破碎[資源加工學名詞]

概念

通常粉碎產品的粒度在1—5mm以上的作業稱為破碎（crush;disintegration） 。

脆性材料在打擊或衝擊力的作用下，當達到壓縮強度極限時，試件將沿縱向破壞；如果瞬時卸去作用力，則只產生壓縮性破壞；如果繼續施加外力，則已破壞了的材料將進一步碎裂，這就是破碎。物料在打擊或衝擊作用下，在顆粒內部產生向四方傳播的應力波，並在內部缺陷、裂紋、晶粒界面等處產生應力集中，使物料首先沿這些脆弱面破碎，破碎產品內部微觀裂紋和脆弱面的數目相對地減少了，破碎產品的強度較破碎前的物料的強度高。

粒度特徵

階段		給料最大塊粒度mm	產品最大塊粒度mm	粉碎比
破碎	粗碎	1500～300	350～100	3～15
	中碎	350～100	100～10	3～15
	細碎	100～40	30～5	1～20
磨礦	一段磨礦	30～10	1～0.3	1～100
	二段磨礦	1～0.3		1～100
超細粉碎		0.1～0.075	0.075～0.0001	1～1000
超微粉碎		0.075～0.0001	-0.0001	1～1000

難易程度分類

實踐中常以石英作為標準的中硬礦石，將其可碎性係數定為1，硬礦石的可碎性係數都小於1，而軟礦石則大於1。在礦物加工實踐中，通常按普氏硬度將岩石分為五個等級，以此來表示岩石破碎的難易程度。如表所示：

度等級	σp (kg/cm2)	普氏硬度 係數	可碎性 係數	可磨性 係數	岩石實例
很軟	<200	<2	1.3～1.4	2.00	石膏、石板岩
軟	200～800	2～8	1.1～1.2	1.25～1.4	石灰石、泥灰岩
中硬	800～1600	8～16	1.0	1.0	硫化礦、硬質頁岩
硬	1600～2000	16～20	0.9～0.95	0.85～0.7	鐵礦、硬砂岩
很硬	>2000	>20	0.65～0.75	0.5	硬花崗岩、含鐵石英岩

相關學說

Rittinger的“表面積假說”認為“碎磨過程中所消耗的有用功與表面積成正比，與產品粒度成反比”。這種假說不太符合實際過程。

Kick提出“體積假說”認為：“外力作用於物體時，物體首先發生彈性變形，當外力超過該物體的強度極限時該物體就發生破裂，故破碎物料所需的功與它的體積大小有關”。這種假說適合於解釋物料的粗碎過程。

綜合以上兩種假說Bond推出了“裂紋假說“，他認為：“物料在破碎時外力首先使其在局部發生變形，一旦局部變形超過臨界點時則產生裂口，裂口的形成釋放了物料內的變形能，使裂紋擴展為新的表面。輸入的能量一部分轉化為新生表面積的表面能，與表面積成正比；另一部分變形能因分子摩擦轉化為熱能而耗散，與體積成正比。兩者綜合起來，將物料粉碎所需要的有效能量設定為與體積和表面積的幾何平均值成正比”。該假說接近於符合一般的粉碎過程，長期以來用於指導粉磨工藝和設備的研究，但至今沒有從粉體特性和能量輸入方面作出合理的科學解釋。