第八節(jié)　粉 碎 機(jī) 械

用機(jī)械方法或非機(jī)械方法（電能、熱能、原子能、化學(xué)能等）克服物料內(nèi)部的內(nèi)聚力而將其分裂的過(guò)程稱(chēng)為粉碎。

粉碎機(jī)械是利用粉碎工作件（齒板、錘頭、鋼球等）對(duì)物料施力，使其粉碎變小、表面積增大的機(jī)器。固體物料進(jìn)行粉碎的目的在于增大其單位質(zhì)量的表面積，從而改善固體物料參與傳質(zhì)、傳熱過(guò)程的性能，加快化學(xué)反應(yīng)速率，或用于提高產(chǎn)品質(zhì)量。在化工生產(chǎn)中，廣泛利用粉碎機(jī)械，以機(jī)械方式將固體原料、半成品或成品進(jìn)行粉碎，如硫酸工業(yè)中硫鐵礦須先進(jìn)行粉碎再焙燒。因此粉碎機(jī)械在石油化工生產(chǎn)中具有重要的作用。

一、粉碎方法

石油化工生產(chǎn)中主要是用機(jī)械力來(lái)粉碎固體物料，常用的粉碎方法如圖3-48所示。

（1）擠壓破碎　物料在兩個(gè)擠壓平面之間，受到逐步增大的擠壓力而被壓碎，如圖3-48（a）所示，主要用于破碎大塊硬質(zhì)物料。

（2）沖擊破碎　物料在瞬間受到外來(lái)的沖擊力作用而被破碎，沖擊力的產(chǎn)生是由于運(yùn)動(dòng)的工作體對(duì)靜止物料的沖擊，高速運(yùn)動(dòng)的工作體向懸空的物料沖擊，高速運(yùn)動(dòng)的物料向固定的工作面沖擊，高速運(yùn)動(dòng)的物料相互沖擊，如圖3-48（b）所示，主要適用于破碎脆性物料。

（3）磨碎　物料在兩塊相對(duì)運(yùn)動(dòng)的硬質(zhì)材料平面或各種形狀的研磨體之間，受到摩擦力作用而被研磨成細(xì)粒，如圖3-48（c）所示，主要用于小塊物料的細(xì)磨和粉碎韌性的固體物料。

（4）劈裂破碎　物料在兩個(gè)帶有尖棱狀的楔形工作體之間受擠壓，尖棱楔入物料，使物料被劈裂而破碎，如圖3-48（d）所示。利用劈裂法破碎脆性物料，功率消耗最小。

（5）折斷破碎　物料在兩個(gè)帶有互相錯(cuò)開(kāi)的凸棱的壓板之間受擠壓而發(fā)生彎曲折斷，如圖3-48（e）所示，主要用于破碎脆性物料。

粉碎方法應(yīng)根據(jù)物料的性質(zhì)、粒度和粉碎比（物料在粉碎前后平均直徑之比）等來(lái)選擇。實(shí)際上，任何一種粉碎機(jī)械都不是單純利用某一種方法進(jìn)行粉碎操作的，一般都是由兩種或兩種以上的方法聯(lián)合作用進(jìn)行粉碎物料。例如，對(duì)于堅(jiān)硬物料，可采用擠壓、劈裂破碎和折斷破碎；對(duì)于脆性物料，可采用沖擊和劈裂破碎；對(duì)于韌性、軟質(zhì)物料，可采用擠壓、劈裂破碎和磨碎。如果粉碎方法選擇不當(dāng)，不但影響粉碎效果，還會(huì)增大能量消耗。

二、粉碎機(jī)械的分類(lèi)

工業(yè)上使用的粉碎機(jī)種類(lèi)很多，通常按施加的擠壓、剪切、切斷、沖擊和研磨等破碎力進(jìn)行分類(lèi)；也可按粉碎機(jī)作用件的運(yùn)動(dòng)方式分為旋轉(zhuǎn)式、振動(dòng)式、攪拌式、滾動(dòng)式等；按操作方式有干磨式、濕磨式、間歇式和連續(xù)操作式。實(shí)際應(yīng)用時(shí)，常按粉碎要求將粉碎機(jī)械分為破碎機(jī)、磨碎機(jī)和超細(xì)粉碎機(jī)三大類(lèi)。破碎機(jī)包括粗碎機(jī)、中碎機(jī)和細(xì)碎機(jī)，粉碎后的顆粒達(dá)到數(shù)毫米至數(shù)厘米或更小；磨碎機(jī)包括粗磨機(jī)和細(xì)磨機(jī)，粉碎后的顆粒度達(dá)到數(shù)十微米至數(shù)百微米或更小；超細(xì)粉碎機(jī)能將1mm以下的顆粒粉碎至數(shù)微米以下。

