率,P,（,0P1,）,:,对于正方形筛孔，球形颗粒：,L,筛孔边长，,d,球型颗粒直径（,P6,图,2,1,1,）,注,：若考虑筛丝直径，则概率为：,a,筛丝直径。,2,2,筛分效率,1.,处理能力,Q,，,数量指标，单位为：,t/m,2,.h,2.,筛分效率,E,，,质量指标，单位为：,%,筛分效率物理意义：,C,筛分产品重量；,Q,物料总重；,入筛原料中小于筛孔的级别的含量，,%,注意：,P18,式,2-3,，,P7,式,2-1-3,有错误,一,.,筛子的两个重要工艺指标,给矿中小于某个粒级的含量，,%,；,b,筛下产物中小于某个粒级的含量，,%,；,筛上产物中小于某个粒级的含量，,%,。,（,、,、,相当于选矿中原矿、精矿、尾矿的品位概念）,二,.,筛分效率计算,筛分质效率（,R.T Hancock,，汉,-,科克公式），又称筛分总效率。,、,、,符号意义同前。,设原矿,60,，筛下,95,，筛上,20,，求筛分效率和筛分质效率。,、,、,数据分别带入筛分量效率公式和筛分质效率公式，可以得到：,E,量,84.4%,；,E,质,77.8%,。,三,.,筛分效率计算举例,2,3,筛分动力学及其应用,筛分动力学主要研究筛分效率与筛分时间的关系。,（,P20,图,2,4,；,P23,图,2,3,1,）,一,.,筛分动力学,1),筛分效率不变，筛子生产率与筛分时间成反比。,2),筛分时间相同，处理量与筛分效率成反比。,3),延长筛面有利于提高筛分效率,。,二,.,筛分动力学应用,2-4,影响筛分效率的因素,1.,物料的粒度特性,易筛粒多有利于筛分；,难筛粒和阻碍粒多时会降低筛分效率；,最大颗粒不应大于筛孔尺寸的,2.5-4.0,倍；,粗粒太多的物料可以采用预先筛分或分段筛分，提高筛分效率和筛网使用寿命。,一,.,物料性质,2.,物料含水量和含泥量,外在水分,-,颗粒表面；,内在水分,-,颗粒缝隙之中。,泥,-,很细的物料（,19,或,37m,）,.,水分和泥严重影响筛分效率，主要是结团和阻塞筛孔。,可以增大筛孔，由湿筛变为水筛来提高筛分效率,。,筛分效率与湿度的关系图,1,吸湿性弱的物料；,2,吸湿性强的关系,3,、物料的颗粒形状,圆形颗粒过筛容易，片状、条状、板状过筛困难，影响效率。,4,、物料密度,小比重粗粒、大比重细粒物料，筛分容易进行，反之则难筛分。,1.,筛面种类,棒条筛,粗碎，冲孔筛或板筛,中碎，钢丝编织筛,细碎。,丝网钢板棒条；,有效筛孔面积越大，筛分效率越高。,二,.,筛面种类及工作参数,几种筛面的比较：,筛面种类 棒条筛 钢板冲锋筛 钢丝编织筛,有效面积,最少 次少 较大,使用寿命,最长 次长 最短,价格,最低 次低 最贵,2.,筛孔形状,圆孔、方孔和长孔，大部分采用方孔。,b,筛孔尺寸，,mm,；,a,筛孔尺寸，,mm,；,k,系数。（圆形,0.7,，方形,0.9,，长方形,1.2-1.7,）,3.,筛孔尺寸,取决于对粒度的控制程度，不严格要求。,可放大筛孔尺寸，提高筛分效率，否则选用接近筛分粒度的筛孔。,一般情况下，,b=(1.01.5)d,4.,筛子运动状况,取决于物料性质的好坏，对粗粒（,d,2,）而言，大部分符合以下情形：,筛子类型 固定条筛 转筒筛 摇动筛 振动筛,筛分效率,/%,50,60 60 70,80 90,5.,筛子长度和宽度,物料一定，生产率取决于筛面宽度。,筛分效率取决于筛面长度。越长，增加筛分时间，效率越高。,筛子的长宽比一般为（,2-3,）：,1,6.,筛面倾角,筛子均需倾斜安装，以使排除筛上物料。