选矿学
第二篇 筛分、破碎与磨矿
贵州大学矿业学院
庹必阳 讲师
绪 论
自然界蕴藏着极为丰富的矿产资源。选矿就是利用
矿物的物理或物理化学性质的差异，借助各种选矿设备
将矿石中的有用矿物与脉石矿物分离，并达到使有用矿
物相对富集的过程。选矿学是研究矿物分选的学问，是
一门分离、富集、综合利用矿产资源的技术科学。
众所周知，地壳是由岩石组成的，而岩石是矿物的
集合体。矿物就是在地壳中由于自然的物理化学作用或
生物作用所生成的具有固定化学成分和物理性质的天然
化合物或自然元素矿物的种类繁多，在众多的矿物中，
能为人类利用的称有用矿物在当前的技术经济条件下，
人们能够将含有一有用矿物的岩石中的某些组分加以富
集并利用，这类岩石就称为矿石,在矿石中,除有用矿物
外．还含有目前无法富集或尚不能利用的一些矿物．这
些无用的矿物称为脉石。
根据不同的矿石类型和对选矿产品的要求，在实
践中可采用不同的选矿方法。常用的选矿方法有重选
法、磁选法、电选法和浮选法其中浮选法应用最广。
重选法广泛地应用于黑色、有色、稀有金属和煤的分
选；磁选法多用于黑色金属和稀有金属的分选，也可
用于从非金属矿物原料中除去含铁杂质，还可用于净
化生产、生活用水以及重介质选煤中磁铁矿的回收；
电选法用于有色金属矿石和稀有金属矿石、黑色金属
( 铁、锰、铬 )矿石的分选，还用于非金属矿石 ( 如煤
粉、金刚石、石墨、石棉、高岭土和滑石等 )的分选。
除上述常用的四种选矿方法外，还有光电选矿法、化
学选矿法及其他特殊选矿法。各种选矿方法有时单独
使用，有时是几种方法的联合应用。
矿石的选矿处理过程是在选矿厂 ( 选煤厂 )中
完成的。不论选矿厂 ( 选煤厂 )的规模大小，一般
都包括以下三个最基本的工艺过程：
①矿石分选前的准备作业包括原矿 ( 原煤 )的破碎、
筛分、磨矿、分级等工序本过程的目的是使有用矿
物与脉石矿物单体分离，使各种有用矿物相互间单
体解离，此外．这一过程还为下一步的选矿分离创
造适宜的条件。
②分选作业。借助于重选、磁选、电选、浮选和其
他选矿方法将有用矿物同脉石分离，并使有用矿物
相互分离获得最终选矿产品 ( 精矿、尾矿、有时还
产出中矿 )。
③加选后产品的处理作业。包括各种精矿、尾矿产
品的脱水，细粒物料的沉淀浓缩、过滤、干燥和洗
水澄清循环复用等。
1．选矿常用的工艺指标
①品位 —— 是指产品中金属或有用成分的质量与该产
品质量之比，常用百分数表示。通常用 a表示原矿品
位； β 表示精矿品位； θ 表示尾矿品位。
②产率 —— 产品质量与原矿质量之比，叫该产品的产
率，通常以 γ 表示。
③回收率 —— 精矿中有用成分的质量与原矿中该有用
成分质量之比，称为回收率，常用 ε 表示。回收率可
用下式计算：
式中,ε —— 回收率,%；
a—— 原矿品位,%；
β —— 精矿品位,%；
γ —— 精矿产率,%。
%1 0 01 0 0 ?? ????
