破碎的基础理论

    一、破碎的目的

    用外力克服固体废物质点间的内聚力而使大块固体废物分裂成小块的过程称为破碎；使小块固体废物颗粒分裂成细粉的过程称为磨碎。固体废物破碎的磨碎和磨碎的目的如下：

    (1) 使固体废物的容积减小，便于运输和贮存。

    (2)为固体废物的分选提供所要求的入选粒度，以便有效地回收固体废物中的某种成分。 (3)使固体废物的比表面积增加，提高焚烧、热分解、溶融等作业的稳定性和热效率。

   （4）为固体废物的下一步加工作准备，例如，煤矸石的制砖、制水泥等，都要求把煤石破碎和磨碎到一定粒度以下，以便进一步加工制备使用。

   （5） 对破碎后的生活垃圾进行填埋处置时，压实密度高而均匀，可以加快复土还原。

    (6)防止粗大、锋利的固体废物损坏分选、焚烧和热解等设备。

    二、固体废物的机械强度和破碎方法

    (一)固体废物的机械强度

    固体废物的机械强度是指固体废物抗破碎的阻力。通常用静载下测定的抗压强度、抗拉 强度、抗剪强度和抗弯强度来表示。

    其中抗压强度最大，抗剪强度次之，抗弯强度较小，抗拉开强度最小。一般以固体废物 的抗压强度为标准来衡量。抗压强度大于50MPa者为坚硬固体废物；40—25MPa者为中硬固体 废物；小于25MPa者为软固体废物。 固体废物的机械强度与废物颗粒的粒度有关，粒度小的废物颗粒，其宏观和微观裂缝比 大粒度颗粒要少，因而机械强度较高。

    在实际工程中，鉴于固体废物的硬度在一定程度上反映被破碎的难易程度，因而可以用 废物的硬度表示其可碎性。 众所周知，矿物的硬度可按莫式硬度分为十级，其硬度从小到大排列如下：(1)滑膏：(2)石 膏 ：(3)方解石；(4)萤石；(5)灰石；(6)长石：(7)石英：(8)黄玉石；(9)刚玉；(10)金刚石 。各种固体废物的硬度可通过与这些矿物相比较来确定。

    在需要破碎的废物中，大多数呈现脆性，废物在断裂之前的变形很小。但也有一些需要破碎的废物在常温下呈现较高的可塑性，这些废物用传统的破碎机难以破碎，需要采取特殊实施。例如，废橡胶在压力作用下能产生较大的塑性变形而裂，但可利用其低温变脆的性能而有效地破碎。又如破碎金属切削下来的金属屑，压力只能使其压实成团，但不能碎成小片或小条、粉末，必须采用特制的金属切削破碎机进行有效的破碎。

    (二)破碎方法

    按破碎固体物所用的外力，即消耗能量的形式可公为机械能破碎和非机械能破碎两类方 法。机械能破碎是利用破碎工具(如破碎机的齿板、锤子、球磨机的钢球等)对固体废物施力 而将其破碎的。非机械能破碎是利用电能、热能等对固体废物进行破碎的新方法，如低温破 碎、热力破碎、减压破碎及超声破碎等。

    目前广泛应用的是机械能破碎，主要有压碎、劈碎、折断、磨碎和冲击破碎等方法。

    选择破碎方法时，需视固体废物的机械强度，特别是废物的硬度而定。对坚硬物采用挤 压破碎和冲击破碎十分有效；对脆性废物则采用劈碎、冲击破碎为宜。

    一般破碎机都是由两种或两种以上的破碎方法联合作用对固体废物进行破碎的，例如压 碎和折断、冲击破碎和磨碎。

    三、破碎比、破碎段与破碎流程

    (一)破碎比与破碎段

    在破碎过程中，原废物粒度与破碎后产物粒度的比值称为破碎比。破碎比表示废物粒度在 破碎过程中减小的倍数，即表示废物被破碎的程度。破碎机的能量消耗和处理能力都与破 碎有关。破碎比的计算方法有以下两种：

    1．用废物破碎前的最大粒度(Dmax)与破碎后最大粒度(dmax)的比值来确定破碎比(i) i＝Dmax/dmax

    用该法确定的破碎比称为极限破碎比，在工程设计中常被采用。根据最大块直径来选择 破碎机给料口宽度。

    2.用废物破碎前的平均粒度(Dcp)与破碎后平均粒度(dcp)的比值来确定破碎比(i)

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