,振动筛,10-25,，固定棒条筛,40-45,，棒条筛可以水平安装,1.,给料均匀连续,2.,给料量合适,3.,定期维护,（第二讲完）,一,.,操作因素,第二章 作业,某选矿厂细碎作业要求的产品粒度为,10mm,，用筛分机作检查筛分。今测得筛分机给矿,-10mm,粒级占,50,，筛下产品中,-10mm,粒级占,95,，筛上产品中,-10mm,粒级,20,。试计算该筛分机的筛分效率（含量效率和质效率）。,筛分机种类繁多，无统一分类标准，矿业使用的筛分设备主要有以下几种。,1,、格筛：,包括固定棒条筛、滚轴筛、人工焊接条筛等，不需要动力，主要用于粗碎。滚轴筛主要用在焦化厂和量铁厂筛分焦炭。,筛分设备分类,1,2,、摇动筛：,水平或倾斜摇动。在非金属矿山，建筑材料和选煤行业广泛应用，金属选矿厂应用较少。,3,、筒形筛：,水平或倾斜安装，沿中心轴线旋转。一般用在建筑工业筛分和清洗碎石、砂子，也有的选矿厂用于洗矿。,4,、直线震动筛：,这种筛子是由振动器产生的定向振动拖动水平安装的筛筐。筛筐的运动轨迹为定向直线振动，以保证物料在筛面上产生强烈的抖动，它用于煤的脱水级、脱介、脱泥，也可用于磁铁矿的冲洗、脱泥和分级等。,5,、圆形振动筛：,这种筛子是由不平衡振动器的回转质量产生的激磁振力使筛体产生强烈的振动作用，筛子运动轨迹为圆或近似于圆。由于它的筛分效率比较低，目前在金属选矿厂广为应用。,6,、共振筛：,又称弹性连杆式振动筛，是用连杆上装有弹簧的曲柄连杆机构驱动，使筛子在接近共振状态下工作。它也可归入直线振动筛那一类。主要用于煤炭工业和选矿厂的筛分、脱水和脱泥作业。目前我国的选煤厂已经得到广泛应用，此外部分选矿厂也开始使用。,6,、弧型筛：,筛面呈弧形，静止不动。主要用于煤炭行业重介质回收、化工行业脱渣等。,7,、细筛：,细粒物料筛分与分级，包括敲打细筛，斜面筛，高频振动细筛，分离粒度可达,200,目。,8,、其他筛分设备：,电磁振动筛、概率筛、等厚筛等。,固定筛：,有平行排列的钢跳或钢棒组成，钢条和钢棒称为格条，格条借横杆联系在一起。,固定筛有两种：,格筛和条筛。,固定筛,2,1,、格筛,（,1,）一般用于粗碎前，控制进入碎矿机的粒度，大块人工破碎。,（,2,）用钢轨、工字钢、槽钢等焊接而成。,（,3,）筛孔尺寸一般大于,200,，水平安装。,（,4,）攀钢、云锡等都有，中小型选矿厂也有使用。,兰坪铅锌矿原矿格筛,固定筛,2,双赢集团兴文硫铁矿采矿矿车,双赢集团兴文硫铁矿原矿,2,、条筛,（,P27,图,2,4,1,）,（,1,）用圆钢棒或钢筋等焊接而成,（,2,）倾斜安装，倾角,40,50,度,（,3,）筛孔尺寸,20,100mm,（,4,）用于中、细碎前的预先筛分,（,5,）筛上进入破碎机,（,6,）条筛总长度,L=2B,（,B-,宽度,),（,7,）生产率,Q=qs,（,t/h,）,条筛示意图,固定筛,2,条筛的优缺点,（,1,）优点：,构造简单，无需动力，可自行制作，磨损小。,（,2,）缺点：,易堵塞，高差大，筛分效率低（一般为,50,60,）。,一、振动筛分类,根据运动轨迹不同分为两大类,圆运动振动筛：,包括单轴惯性振动筛、自定中心振动筛和重型振动筛等。,直线振动筛：,包括双轴惯性振动筛、共振筛等。,矿用振动筛,振动筛,3,圆振动筛,北方重工,上海路桥,二、振动筛主要优点,低振幅、高频次，消除了物料的堵塞现象，使筛子有较高的筛分效率和生产能力。,动力消耗小，结构简单，维修检修比较方便。,筛分效率和生产率高，故所需的筛网面积比其它筛子小，可以节省厂房的面积和高度。,应用范围广，可作为中碎、细碎前的预先和检查筛分。,三、惯性振动筛,1,、构造,（,P28,图,2-4-2 SZ,型惯性振动筛外形图）,主要部件,筛框 激振器（振动电机、偏心轮）,筛网 传动系统,弹簧 机座,生产厂家主要集中在河南（新乡）、上海、江苏、浙江等省区。