有用成分回收率是评定分选过程 ( 或作业 )
效率的一个重要指标。回收率越高．表示选矿过
程 ( 或作业 )回收的有用成分越多所以．选矿过
程中应在保证精矿质量的前提下，力求提高有用
成分回收率。
④ 选矿比 —— 原矿质量与精矿质量的比值用它
可以确定获得 1t精矿所需处理原矿石的吨数。常
以 K 表示。
⑤ 富矿比 ( 或富集比 )一一精矿品位与原矿品位
的比值，常用 E表示,E=β/a,它表示精矿中有
用成分的含量比原矿中该有用成分含量增加的倍
数，即选矿过程中有用成分的富集程度。
第一章 碎散物料的粒度组成与粒度分析
1.1 粒度及粒度分析
1.1.1 粒度及其表示方法
破碎筛分、磨碎分级与分选加工的物料均是碎
散物料群体，构成该群体的颗粒大小不一，形状
各异．在技术丘通常引入, 粒度,,, 粒级,,
,粒度组成, 及, 平均粒度, 等概念来描述它们
的特性 —— 粒度特性,
粒度 --描述单一颗粒大小的尺寸称为粒度。
球形或立方体颗粒的粒度即为直径或边长；对于
外形不规则的颗粒，其粒度以三维尺寸 ( 长 a、
宽 b、厚 c)的算术平均值 d=( a十 b＋ c)/3 或几何
平均值表示。
平均粒度 —— 描述物料群的粒度称为平均粒
度。对 d1/d2＜的粒级，即粒度范围较窄的物料群，
其平均粒度 d=( dl+d2 )/2；对于粒度范围较宽的
物料群，通常有数个粒级，要用统计学上求平均
值的方法计算其加权算术平均粒度 ds，或加权几
何平均粒度 dj，或加权调和平均粒度 dt：
式中,γ i是平均粒度为 di的粒级占物料总量的质
量百分率。
注,
i
ii
n
nn dddds ???? ?? ????? ??? ?? ??
1
11
11 11 )( ??? ???? nndddj ??
)( didt i
i??
?
??
1.1.2 粒度分析方法
粒度分析是一种技术操作．它的任务是测定碎散物料的
粒度特性。粒度分析方法有多种，选矿工程中常用的有以下
三种：
1)筛分分析法 —— 此法是利用筛孔大小不同的一系列筛
子对散料筛分,n层筛子可把物料分成 ( n+1)个粒级，各粒级
的上、下限粒度通常就取相应筛子的筛孔尺寸。筛分分析法
广泛用于测定 0.04~100mm 散粒的粒度组成，更大粒度的物料
也可编制更大筛孔的筛子，但对于小粒度的物料，一是制作
相应筛孔的筛子较困难，二是很难筛得充分。一般干筛的分
级粒度最小至 0.1mm。 0.04~100mm 物料须用湿筛。筛分分析
法的特点是设备简单，易于操作，但筛析结果受颗粒形状和
筛分时间的影响较大。
2)水力沉降分析法 —— 此法是利用水力分析
装置，根据不同粒度的颗粒在水介质中沉降速度
不同而分成若于粒级。该法适用于测定 l~75 μm
细粒物料的粒度组成，其特点是不像筛分分析法
那样严格按颗粒几何尺寸分级，而是按沉降速度
分级。因水力沉降过程受颗粒密度和形状的影响，
密度大的小颗粒与密度小的大颗粒有可能进入同
一个粒级。
3)显微镜分析法 —— 此法是利用显微镜观察
微细颗粒的大小和形状，适用于 0.1-50μm 的物
料，可检查分选产品或校正水力沉降分析结果，
也可研究矿石的结构其主要特点是直观。在选煤
生产和选煤研究中，应用最广泛的是筛分分析法
1.2 筛分分析
1.2.1 筛分工具
1.标准筛
标准筛是一套筛孔尺寸大小有一定比例的、
筛孔边长及筛丝直径均按有关标准制造的筛子使
用时将各个筛子按筛孔大小从上至下顺序叠放，
上层筛孔大，下层筛孔小各筛子所处的层位次序
称为筛序。每两个相邻筛子筛孔尺寸的比值称为
筛比。有的标准筛确定一系列筛子中的某个筛子
作为基准筛，简称基筛标准筛都有筛底和筛盖，
分另别用以收集筛下产品和防止物料溅失。
2.非标准筛
非标准筛并非是随意制作的筛子，对某些主要
特征一般都作出规定。如煤炭工业规定筛孔尺寸依
次为 100mm,50mm,25mm,13mm, 6mm, 3mm,
