粉碎

对固体物料施加外力,使其分裂为尺寸更小的颗粒,一种属于粉体工程单元操作。化工生产所用的固体原料和煤炭,常需粉碎到一定粒径才能使用。例如,在大多数有固体颗粒参与的化学反应过程中,减小颗粒粒径,可增大相际接触表面,提高反应速率。在浸取操作中,减小粒径既可增大相际接触表面,又可缩短物质在颗粒内的扩散距离,提高浸取速率。在陶瓷、水泥、颜料、催化剂生产过程中,为得到均匀的固体混合物,先将各种原料磨成细粉。有些化工产品,必须粉碎到一定粒度,才能合乎用户的需要。可见粉碎在化工生产中具有广泛的用途。

按物料经粉碎后的粒径,粉碎又分为破碎和磨碎。破碎是将块状物料变成粒状物料,磨碎是将粒状物料变成粉状物料。粉碎比又称粉碎度,用以度量粉碎操作的效果。粉碎比i的定义为:

i=D/d

式中Dd分别为物料在粉碎前后的粒径。粉碎比可反映单机操作的结果,也可反映物料经过整个粉碎系统后的粒径变化。后者有时称为总粉碎比。

物料受外力作用而粉碎的机理是复杂的,至今尚无普遍适用的理论。关于粉碎操作的能量消耗,有以下三种基本的假说:

(1)表面积假说。1876年P.R.雷廷格提出,粉碎所需的能量与粉碎后新增加的表面积成正比。

(2)体积假说。1885年F.基克提出,粉碎所需的能量与粉碎比的对数成正比。

(3)裂缝假说。1952年F.C.邦德提出,粉碎所需的能量与粒径的平方根成反比,其表达式为:

公式 符号

式中A为粉碎单位质量物料所需的能量;C为物料性质系数。这是介于前两者间的一种假说。上述各种假说都是按物料粉碎前后粒径的变化考察所需的能量,而未考虑物料在粉碎过程中的运动和能量传递,因此都有局限性。

粉碎操作消耗大量机械能,因此必须遵循“不作过度粉碎”的原则,根据物料的性质、形状、粒径、粉碎比和生产规模等因素,采用干法或湿法操作,设计选用合适的粉碎流程、操作方式和机械设备。

参考文章