,2,、工作原理,偏心块的回转运动产生周期性的离心惯性力（称为,激振力,），激振力传给筛箱，使筛子振动并维持振动不减弱。,筛上物料受激振力作用被向前抛起，前进一段距离后再落回筛面，进而完成松散、分层和透筛的整个筛分过程。,筛箱的运动轨迹为椭圆或近似于圆。,（,P29,，图,2-4-3,惯性振动筛原理示意图）,惯性振动筛原理示意图,1,筛箱；,2,筛网；,3,皮带轮；,4,主轴；,5,轴承；,6,偏心轮；,7,重块；,8,板簧,3,、惯性振动筛受力分析（,P29,图,2-4-4,）,离心力,水平分力,垂直分力,4,、性能和用途,振幅小，频次高，适用于筛分中细粒物料。,SZ,型惯性振动筛可用于选煤厂、焦化厂和选矿厂对，煤、焦炭、矿石的筛分。,给料需均匀，粒度,100,。,转速,n,共振转速（,5-10,）倍，避免共振。,适合于中小型选矿厂使用。,四、自定中心振动筛,自定中心振动筛示意图,1,、主要特点,（,1,）激振筛原理与惯性振动筛相同，靠偏心块实现激振。,（,2,）皮带轮中心与传动轴中心不同心，两个中心的距离为近似振幅,A,。,（,3,）运行过程中，皮带轮中心总是与振动中心相重合，空间位置保持不变，实现皮带轮自定中心。,自定中心振动筛,皮带轮偏心,轴承偏心,1,、分类：,（,1,）大小两皮带轮的中心距保持不变，消除皮带时松时紧的现象。（,2,）有皮带轮偏心和轴承偏心两种结构。,2,、性能及用途,与惯性振动筛基本相同，但振幅可以较大。筛分效率较高，可达,80%,左右。,五、重型振动筛,1,、工作原理,工作原理与自定中心振动筛相似，振动器主轴不偏心，皮带轮轴孔偏心，工作时自定中心。振动器有自动平衡功能，起减振作用。,2,、结构特征,如下图所示。,重型振动筛示意图,矿用重型振动筛,3,、主要特点,（,1,）结构坚固耐用，耐大的冲击负荷。,（,2,）适合于粗粒物料筛分，最大块可达,350,（,3,）振幅较大，可达,8,10,（,4,）可用于中碎前的预先筛分，代替棒条筛,（,5,）可作湿式筛分，筛上进破碎，筛下进洗矿，脱泥系统。,六、直线筛,1,、工作原理,筛框作直线运动，一般为双轴惯性振动,主轴和从动轴安装相同偏心距的重块，反向旋转,Y,方向惯性力大小相等、方向相反、互相抵消。筛子 仅在,X,方向运动。,2,、特点及用途,激振力大、振幅大、生产率大、筛分效率高,一般作为中细物料的筛分。,直线振动筛工作原理示意图,直线振动筛,七、共振筛,1,、工作原理,（,P35,图,2-4-13,共振筛原理示意图）,共振筛的工作过程是系统的位能和动能相互转化的过程。,筛箱和弹簧装置形成一个弹性系统，有自振频率，传动装置有一定的强迫振动频率，筛子在两个频率接近的状态下工作，即共振状态下工作,2,、优缺点,优点：,处理能力大，筛分效率高，电耗小，结构紧凑。,缺点：,制造复杂，重量大，振幅不稳定，筛网寿命短。,3,、用途,主要用于选煤厂，选矿厂使用较少，主要作为洗矿、分级、,脱水、脱介等。,一、概念,筛孔尺寸小于,0.4mm,，筛分粒度,0.2,0.045mm,的筛分设备。,二、细筛分类,固定细筛,（斜面筛、弧形筛）,中频振动筛,（振动频率,13,20Hz,）,高频振动筛,（振动频率,23,50Hz),固定筛,细 筛,3,三、主要的细筛设备,1,、斜面筛,（,P36,图,2-4-14,）,筛子按一定角度倾斜安装,筛条呈梯形断面（,P36,图,2-4-16),可在筛面下安装敲打装置，减少筛孔堵塞。