0.5mm,必要时可以增减筛孔尺寸。很显然，标准
筛是用于细物料的筛分，而非标准筛是用于粗物料
的筛分。另外，标准筛的筛框为较小的圆形金属 框，
筛面由铜、不锈钢、尼龙等丝线编织而成，非标准
筛的筛框为较大的长方形木质框 ( 也可用薄钢板焊
接 )，筛面由低碳钢丝编织而成或用薄钢板冲孔而
成。非标准筛的操作通常由人工进行，从粗孔到细
孔逐个使用筛子，当试料中粗粒不多时，宜先用中
等筛孔的筛子，然后分别从中孔到粗孔和从中孔到
细孔逐个使用筛子。
1.2.2 筛分试验
筛分试验按筛分物料粒度的大小分为大筛分与
小筛分，大筛分使用非标准筛，小筛分使用标准筛；
按筛分时是否使用水介质促进筛分的进行又分为干
筛与湿筛。因大粒度物料容易筛分，当试料水分与
含泥量较大时，可以先晾晒，因此，大筛分 一般采
用干筛。对于小筛分，当试料水分与含泥量较小目
要求不甚严格时，可采用干筛，否则宜采用湿筛。
当然．湿筛需要辅以脱水及干燥作业对于湿筛，通
常是将单个的标准筛固定在高频电磁振动器上，手
持振动器将筛子置于水盆中筛分。
1.3 粒度特性曲线和粒度特性方程式
1.3.1 粒度特性曲线
粒度分析的结果除用表格表示外，还可用曲线
表示，称为粒度特性曲线，或粒度分析曲线，它
是以散料粒度组成表为依据绘制的，曲线的横坐
标代表粒度，纵坐标代表产率若纵坐标为粒级产
率，则称为部分粒度特性曲线；若纵坐标为累积
产率，则称为累积粒度特性曲线、如图 1-1-1、图
1-1-2所示。
与部分粒度特性曲线相比，累积粒度特性曲
线在生产考查和流程计算上获得了更为广泛的应
用，它具有如下特点：
1)正、负累积粒度特性曲线是互相对称的，若绘在一张
图纸上，必交于物料产率为 50 ％的点上。
2)正累积粒度特性曲线必交于纵坐标轴上物料产率为
100%的点；负累积粒度特性曲线必交于纵坐标轴上物料
产率为 0的点 ( 坐标原点 )。
累积粒度特性曲线有如下用途：
① 可确定任何指定粒度的相应累积产率；
或由指定的累积产率查得相应的粒度。
② 可求出仟粒级 ( d1-d2)的产率，它等
于粒度 dl 及 d2 所对应的纵坐标的差值。
③ 由曲线的形状可大致判断物料的粒度
组成情况。 对于 正累积的粒度特性曲线，若
曲线向左下角凹进，表明物料中细粒级含量
多；若曲线向右上角凸起，说明粗粒级含量
多；若曲线近似直线，则表示粗、细粒度分
布均匀。
图 1-1-3 是根据表 1-1-3
绘制的半对数累积粒度
特性曲线，因处，故曲
线的左端不能画到粒度
为零处。图 1-1-4 是根据
表 1-1-3 绘制的全对数负
累积粒度特性曲线，因
纵坐标也采用了取对数
处理，曲线已直线化了，
这样便于求出该直线的
斜率和截距，进而将曲
线用数学方程式表示出
来，借此确定颗粒粒度
在物料中的分布规律。
1.3.2粒度特性方程式
粒度特性方程式是研究表述物料群粒度特性的另一种方法，
它是由筛分试验所得数据，经数学方法推理得到的经验公式。
1．高登一安德列耶夫舒曼公式
( 1-1-1)
式中 Y—— 负累积产率；
X—— 与产率 Y 对应的物料粒度；
Xmax一一最大物料粒度，对一定的物料,Xmax是常数；
K—— 与物料性质有关的参数，对一定的物料,K 是常数一
般破碎产物的 K 值常介于 0.7-1.0之间。
式 ( 1-1-l)表明了物料粒度 X 与负累积产率 Y 的函数关系，
在 X 的定义域 ( 0,Xmax)内，给定一个 X 便可求出对应的
Y值。颚式破碎机和圆锥破碎机的产物，其粒度在 0至破碎机
排料口宽度 ( Xmax)的范围内，相应的产率 Xmax基本卜符合
式 ( 1-1-1 )。
第 2章 筛分及筛分机械
2.1 概述
2.1.1 筛分的基本概念
碎散物料通过一层或数层筛面被分成不同粒级的过程称为筛分。在实验
室或试验场地为完成粒度分析而进行的筛分称为试验筛分，在工厂或矿
场为完成生产任务而进行的筛分称为工业筛分，本章的筛分是指工业筛