化學(xué)工業(yè)中常用粉碎機(jī)的主要特征如表3-25所示。

三、顎式破碎機(jī)

顎式破碎機(jī)具有破碎能力大，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造和維修容易，生產(chǎn)管理和設(shè)備投資低等優(yōu)點(diǎn)，所以顎式破碎機(jī)至今仍被廣泛應(yīng)用。它可以對(duì)堅(jiān)硬和中硬礦石或石料進(jìn)行粗碎和中碎，小型顎式破碎機(jī)也可用來(lái)細(xì)碎。

顎式破碎機(jī)主要由固定顎板、活動(dòng)顎板和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成。工作時(shí)，物料塊由上部送入兩顎板之間的破碎腔內(nèi)。在傳動(dòng)機(jī)構(gòu)拖動(dòng)下，活動(dòng)顎板相對(duì)固定顎板做周期性的擺動(dòng)。當(dāng)兩顎板靠近時(shí)，料塊在破碎腔中被擠壓而破碎。活動(dòng)顎板離開(kāi)時(shí)，破碎腔下部已破碎，顆粒尺寸小于排料口的碎塊靠重力自動(dòng)下落而被排出。

根據(jù)活動(dòng)顎板的運(yùn)動(dòng)特征，顎式破碎機(jī)可分為簡(jiǎn)單擺動(dòng)式、復(fù)雜擺動(dòng)式和綜合擺動(dòng)式三類(lèi)。近年來(lái)，液壓技術(shù)在顎式破碎機(jī)上得到應(yīng)用，出現(xiàn)了液壓顎式破碎機(jī)。另外還出現(xiàn)了結(jié)構(gòu)得到改進(jìn)的細(xì)碎顎式破碎機(jī)。

四、輥式破碎機(jī)

輥式破碎機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能可靠且過(guò)粉碎少等優(yōu)點(diǎn)，在化工生產(chǎn)中廣泛地用于破碎黏性物料和濕物料塊，有時(shí)也用于破碎中硬料塊（如煤、泥灰?guī)r等）。

輥式破碎機(jī)的破碎部件為圓柱形輥?zhàn)印０摧佔(zhàn)拥臄?shù)量可分為單輥式、雙輥式和多輥式。其中雙輥式制造簡(jiǎn)便，結(jié)構(gòu)緊湊，運(yùn)行平穩(wěn)，使用較多。雙輥破碎機(jī)通常適用于中碎和細(xì)碎，破碎后產(chǎn)品的尺寸，由兩輥間隙的大小決定。

五、球磨機(jī)

物料經(jīng)過(guò)破碎設(shè)備破碎后的粒度大多在數(shù)十毫米左右，為達(dá)到生產(chǎn)工藝所要求的細(xì)度，還必須經(jīng)過(guò)粉磨設(shè)備的磨細(xì)。球磨機(jī)是粉磨中廣泛使用的機(jī)器。

（一）工作原理

圖3-49為球磨機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖。它有一圓筒形筒體，筒體兩端裝有端蓋，端蓋的軸頸支承在軸承上，電機(jī)通過(guò)減速箱拖動(dòng)裝在筒體上的齒圈使球磨機(jī)回轉(zhuǎn)。球磨機(jī)筒體內(nèi)裝有許多研磨體，研磨體一般為鋼球、鋼柱、鋼棒、卵石、礫石和瓷球等。為了防止筒體被磨損，在筒體內(nèi)壁裝有襯板。

當(dāng)球磨機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，研磨體在離心力和與筒體內(nèi)壁的襯板面產(chǎn)生的摩擦力的作用下，貼附在筒體內(nèi)壁的襯板面上，隨著筒體一起回轉(zhuǎn)，并被帶到一定高度，在重力作用下自由下落，下落時(shí)研磨體像拋射體一樣，沖擊底部的物料把物料擊碎。研磨體上升、下落的循環(huán)運(yùn)動(dòng)是周而復(fù)始的。此外，在球磨機(jī)回轉(zhuǎn)的過(guò)程中，研磨體還產(chǎn)生滑動(dòng)和滾動(dòng)，因而研磨體、襯板與物料之間發(fā)生研磨作用，使物料磨細(xì)。由于進(jìn)料端不斷喂入新物料，使進(jìn)料與出料端物料之間存在著料面差能迫使物料流動(dòng)，另外球磨機(jī)內(nèi)氣體流動(dòng)也幫助物料流動(dòng)。因此，球磨機(jī)筒體雖然是水平放置，但物料卻可以由進(jìn)料端緩慢地流向出料端，完成粉磨作業(yè)。這種球磨機(jī)稱(chēng)為“溢流型”球磨機(jī)。