,2,、弧形筛（,P36,图,2-4-15,）,筛面呈一定弧形,英国,Bartles-CTS,弧形筛，两段弧形筛串联使用，,筛面背部安装阻砂条，提高筛分效率。,昆明冶金研究院根据,Bartles-CTS,弧形筛开发了,FX-1,型弧形筛，在国内得到了推广应用。,斜面筛与弧形筛,斜面筛,弧形筛,梯形断面筛网,3,、胡基筛（,Hukki,）,筛框呈圆形垂直安装,筛框中部安装旋转盘，用于布料,筛框下部安装锥斗，补加上升水,北京矿冶研究总院发明了结构类似的旋流细筛，设 备 兼 具 有 水 力 旋 流 器 离 心 分 级 和 弧 形 筛 分 分 级 的 特 点。,胡基筛示意图,旋流筛氧化铝厂典型应用,4,、德瑞克筛（,Derrik Screen,）,P39,图,2-4-23,主要特点：,高振次、低振幅、透筛率高；,叠层筛网，单层孔径增大，防堵防磨；,多路给矿，筛面利用率高，设备处理能力大；,弹性支撑筛框，隔震吸声，噪声小；,功耗低，分级、筛分效果好，筛分效率高。,国内开发了结构类似德高频振动细筛,长沙矿冶研究院,GPS-3,广州有色金属研究院,GYX,系列,郑州中达重工机器厂,GPS,系列,GPS,高频细筛,德瑞克筛,攀钢白马铁矿使用的德瑞克筛,北方重工的叠层筛,1,、超声波筛分机,沃利斯超声波筛分机,P39,图,2-4-22,三圆堂,SYC,超声波振动筛分机,2,、概率筛,瑞典摩根森（,F.Mogensen,）概率筛,3,、等厚筛,4,、螺旋筒水筛,昆明理工大学发明的专利设备,5,、滚轴筛、圆筒筛、摇动筛等,其它筛分设备,4,4,超声波振动筛,螺旋筒水筛,（,1,）与筛分机类型、筛面宽度、物料性质、筛分方法等多个因素相关。,（,2,）一般由设备生产厂家提供参考值，无需进行专门设计。,（同学们参见,P4145 2.4.5,）,其它筛分设备,4,5,（,1,）主要注意开、停车顺序。,（,2,）日常维护主要注意设备的运行状况、筛网有无破损、筛孔堵塞情况等。,（同学们参见,P4344,，,2.4.6,）,筛分机的使用与维护,4,6,1,、采用湿式筛分或水筛,2,、改变筛孔大小和形状,3,、电热筛网（较少使用）,4,、改变操作条件（频率、频次、倾斜度、给料均匀性等）,5,、等厚筛分,改进筛分工艺指标的措施,4,7,第四章,破碎矿石的理论基础,碎矿与磨矿,碎矿和磨矿的工艺特征（重点）,岩矿的机械强度、可碎性与可磨性,破碎机械的施力情况（重点）,破碎功耗学说及其应用（重点）,破碎矿石的其他方法,破碎机械的分类,本章主要内容,一、解离度和过粉碎,1,、为什么要碎矿、磨矿,?,使有用矿物和脉石矿物分开，达到单体解离的目的。,有用矿物：我们需要的矿物，磁铁矿，黄铜矿、方铅矿，闪锌矿等。,脉石矿物：我们暂时不需要或无价值的矿物，粘土矿物，石英、方解石等。,生活中的例子：吃饭,嚼细、消化,吃排骨,骨头与肉分离,4-1,碎矿和磨矿的工艺特征,2,、单体颗粒,只含有一种矿物的颗粒。例如锡石（,SnO,2,）、磁铁矿（,Fe,3,O,4,）、黄铜矿（,CuFeS,2,）,3,、连生颗粒,几种矿物连在一起的颗粒。如黄铜矿嵌布在石英中。,4,、单体解离度,单体颗粒数占颗粒总数的百分比。,(,在显微镜下观察计数,),5,、过粉碎,矿石被过度的粉碎，使得微细颗粒增多，主要是在磨矿环节产生。,过粉碎产生的原因：,（,1,）磨矿细度超过最佳粒度,（,2,）所用设备与矿石性质不适应，易将其泥化,（,3,）操作条件不好,（,4,）碎矿与磨矿工艺流程不合理,过粉碎的危害：,（,1,）浪费能源，能耗增高,（,2,）影响选矿回收率和精矿品位,（,3,）精矿、尾矿处理困难,（,4,）增加矿石处理成本,1,、破碎与磨碎,用外力克服固体物料各质点间的内聚力，使物料块破坏以减小其颗粒粒度的过程。