粉碎機(jī)械
comminutionmachine
應(yīng)用機(jī)械力對(duì)固體物料進(jìn)行粉碎作業(yè)，使之變?yōu)樾K、細(xì)粉或粉末的機(jī)械。利用粉碎機(jī)械進(jìn)行粉碎作業(yè)的特點(diǎn)是能量消耗大、耐磨材料和研磨介質(zhì)的用量多，粉塵嚴(yán)重和噪聲大等。
粉碎機(jī)械是破碎機(jī)械和粉磨機(jī)械的總稱。兩者通常安排料粒度的大小作大致的區(qū)分：排料中粒度大于3毫米的含量占總排料量50%以上者稱為破碎機(jī)械；小于3毫米的含量占總排料量50%以上者則稱為粉磨機(jī)械。有時(shí)也將粉磨機(jī)械稱為粉碎機(jī)械，這是粉碎機(jī)械的狹義含意。
利用粉碎機(jī)械進(jìn)行粉碎作業(yè)的顯著特征是：能量消耗大，耐磨材料和研磨介質(zhì)的用量多，粉塵嚴(yán)重，噪聲大。
應(yīng)用粉碎機(jī)械可以減小物料的粒度至一定大小；增加物料的表面積，以提高其物理作用的效果或化學(xué)反應(yīng)的速度；使物料中的不同組分在粉碎后單體分離，以便進(jìn)一步將其彼此分開等。
例如，磨制面粉、粉碎飼料、磨細(xì)顏料和水泥的生熟料，研磨制備懸浮液的漿料，以及增加物料的流動(dòng)性、填充性；磨碎有待人工干燥的物料，以加快其干燥速度，磨細(xì)觸媒劑和吸附劑，以分別加強(qiáng)其觸媒效能和吸附作用，將煤塊磨成煤粉，以提高其燃燒速度和燃燒的*程度等；將鐵礦石粉碎后，通過磁選或浮選來獲得精鐵礦粉，將鉛鋅礦石粉碎后分選出鉛礦粉和鋅礦粉等。
在中國(guó)，公元前兩千多年就出現(xiàn)了zui筒單的粉碎工具—杵臼。杵臼進(jìn)一步演變?yōu)楣?00～*年的腳踏碓。這些工具運(yùn)用了杠桿原理，初步具備了機(jī)械的雛形，不過，它們的粉碎動(dòng)作仍是間歇的。
zui早采用連續(xù)粉碎動(dòng)作的粉碎機(jī)械是公元前四世紀(jì)由公輸班發(fā)明的畜力磨，另一種采用連續(xù)粉碎動(dòng)作的粉碎機(jī)械是輥碾，它的出現(xiàn)時(shí)期稍晚于磨。公元二百年之后，中國(guó)杜預(yù)等在腳踏碓和畜力磨的基礎(chǔ)上研制出了以水力為原動(dòng)力的連機(jī)水碓、連二水磨、水轉(zhuǎn)連磨等，把生產(chǎn)效率提高到一個(gè)新的水平。這些機(jī)械除用于谷物加工外，還擴(kuò)展到其他物料的粉碎作業(yè)上。
近代的粉碎機(jī)械是在蒸汽機(jī)和電動(dòng)機(jī)等動(dòng)力機(jī)械逐漸完善和推廣之后相繼創(chuàng)造出來的。1806年出現(xiàn)了用蒸汽機(jī)驅(qū)動(dòng)的輥式破碎機(jī)；1858年，美國(guó)的布萊克發(fā)明了破碎巖石的顎式破碎機(jī)；1878年美國(guó)發(fā)展了具有連續(xù)破碎動(dòng)作的旋回破碎機(jī)，其生產(chǎn)效率高于作間歇破碎動(dòng)作的顎式破碎機(jī)；1895年，美國(guó)的威廉發(fā)明能耗較低的沖擊式破碎機(jī)。
與此同時(shí)，粉磨機(jī)械也有了相應(yīng)的發(fā)展，19世紀(jì)初期出現(xiàn)了用途廣泛的球磨機(jī)；1870年在球磨機(jī)的基礎(chǔ)上，發(fā)展出排料粒度均勻的棒磨機(jī)；1908年又創(chuàng)制出不用研磨介質(zhì)的自磨機(jī)。二十世紀(jì)30～50年代，美國(guó)和德國(guó)相繼研制出輥碗磨煤機(jī)、輥盤磨煤機(jī)等立軸式中速磨煤機(jī)。
這些粉碎機(jī)械的出現(xiàn)，大大提高了粉碎作業(yè)的功效。但是，由于各種物料的粉碎特性互有差異，不同行業(yè)對(duì)產(chǎn)品的粒度要求也彼此不同，于是又先后創(chuàng)制出按不同工作原理進(jìn)行粉碎作業(yè)的多種粉碎機(jī)械，如輪碾機(jī)、振動(dòng)磨、渦輪粉碎機(jī)、氣流粉碎機(jī)、風(fēng)扇磨煤機(jī)、砂磨機(jī)、膠體磨等。
