1、第 I 页 共 47 页 1 1 引言引言 1.1 背景背景 物料的破碎是许多行业如冶金、矿山、建材、化工、陶瓷筑路等产品生产中不 可缺少的工艺过程。 由于物料的物理性质和结构差异很大,为适应各种物料的要求, 破碎机的品种也是五花八门的。500 吨残阳破碎机是用挤压的方法将废弃的阳极块 或碳棒破碎以再利用的一种破碎机器。1 随着铝电解、电炉炼钢、化工磷硫业和其他电冶金行业的发展，碳素工业已经 成为国民经济中不可缺少的一部分。就以铝电解行业来说，据统计，我国现有大小 铝厂 150 多家，其中年产 10 万吨以上铝厂约 30 家，150 多家铝厂中有 40 多家建 有自用阳极厂（碳素厂） ，阳极总
2、产量约 300 万吨；国内包括铝厂自用阳极厂在内 的阳极厂就有 80 多家，在预焙阳极电解槽中碳阳极是铝电解生产不可或缺的重要 组成部分，每生产一吨铝要消耗 500550的碳阳极。因此，碳阳极各项理化指 标直接影响到电解槽的原铝产量、质量、碳耗和电耗等各项经济指标；电解槽阳极 结构、几何形状、尺寸以及电解生产中的生产管理、电流密度、电流效率、电解生 产技术操作条件等诸多因素都与阳极有关，阳极直接影响着铝电解的正常生产。碳 阳极的过量消耗，不仅会增加铝的生产成本，严重时会影响电解槽正常工作参数， 甚至造成病槽。优质的阳极可使电解过程稳定，取得较好的技术经济指标。为了节 约资源，降低成本，残次阳极
3、的破碎回收利用，已经成了必不可少的环节。 在这种情况下，人工处理阳极残块的弊端显现的越来越突出，用人工破碎的方 法费时费力，两个人耗费一天才能破碎一个阳极碳棒，不仅劳动强度大，而且安全 隐患多效率低下，已极大的制约了生产的发展和规模的扩大。而国外阳极破碎机由 于自动化程度比较高，所以价格上使国内的大部分中小型厂家难以承受。因此结构 比较简单，价格低廉的 500 吨阳极破碎机的研究发展也成了必然的趋势。2 1.2 1.2 破碎理论综述破碎理论综述 （1）早期破碎理论 19 世纪中叶,许多学者就粉碎能耗的关系问题纷纷提出自己的看法，其中最著 名的有雷廷格尔的“面积说” ，基克的“体积说” ，和庞德
4、 第 II 页 共 47 页 的“裂缝说” ，他们的数学表达式可以写成： rdsdA 1 （理论） （1） kdsdA 2 （理论） （2） P F PF100 1 （理论） （3） 而这三大理论的表达式可以统计地由沃克公式表示为 n d dE （4） 当 =1,1.5,2 时，将上式积分,就可以分别得到上述三大理论的表达式。 三大理论表达式右边粒度的表示法“面积说”采用调和平均径； “体积说”采 用加权几何平均径;而“裂缝说”采用 80%所有通过的方孔筛宽的尺寸来表示。他 们采用的粒度都是靠经验确定的。 实际运用中,这三大理论各自仅反映粉碎过程的某一阶段,互不矛盾。对于粗粒 物料的粉碎过程,
5、“体积说”比较接近于实际;对于细粒物料“,面积说”与实际过程 较吻合； “裂缝说”使用于中等粒度的粉料。 （2）层压破碎理论 在上世纪 80 年代,人们在研究单颗粒破碎时发现,在空气中一次破碎的碎片撞 击金属板时明显地产生二次破碎,一次破碎的碎片具有的动能占全部破碎能量的 45%。如能充分利用二次破碎能量则可提高破碎效率。也有人指出,较小的持续负荷 比短时间的强大冲击,更有希望破碎物料。同时在对冲击力与挤压力对颗粒层的破 碎效果进行研究后得出结论:静压粉碎效率为 100%,单次冲击效率为 35%40%。 为 了节约能量,提高粉碎效率,应多用静压粉碎,少用冲击粉碎。如果使大批脆性物料颗 粒受到
6、500以上的压力,就能够由“料层粉碎”节约出可观的能量。基于这两个 认识形成了层压破碎理论,与传统的挤压破碎理论不同,传统的挤压破碎认为石料的 破碎是基于单颗粒发生在颗粒与衬板之间。 层压破碎认为石料颗粒的破碎不仅发生 在颗粒与衬板之间,同时也大量发生在颗粒与颗粒之间。其特征是在破碎室的有效 破碎段形成高密度的多个颗粒层,将充足的破碎功作用于石料颗粒群,在充分发挥层 第 III 页 共 47 页 压破碎的同时充分利用了石料破碎过程中所产生的强大碎片飞动能对相邻石料进 行再破碎,获得极高的破碎率。即便是比较大的排料口间隙也能大量生产细粒产品。 料层石料颗粒之间的相互挤压,实现了选择性破碎,使那些强度低的针、片石料在层 压破碎中首先破碎,故能产生优粒形含量很高的石料产品。 （3）自冲击破碎理论 自冲击破碎理论是上世纪 80 年代初,新西兰公司的布赖恩巴特立和 吉姆麦克唐纳提出的。传