,2,、破碎比,破碎前物料粒度与破碎后产物粒度的比值，或物料粒度减小的倍数，用,i,表示，,i 1,。,二,破碎比和分阶段破碎,3,、破碎比的计算方法,（,1,）最大破碎比最大块粒度相比,（,2,）公称破碎比破碎机给、排矿口尺寸之比,0.85B-,给矿口有效宽度，,S,排矿口宽度,（,3,）平均破碎比平均粒度之比,4,、分段破碎与总破碎比,从最大块到适应选别要求的颗粒，粒度破碎比可达上万倍，一次破碎不能完成任务，需经过碎矿和磨矿配合完成相应的作业。,碎矿根据粒度情况可分为一三段，粗碎,i,1,，中碎,i,2,，细碎,i,3,。,磨矿根据选别粒度要求可以是一段至三段，粗磨,i,4,，细磨,i,5,。,总破碎比：各分段破碎比的乘积,1,、破碎处理量,用单位时间处理矿量的大小来表示，,t/h,，从数量上评价破碎过程。,2,、破碎效率,用破碎矿石的单位能耗来表示，,kw.h/t,，从能耗上评价破碎过程。,3,、破碎技术效率,用破碎后新生成的细粒级含量与破碎前大于细粒级含量的百分比表示，从新生细粒级的数量来评价破碎过程。,三,破碎过程的评价指标,一、岩矿机械强度,岩矿机械强度指矿石破碎时对于外力的抵抗阻力。静载下测定的矿石的抗压强度、抗拉强度、抗弯强度、抗剪强度等，常用来表示岩矿的抗破碎阻力机械强度。,通常用普氏系数,f,（俄罗斯,M.M,普罗托吉雅可诺夫）表示矿石的坚固程度，或称坚固性系数。其数字为岩石单轴抗压强度的,1,。,4-2,岩矿的机械强度、可碎性和可磨性,f=0.320,，,f,越大，矿石越硬，越难磨（详见,P52,表,3-1-1,）,粒度越小，承载的抗压强度越大，矿石越难磨细,普氏系数,f:,二、可碎性和可磨性,可碎性和可磨性反映矿石被破碎的难易程度，它决定于矿石的机械强度。同一破碎机械，在同一条件下，处理坚硬矿石与处理软矿石相比较，前一情况的生产率比较低，功率消耗指数也越大。结合碎矿和磨矿工艺提出的矿石的可碎性系数和可磨性系数，既反映矿石的坚固程度，也能用来定量地痕量破碎机械的工艺指标。,(1),可碎性系数,(2),可磨性系数,中硬矿石一般指石英等中等硬度的矿石，,f=8,10,，其可碎系数和可磨系数都等于,1,。,k,碎,，,K,磨,1,，矿石较软，好碎、好磨。,K,碎,，,K,磨,1,，矿石较硬，难碎、难磨。,破碎机械的施力情况，主要有五种,1,、压碎（反映抗压强度）,2,、劈开（反映抗拉强度）,3,、折断（反映抗弯强度）,4,、磨剥（反映抗剪强度）,5,、冲击（反映抗冲击强度）,（详见,P49,图,3-1-1,）,4-3,破碎机械的施力情况,（,a,）压碎；,(b),劈开；,(c),折断；,(d),磨剥；,(e),冲击,一种破碎设备可能同时具备几种施力方式，但以一二种力为主。,选择何种施力方式主要取决于矿石的硬度和脆性等情况。,破碎机械对矿石的施力情况,任何一种碎矿机和磨矿机都不是只用一种力破碎矿石，通常是以某种力为主，配合上其它种类力的作用，因此，破碎机施于矿石的力是复杂的。为了便于分析研究，常常考虑主要的力，对于其他种力的影响仅作附带考察。,一、受力分析,当一物体撞击到另一物体时，前者的动能迅速地转换为后者的形变位能，而且局部的集中在被撞击处。如果撞击速度过高，变形来不及扩展到被撞击物的全部，就在撞击处发生相对较大的应力，故动载荷的破坏作用较静载荷的大。,二、矿石组成对受力的影响,一般矿石都是由多种矿物组成，它们的物理性质不一样，有时还有很大差别，例如煤块中的精煤和黄铁矿及矸石，伟晶花岗岩中的绿柱石和长石等等。当破碎这类矿石时，其中个矿物被破碎的情形不一样，有的被破碎成较粗的粒子，有的却细，这种现象称为选择性破碎。