粉碎(包括破碎和磨碎)是當(dāng)代飛速發(fā)展的經(jīng)濟(jì)社會(huì)必不可少的一個(gè)工業(yè)環(huán)節(jié)。在各種金屬、非金屬、化工礦物原料及建筑材料的加工過(guò)程中，粉碎作業(yè)要消耗巨大的能 量，而且又是個(gè)低效作業(yè)。物料粉碎過(guò)程中，由于作業(yè)中產(chǎn)生發(fā)聲、發(fā)熱、振動(dòng)和摩擦等作 用，使能源大量消耗。因而多年來(lái)界內(nèi)人士一直在研究如何達(dá)到節(jié)能、有效地完成破碎和磨 碎過(guò)程。從理論研究到創(chuàng)新設(shè)備(包括改造舊有的設(shè)備)直至改變生產(chǎn)工藝流程。

目前破碎 理論、工藝和設(shè)備的研究主要著重于：

(1)研究在破碎中節(jié)能的理論，也力求找出新理論突破人們已熟知的破碎三大理論；

(2)研究新的非機(jī)械力的高能或多力場(chǎng)聯(lián)合作用的破碎設(shè)備，目前還沒(méi)見(jiàn)有工業(yè)化的設(shè)備，只是研究階段；

(3)改進(jìn)現(xiàn)有設(shè)備，這方面經(jīng)常是根據(jù)用戶自己需要來(lái)進(jìn)行，而不見(jiàn)市場(chǎng)上大規(guī)模生產(chǎn)或研制新設(shè)備。

對(duì)于上述諸問(wèn)題，由于國(guó)外礦山自80年代以來(lái)發(fā)展緩慢使得這方面進(jìn)展不大。國(guó)外新設(shè)備較少，國(guó)內(nèi)由于國(guó)營(yíng)大型礦山投入極少，也沒(méi)有什么發(fā)展，而中小礦山由于各地原料的需求不等，近幾年得到一定的 發(fā)展。

破碎理論

物料破碎是一個(gè)歷史悠久的話題。早在20世紀(jì)50年代艾利斯－查爾默斯公司就開(kāi)始大規(guī)模研究破碎工作，60年代得出具有重大意義的結(jié)論。隨著研究的深入，人們熟知了高功率的破碎作業(yè)，可以用來(lái)改善能源效率和降低生產(chǎn)成本。B． H．Bergstrom在研究單顆粒破碎時(shí)發(fā)現(xiàn)，在空氣中一次破碎的碎片撞擊金屬板時(shí) 明顯地產(chǎn)生二次破碎，一次破碎的碎片具有的動(dòng)能占全部破碎能量的45％。如能充分利用二次破碎能量，則可提高破碎效率。也有人指出，較小的持續(xù)負(fù)荷比短時(shí)間的強(qiáng)大沖擊更有希望破碎物料。我國(guó)胡景昆和徐小荷研究顆粒的粉碎時(shí)得出結(jié)論，靜壓粉碎效率為100%，單次沖 擊效率在35%～40％左右。為了節(jié)約能量，提高粉碎效率，應(yīng)多用靜壓粉碎，少用沖擊粉碎。Schonert研究表明，如果使大批脆性物料顆粒受到50MPa以上的壓力，就能夠由“料層粉碎”節(jié)約出可觀的能量。目前“料層粉碎的理論”已為粉碎界的公認(rèn)，根據(jù)料層粉碎理論研制的新設(shè)備有美國(guó)公司的旋盤(pán)圓錐破碎機(jī)、俄羅斯的慣性圓錐破碎機(jī)等。

多碎少磨的原則指導(dǎo)研制以料層粉碎原理的新型 破碎機(jī)是當(dāng)前主要方向。1996年第四屆全國(guó)粉體工程學(xué)術(shù)會(huì)議上鄧躍紅、張智鐵發(fā)表了《物 料粉碎分形行為的研究》一文，作者認(rèn)為破碎理論的研究應(yīng)歸結(jié)為3個(gè)大的方 面：強(qiáng)度理論的研究、破碎效果的評(píng)價(jià)、破碎功耗的研究。長(zhǎng)期以來(lái)，粉碎理論的研究主要停留在經(jīng)驗(yàn)應(yīng)用和統(tǒng)計(jì)推測(cè)上，人們了解粉碎的規(guī)律尚不明確、不系統(tǒng)。人們期待新理論的出現(xiàn)會(huì)給破碎領(lǐng)域帶來(lái)一次變革。

1982年B．Mandelrot提出分形理論應(yīng)用在巖石理論研究方面，而作者把它應(yīng)用在破碎理論上。經(jīng)過(guò)研究，作者成功地運(yùn)用了分形理論推導(dǎo)了強(qiáng)度與缺陷分布分維數(shù)之間關(guān)系，建立了粉碎顆粒粒度分布模型，找到了分維數(shù)、分布指數(shù)與破碎概率之間的關(guān)系，用顆粒表面分維數(shù)Ds將3個(gè)功耗理論統(tǒng)一起來(lái)。

為了優(yōu)化顎式破碎機(jī)工作，馬少健和陳炳辰利用實(shí)驗(yàn)室小型復(fù)擺顎式破碎機(jī)，分別進(jìn)行單顆粒給料、窄粒級(jí)給料和混合粒級(jí)給料的破碎試驗(yàn)，研究結(jié)果是：

(1)影響顎式破碎機(jī)產(chǎn)物粒度特性的因素除物料自身硬度以外，還與包括給料粒度大小、組成、排礦口尺寸以 及破碎腔內(nèi)物料的松散狀態(tài)有關(guān)；

(2)在顎破機(jī)破碎物料時(shí)，無(wú)論是料層破碎還是單顆粒破碎，給料粒度增大，產(chǎn)物粒度變小。因此，生產(chǎn)中應(yīng)根據(jù)給料粒度選擇適宜規(guī)格的顎式破碎機(jī)和調(diào)節(jié)排料礦口尺寸；

(3)料層破碎較單顆粒破碎更能降低破碎產(chǎn)物粒度。因此生產(chǎn)中應(yīng)盡量維持破碎機(jī)的破碎腔內(nèi)適宜的料層，以減小破碎產(chǎn)物粒度。

破碎機(jī)械

19世紀(jì)40年代，北美的采金熱潮對(duì)顎式破碎機(jī)發(fā)展有很大的 促進(jìn)作用。19世紀(jì)中葉，多種類(lèi)型的顎式破碎機(jī)研制出來(lái)并獲得了廣泛的應(yīng)用。上個(gè)世紀(jì)末 ，全世界已有70多種不同結(jié)構(gòu)的顎式破碎機(jī)取得了權(quán)重。1858年埃里．布雷克(El．Blake)取得權(quán)重，制造雙肘板顎式破碎機(jī)，現(xiàn)在較常用的顎式破碎機(jī)是布雷克的顎式破碎機(jī)和更近代制造的單肘板顎式破碎機(jī)。顎式破碎機(jī)的弱點(diǎn)之一是它們?cè)谝粋€(gè)工作循環(huán)內(nèi)只有一半時(shí)間進(jìn)行工作。