分。
筛分过程一般是连续的，筛分原料给到筛分机械 ( 简称筛子 )上以后，小
于筛孔尺寸的物料透过筛孔，称为筛下产物；大于筛孔尺寸的物料从筛
面上不断排出，称为筛上产物。在一定条件下，筛上产物中的最小粒度
与筛下产物中的最大粒度，都近似等于筛面的筛孔尺寸，筛孔尺寸可简
单地认为是筛分粒度。在单位时间内给到筛面上的原料的质量称为生产
率，单位是 t / h 。但在选矿或选煤生产中，更习惯称之为处理量、处
理能力或筛子负荷。若在筛分时使用了 n 个筛子 ( 确切讲是 n 层筛面 )，
一般就可得到 ( n 十 l )个产物。在这种情况下，下一层筛分的筛下物
就是下一层筛子的原料。有关筛序、筛面和粒级等概念已在第 1 章定义
过，不再赘述。
2.1.2筛分作业的任务与分类
筛分作业广泛用于选矿厂、选煤厂、筛选厂等，同时也广
泛用于建筑、化工、轻工业部门。按照应用目的和使用场
合的不同，以及筛分作业在生产工艺中担负的任务不同。
筛分作业可分为以下几种。
1.独立筛分
当筛分产品作为最终产品供给用户使用时，称为独立筛分，
如煤、铁矿石和建筑石料的筛分。对于煤炭工业，独立筛
分主要是指筛选厂生产不同粒级商．结煤的筛分。商品煤
的粒级要根据煤质、煤的粒度组成和用户要求，按国家有
关煤炭粒度分级的规定来确定，供动力用煤的粒级见表 1-
2-1，
? 2.准备筛分
? 当筛分是为分选作业提供不同粒级的入选矿物
时，称为准备筛分，如重选及磁选前的矿物筛
分。对于煤炭工业，各种选煤设备都应供给适
宜粒级的原煤。过粗的大块不能分选，过细的
微粒难以回收。另外，原煤粒度对分选效果也
有很大影响，各种选煤方法的分选粒度范围见
表 l-2-2 。
3.预先筛分与检查筛分
当筛分作业和破碎作业配合进行时称为辅助筛
分。若用在破碎前把合格粒级预先筛出叫预先
筛分：若用在破碎后以控制破碎产品的粒度则
叫检查筛分。预先筛分有时也称为准备筛分。
许多情况下，一个筛分作业能同时起预先筛分
和检查筛分的作用，如图 1-2-1 所示
4.脱水筛分
将伴有大量水的碎散物料 ( 如渣浆、泥浆、
矿浆等 )作为筛分原料，以脱除其中液相为目
的的筛分称为脱水筛分。例如湿法选矿或选
煤生产，都需要在水介质中进行，精、尾矿
( 煤 )中含有大量的水，脱水筛分一方面可以
提高产品质量，便于贮存和运输，减少运输
量及解决高寒地区冬季装、卸车的困难，另
一方面可以回收水，以便循环使用。
5.脱泥筛分与脱介筛分
为达到一定的工艺目的，将碎散物料或伴水的碎散物料作
为筛分原料，脱除其中细粒的筛分，称为脱泥筛分或脱介
筛分。例如，在重介质选煤时，为了减轻煤泥对介质系统
的污染，在煤进入重介质分选机前所进行的脱泥筛分；在
跳汰选煤时，为犷降低洗水粘度，提高细粒煤的分选效率，
在煤进入跳汰机前的脱泥筛分；为了减少高灰细泥对重介
质或跳汰精煤的污染所进行的脱泥筛分；在重介质选煤时，
为了回收细粒状的重介质 ( 一 200网目 )所进行的脱介筛分。
在很多情况下，脱水、脱泥和脱介筛分的工艺作用是兼而
有之的，而筛分作业却只有个为了使筛分更加充分，应经
常向筛面上施加喷淋水冲洗。用于脱水、脱泥、脱介的筛
分机，在工艺上常称为脱水筛、脱泥筛、脱介筛。
6.选择性筛分
通常，筛分是将碎散物料按几何尺寸 ( 粒度 )进行
分离的，但在某些情况下，筛分可将散料按质量
分离，如选矿或选煤生产中按品位或灰分分离，
这种筛分称为选择性筛分。例如，一些铁精矿再
磨循环中的细粒筛分就有选择性筛分的作用，通
过细筛能提高铁精矿品位；在以含黄铁矿一为主
的高硫煤中，硫分大部分集中在大块煤内，通过
筛分可将硫分除去；在某些煤矿，块煤灰分与末
煤灰分不同，通过筛分可降低某一筛分产品的灰
分；很多种煤块的脆性比混杂其中的矸石块脆性
大，用滚筒碎选机边破碎边筛分，就能使低灰分
的筛下物和高灰分的筛上物分离。
2.1.3 筛分机械的类型及其主要特点