,4,-4,岩矿破磨能耗学说及其应用,1.,岩矿破磨的能耗量,据初步统计，我国年破磨岩矿量超过,20,亿吨，消耗的电能占到总发电量的,3,5%,；,一般的选矿厂中，电能的绝大部分用于破磨矿石，占到选矿总电耗的,60%,以上。,但是，岩矿破磨输入的能量仅仅只有,6%,左右转化为所需要的有用功。,节能降耗，降低生产成本，碎矿与磨矿的节能是重要组成部分，同时也是减少大气中二氧化碳排放量的间接措施之一。,2,、岩矿破裂的微观过程,岩矿在外力的作用下，破裂的过程可分成,5,个阶段，即施力、变形、裂纹产生及扩展、新生表面的生成（破裂）、外力消失及变形部分复原。,A-,施力,外力,外力,原子或分子,化学键,A-,施力,B-,变形,B-,变形,外力,外力,B-,化学键断裂形成裂纹,C-,化学键断裂形成裂纹,外力,外力,D-,裂纹扩展形成新生表面,-,岩矿破裂,D-,裂纹扩展形成新生表面,-,岩矿破裂,外力,外力,E-,外力消失及变形部分复原,-,破碎完成,E-,外力消失及变形部分复原,-,破碎完成,3.,破碎过程中的能量输入与转换,能量最基本、最普遍的形式是什么？,热量,所有的能量最终都将自发地转换为其最基本的形式,热量,这是宇宙演化的基本规律，也是热力学第二定律中，热不可能完全转变为功，而部产生任何影响；功可以完全转化为热的根本原因。,岩矿破磨过程中，输入的能量也不可能完全转化为功。那么，岩矿破磨中的功是怎样形成的呢？其他的能量又是这样消散的呢？,A-,施力阶段：能量以力的形式表现，该过程中能量将部分耗散，因为这一转换过程不可能不对环境产生影响。因此能量转换为力的效率达不到,100%,；,B-,变形阶段：变形就是位移，岩矿在力的作用下位移，就做了功，所有岩矿内部的变形与其各变形质点所受的力乘积的总和为变形能，外力所做的功可以全部变成岩矿的变形能。但是，岩矿的变形必将对岩矿体系以外产生影响，所以输入的部分用于对外界做工，变形阶段的输入等能量也不可能,100%,转化为岩矿的变形能。,C-,化学键断裂形成裂纹阶段：在有外力控制的情况下，化学建的断裂将使分子和原子质点产生局部的振动，振动的阻尼将消耗能量，消耗的能量以热的形式散发，岩矿的部分变形能转化为热能。同时化学键断裂后，化学活性增加，势能提高，这部分能量也由变形能转化而来。对于岩矿破磨而言，化学键断裂消耗的能量是有用的，而振动产生的热是无用的，所以该阶段变形能转化为有用的键能效率小于,100%,。,D-,裂纹扩展形成新生表面,-,岩矿破裂阶段：在外力的控制的情况下，化学键不断断裂，形成裂纹，裂纹扩展形成断裂面，新生断裂面实际上就是断裂化学键的集合。断裂面上，断裂化学键活性极高，很不稳定，它们会自发地吸附外来物质，或者相邻化学键互相吸引，形成自饱和，降低其能量。从而形成相对稳定的新生表面。新生表面上的原子或分子质点能量高于体相内原子或分子，这部分能量由变形能转化而来。,新生断裂面原子或分子质量的相互作用，或对外来物质的吸引，都将是其相对位置发生变化，即产生位移。原子或分子质点的摩擦振动，消耗变形能，变形能降低，转化为热能释放。这是无用能量消耗，但又是必须的。,该能量为新生表面驰豫生成的热量，为,Q2.,新生表面的稳定,表面断裂键,自饱和键,断裂键吸引外来物质,新生表面的稳定过程,E-,外力消失及变形部分复原阶段：新生表面形成，岩矿变成几块，外力施力点不复存在，外力消失。外力消失后，变形的矿块形变恢复，其实质是原子或分子质点弹性振动，在阻尼的作用下逐渐消停，达到新的平衡。该过程中，原子或分
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