還有一種球磨機(jī)在排料端附近有格子板，如圖3-50所示。格子板由若干塊扇形板組成，扇形板上有寬度為8～20mm的篩孔，物料可以通過(guò)篩板而聚集在格子板與右方端蓋之間的空間內(nèi)。在這一空間有若干塊輻射狀的舉板，把這一空間內(nèi)的物料向上提舉。物料在下落時(shí)經(jīng)過(guò)錐形塊而向右折轉(zhuǎn)，經(jīng)右方的中空軸頸排出。

球磨機(jī)內(nèi)研磨體裝填量越少，筒體轉(zhuǎn)速越大，則研磨體的滑動(dòng)也就越小，故對(duì)物料的研磨作用也較小。球磨機(jī)內(nèi)研磨體量大時(shí)，靠近球磨機(jī)筒體斷面中心部分的研磨體，不足以形成拋射運(yùn)動(dòng)，而易產(chǎn)生相對(duì)的滑移，致使物料主要受到研磨作用。所以在細(xì)磨粒度較大的物料時(shí)，研磨體的尺寸要大些，裝填量要少些，使沖擊作用加強(qiáng)。反之，研磨體尺寸小些，裝填量多些，則有利于小粒度物料的研磨。由此可見(jiàn)，研磨體裝填量、尺寸大小的配合直接影響球磨機(jī)的操作質(zhì)量。

（二）分類(lèi)

球磨機(jī)種類(lèi)很多，可按以下幾種方法進(jìn)行分類(lèi)。

（1）按操作狀態(tài)　可分為干法球磨機(jī)或濕法球磨機(jī)，間歇球磨機(jī)或連續(xù)球磨機(jī)。其中間歇球磨機(jī)多作為化驗(yàn)室的試驗(yàn)球磨機(jī)以及陶瓷磨機(jī)，化工生產(chǎn)一般采用大型連續(xù)球磨機(jī)。

（2）按筒體長(zhǎng)徑比　分為短球磨機(jī)（L/D<2）、中長(zhǎng)球磨機(jī)（L/D≈3）和長(zhǎng)球磨機(jī)（又稱(chēng)為管磨機(jī)，L/D≥4）。物料在管磨機(jī)中經(jīng)歷時(shí)間較長(zhǎng)，粉碎比也較大，但研磨體在筒內(nèi)分布與物料細(xì)磨過(guò)程不相適應(yīng)的情況較嚴(yán)重，因而研磨體工作效率較低。為消除這一缺陷，可用隔倉(cāng)板將筒體分為若干倉(cāng)室，即所謂多倉(cāng)管磨機(jī)。這就使物料細(xì)磨作業(yè)分段進(jìn)行，各倉(cāng)適當(dāng)配備研磨體，可提高其細(xì)磨效率。

（3）按磨倉(cāng)內(nèi)裝入的研磨介質(zhì)種類(lèi)　分為球磨機(jī)（研磨介質(zhì)為鋼球或鋼段）、棒磨機(jī)（具有2～4個(gè)倉(cāng)，第1倉(cāng)研磨介質(zhì)為圓柱形鋼棒，其余各倉(cāng)填裝鋼球或鋼段）、礫石磨（研磨介質(zhì)為礫石、卵石、瓷球等）。

（4）按卸料方式　可分為尾端卸料式球磨機(jī)、中心卸料式球磨機(jī)和周邊卸料球磨機(jī)。尾端卸料球磨機(jī)是通過(guò)卸料端的空心軸頸卸料。周邊卸料球磨機(jī)和中心卸料球磨機(jī)都是通過(guò)裝在筒體上的卸料孔、篩網(wǎng)等專(zhuān)用卸料裝置卸料。

（5）按傳動(dòng)方式　可分為邊緣傳動(dòng)、中心傳動(dòng)和無(wú)齒輪傳動(dòng)三種。

球磨機(jī)特點(diǎn)：適應(yīng)性強(qiáng)，生產(chǎn)能力大，能滿(mǎn)足工業(yè)大生產(chǎn)需要；粉碎比大，粉碎物細(xì)度可根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整；既可干法也可濕法作業(yè)，亦可將干燥和磨粉操作同時(shí)進(jìn)行，對(duì)混合物的磨粉還有均化作用；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，易于維修；但其工作效率低，單位產(chǎn)量能耗大；機(jī)體笨重，噪聲較大；轉(zhuǎn)速一般為15～30r/min左右，需配置大型昂貴減速裝置。