到了70年代初期，已制造出每小時(shí)產(chǎn)量為5000噸、zui大給料直徑達(dá)2000毫米的大型旋回破碎機(jī),和可將物料磨細(xì)到粒度小于0.01微米的膠體磨。
用機(jī)械粉碎固體物料的主要方法有五種，即擠壓、彎曲、劈裂、研磨和沖擊。前四種都是使用靜力，zui后一種則應(yīng)用動(dòng)能。在絕大多數(shù)粉碎機(jī)械中，物料常在兩種以上粉碎方法的作用下被粉碎，例如，在旋回破碎機(jī)中，主要應(yīng)用擠壓、劈裂和彎曲；在球磨機(jī)中，主要應(yīng)用沖擊和研磨。
粉碎方法是根據(jù)物料的物理特性、料塊的大小和所要求的細(xì)化程度來選擇的。對(duì)于堅(jiān)硬物料，應(yīng)采用擠壓、彎曲和劈裂；對(duì)于脆性物料，應(yīng)采用沖擊和劈裂；料塊較大時(shí)，應(yīng)采用劈裂和彎曲；料塊較小或排料粒度要求很小時(shí)，則應(yīng)采用沖擊和研磨。粉碎方法如果選擇不當(dāng)，就會(huì)出現(xiàn)粉碎困難或過度粉碎現(xiàn)象，兩者都會(huì)增大粉碎過程中的能量消耗。
粉碎機(jī)械的分類方法有多種，或按結(jié)構(gòu)形式或按粉碎方法，或按運(yùn)動(dòng)速度，或按受力種類，或按細(xì)化程度來劃分。
粉碎比是指粉碎前后物料粒度的大小變化程度。對(duì)于單臺(tái)粉碎機(jī)械來說，它等于給料的zui大粒度與排料的zui大粒度之比；對(duì)于由多臺(tái)粉碎機(jī)械所組成的粉碎系統(tǒng)來說，它等于zui初給料粒度與zui終排料粒度之比，或等于各單臺(tái)粉碎機(jī)械的粉碎比的連乘積。當(dāng)使用破碎機(jī)械破碎物料時(shí)，粉碎比通常稱為破碎比。
當(dāng)粉碎比要求很大時(shí)，粉碎作業(yè)往往要在由若干臺(tái)粉碎機(jī)械組成的粉碎系統(tǒng)中來完成。物料在這個(gè)系統(tǒng)中經(jīng)過各臺(tái)粉碎機(jī)械，其粒度逐步減小，zui后達(dá)到所要求的粒度。在這種粉碎系統(tǒng)中，每個(gè)階段都應(yīng)選用適當(dāng)?shù)姆鬯闄C(jī)械和粉碎比，在各個(gè)階段之間保持相互配合的生產(chǎn)能力。同時(shí)，為減少過度粉碎以提高粉碎效能和降低能耗，還須在每道粉碎作業(yè)之后進(jìn)行篩分或分級(jí)。
工、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的大量粉碎工作消耗的能量很大，但在粉碎作業(yè)中，輸入粉碎機(jī)械中的能量的絕大部分都轉(zhuǎn)化為熱而由粉碎機(jī)械、循環(huán)空氣和被粉碎的物料等所吸收，直接用于物料粉碎上的卻為量極小：在破碎機(jī)械中，一般不超過10%；在粉磨機(jī)械中，則常不足1%。因此，為了減少能耗，就必須選取適當(dāng)?shù)姆鬯闄C(jī)械、采用正確的操作方法、規(guī)定*的粉碎比和單位時(shí)間內(nèi)的產(chǎn)量。
以一般水泥廠為例，破碎機(jī)械的耗電量約占總耗電量的10%，而其粉磨機(jī)械的耗電量則占60%左右。因此，在粉碎過程中就必須采取降低過度粉碎的措施，以達(dá)到節(jié)能的目的。
粉碎理論主要是研究粉碎過程中能耗與細(xì)化程度之間的關(guān)系。由于粉碎作業(yè)是涉及多種因素的極其復(fù)雜的過程，因此在粉碎理論方面尚無*的統(tǒng)一結(jié)論，而只有三種比較重要的假說，分別是：
德國(guó)的里特林格爾于1867年提出的面積假說，認(rèn)為固體物料粉碎時(shí)，能耗與新產(chǎn)生的表面積成正比；德國(guó)的基克于1885年提出的體積假說，認(rèn)為將幾何形狀相似的同類物料破碎成幾何形狀也相似的產(chǎn)品時(shí)，能耗與被破碎的料塊的體積或重量成正比；美國(guó)的邦德和中國(guó)的王仁東于1952年提出的裂縫假說。
這三種假說在實(shí)用中都有其局限性，面積假說較適用于排料粒度為0.01～1毫米的粉磨作業(yè)，體積假說較適用于排料粒度大于10毫米的粗碎和中碎作業(yè)，而裂縫假說則介于兩者之間，適用于從中碎到粗粉磨作業(yè)的比較廣泛的范圍內(nèi)。