选矿知识：物料的性能、强度与易碎性

一、固体物料物性简述

开展粉体工程设计或选择粉体机械、制定粉体工艺时，必须了解固体物料的性能。

物料的性能对破碎机和粉磨机的选型质关重要，物料物性直接影响到物料的粉碎效果、粉碎机械的能耗、粉碎产品的粒度特性、粉碎机械主要粉碎零部件（齿板、锤头、衬板及磨矿介质）的磨耗以及在粉碎时必须采取的特殊措施等。

固体物料的基本性能有以下几个方面.

(一)几何特性

1、物料的颗粒尺寸

2、物料的颗粒形状

3、固体物料的比表面积

4、孔隙度，即颗粒与内部空间的大小

5、空隙度，即颗粒与颗粒之间空间的大小

（二）固体物料的物理性能

1、粉体加工性能

2、粉体流动性能。研究物理的流动、喷流（泄流）及附着性。

3、物理的摩擦性能，研究物料的剥落、磨琢性及物料的内摩擦角、壁面摩擦角等对物料加工的影响。

4、固体物料的其他性能。硬度、颗粒的离析、压缩性、架桥性、密度、安息角、下落角、分散性、团聚性、结块及粘结性、临界湿度及湿含量等。

（三）固体物料化学和电能性

1、固体物料的化学性能包括化学组成、固体物料的分解、吸湿性、腐蚀性、可燃性、毒性及爆炸性等。

2、固体物料的电能性包括导电性、磁性及静电等。

（四）粉碎物料时应注意的物性

在进行物料粉碎设计前，必须取得下列物性数据：物料的松散密度、硬度、处理物料的粒度组成及最大粒度；确定物料是否含有毒性，其粉尘是否有爆炸危险；被处理物料对粉碎机械的粉碎部件的磨琢及腐蚀程度；了解物料的粘结性能。根据以上物料的物性数据及有关性能的选择合适的粉碎机械。

二、物料的强度与易碎性

物料的强度一般表现为粉碎物料的难易程度，也可称为物料的易碎性。同一粉碎机械在相同的操作条件下粉碎不同的物料时，其生产能力是不同的，这说明各种物料的易碎性不同。易碎性与物料的强度、硬度、密度、结构的均匀性、含水量、粘性、裂痕、表面情况以及形状因素有关。而物料的粒度同强度关系更密切，粒度小的物料，其宏观和微关裂缝比大粒度的少，因此强度相对较高。

强度与硬度皆表示对外力的抵抗能力，故强度与硬度都大的物料是较难粉碎的。但是单纯硬度大的物料并不一定很难破碎，因为物料破碎是一块块分裂开来的，故破碎难易的决定因素是物料的强度。而硬度大的物料一定很难粉磨，因为粉磨过程与破碎过程不同，粉磨过程是磨机的工作体在物料表面下不断磨销而生成大量细粉的过程，故而决定粉磨的难易因素是物料的硬度。

常见岩石的抗压强度、韧性和易碎性的数据。普氏硬度系数f也用于物料的分类，f值大致等于抗压强度的百分之一，根据普氏系数f的值将岩石按坚固性分成十级，相应的f值由0.3到20，f值越大，岩石的坚固性也越高。由于天然物料的性质不均匀，同以物料测出的强度数据差异很大。因此在实际工作中测定物料的硬度，物料的硬度在一定程度上反映物料的粉碎难易程度，所以常用物料的硬度表示其易碎性。

物料的抗压强度和韧性的测定方法及物料易碎性试验方法如下.

1、抗压强度的测定

制成高度和直径分别为25~50mm的圆柱体、或边长不小于25mm的立方体（粒度为100~250mm的自然块）的试样，放在材料试验机上测定抗压强度。每块试样测出强度不等，可以反复进行多次并算出其平均值作为物料的抗压强度。

2、物料的韧性试验

制备高度和直径均为25mm的圆柱形试样。将一个具有球形端面的撞杆置于是试样上，用一质量为的重块从一定高度上落下来对撞杆冲击。冲击能量通过陆续增大冲击的高度而增加，其高度每次增加1cm。取试样开始破碎时的冲击高度H（cm），作为物料的韧性。

3、物料易碎性试验

（1）洛氏系数即洛杉矶（Los Angeles）转鼓系数的测定方法。将5000g左右具有适当粒度特性的干试样置于一个缓慢旋转的圆筒内。圆筒的转速为20~33r/min，共旋转500转。然后取出试样，在筛孔为10目的美国标准筛上（筛孔1.68mm）进行筛分。令试样质量为啊（g），筛上产品经冲洗与干燥后的质量为B（ｇ），则

转鼓系数（易碎性）＝Ａ-B/A%

（2）德氏系数即德瓦尔（Deval）转鼓（易碎性）系数测定方法。取5000g左右的试样，大约50粒，试样是从大块物料上用人工凿下来的，令其质量为A（g）。将试样置于其轴线倾斜30°的倾斜圆筒内。圆筒每转一转，物料两次从一端抛向另一端，颗粒与颗粒之间发生摩擦而产生粉末。倾斜圆筒共转10000转。

然后按（1）所述试验相似的方法，取出试样。在10目标准筛撒谎上（筛孔1.68mm）进行筛分，令筛下产品质量的B（g）,则

转鼓系数（易碎性）=B/A×100%

用相对易碎系数来表示物料的易碎性。易碎性是在专用工具内进行试验而得到，易碎性系数则是具体的粉碎机中得到的。对物料的粉磨，磨机是以多种作用力的综合作用来测定磨碎物料的可磨性系数。可磨性系数高表示物料易于磨碎；系数低表示物料磨碎困难。

矿物的硬度按莫氏硬度分为10级，各种物料的硬度如下：

莫氏硬度（级别）                  矿物名称

1                                              滑石      

2                                              石膏      

3                                              方解石    

4                                              萤石      

5                                             磷灰石    

6                                             长石        

7                                             石英        

8                                             黄晶        

9                                             刚玉        

10                                          金刚石    

各种矿物的硬度分类：

最坚硬物料                                   坚硬物料                     中硬物料                          低硬（软）物料

铁燧石                                          花岗岩                         石灰石                             石棉矿              

花岗岩                                          石英岩                         白云石                             石膏矿              

花岗岩砾石                                   铁矿石                         砂岩                                 板石                

暗色岩                                          暗色岩                         泥灰石                             软质石膏石      

刚玉                                             砾石                             岩盐                                 烟煤                

碳化硅                                         玄武岩                         杂有石块的粘土                褐煤                  

石英岩                                         斑麻岩                                                                  粘土                

硬质熟料                                     辉绿岩                                                                                          

烧结镁砂                                     辉长岩                                                                                          

                                                 金属矿石                                                                                        

                                                  矿渣                                                                                              

                                                  电石                                                                                              

                                                 烧结产品                                                                                        

各种硬度的对应关系：

莫氏硬度                 布氏硬度                维氏硬度                 洛氏硬度 （HRC）                 肖氏硬度

5                              285                       300                          28.5                                       42        

6                              524                       609                          56.0                                       73        

7                              620                       800                          63.3                                       86        

8                              ----                       1150                                                                       ---        









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