筛分机械俗称筛子筛子的种类繁多，一般按
筛面的结构形式和运动形式，将其分为以下
七种类型。
1．固定筛
2．滚筒筛
3．振动筛
4．其他筛分机
2.2 筛分过程
碎散物料的筛分过程，可以看做由两个阶段组
成：一是小于筛孔尺寸的细颗粒通过粗颗粒所
组成的物料层到达筛面，简称穿层或分层；二
是细颗粒透过筛孔成为筛下物，简称透筛，同
时粗颗粒也排出筛面成为筛上物。为此，物料
和筛面之间必须存在相对运动，使粗粒层经常
处于松散状态，便于细颗粒穿过粗颗粒之间的
空隙，促使细颗粒透筛。同时对筛面上的物料
层必须有一定的输送能力。
筛分过程本是一个由颗粒群体参与的错综复杂
过程，但是为了便于分析问题，经常以单个颗
粒为研究对象来分析其透筛过程
2.2.1 颗粒透筛的概率
假定直径为 d 的单个球形颗粒在重力作用下向水平布置
的筛面自由落下，筛丝直径为 a,方形筛孔的边长为
L( L≥d ),如图 1-2-3 所示。
如果颗粒能够透过筛孔，则必
须是球形颗粒的中心位于图中
的阴影面积 ( L-d)2 之内，否则，
它将碰到筛丝被弹回。而整个
过程 ( 可称为事件 A )发生在面
积 (L + a ) 2 之内。不难想像，
颗粒透过筛孔的概率 P( A ) ( 又
称或然率 )与面积 ( L-d)2成正比，
与面积 (L + a ) 2成反比，即：
( l -2-1 )
2.2.2 倾斜筛面的筛分粒度
相对水平面倾斜安装的筛面称为倾斜筛面，筛面与水平面
的夹角称为筛面倾角。倾角的大小与筛子的生产率和筛分效率
有密切的关系，倾角大，料层在筛面上向前运动的速度就快，
生产率就大；但这样使物料在筛面上停留的时间缩短，减少了
颗粒透筛机会，降低了筛分效果。
2.2.3 颗粒平行于筛面运动时的速度
颗粒平行于筛
面运动时的速度是
指相对速度。产生
这种相对速度的缘
由可能是物料运动
而筛面不动，如固
定筛；也可能是物
料不怎么运动而主
要是筛面运动，如
滚筒筛和摇动筛。
2.2.4 筛分顺序
? 碎散物料筛分产物的级别超过两种时，分出物料的顺序由
筛面的安装位置来决定。筛分流程可以分为：由粗到细的
流程，由细到粗的流程以及联合流程。
? 这种流程的优点是：
? 1) 筛面的磨损较小，虽然全部物料及其中的最大块加到
筛孔最大的筛面上，但这个筛面往往由钢棒组成，不易磨
损，并可保护下面的细孔筛网；
? 2) 细级别的物料筛分效率较高，因为加到细孔筛面上的
物料数量较少；
? 3)粗级别的物料在筛分过程中的破碎现象较少，因为粗级
别的物料很快地从筛分过程中分出，这一点对煤的筛分具
有重要意义；
? 4)由于筛面是多层重叠的，所以筛分装置的布置比较紧凑。
2.2.5 筛分效果
? 1 筛分效率
? 筛分效率是评价筛分过程进行的完全程度的技术指标。筛
分效率由计算。
2．平均分配误差
? 平均分配误差按式计算
3．总错配物含量
2.2.6 筛分过程动力学
? 筛分过程动力学主要研究筛分过程中，筛分
效率与筛分时间的关系。在碎散物料的筛分过程
中，普遍存在这样一种规律：筛分刚开始，易筛
粒就很快透筛，随后是难筛粒缓慢透筛，到筛分
结束时，几乎没有颗粒透筛。显然，如果把整个
筛分时间分成若干等份．那么每一等份内所得到
的筛下物的量是不同的，而且是时间越靠后筛下
量越少。
? 对于一定的筛分作业，筛分原料中小于筛分
粒度的物料的质量是常量，它不随筛分时间，变
化；筛下产物的质量是变量．它的初值为零，随
着时间的增长而增长，直到筛分结束为止。因此，
筛分效率是时间的函数。
设 dw是在时间微元量山内所产出的筛下物微元质量，则
dw/dt 代表单位时间内筛下物的产量，称为筛下物产出速
率，它与筛面上料层中小于筛分粒度的物料的质量、成正
比
dw kw
dt
??
当筛分时间相同 ( t1=t2)、筛子负荷分别为 Q1和 Q2 时，
相应的筛分效率为 η1 和 η2,代入式 ( 1-2-18)得
2
21 2 1
2 1 21
1
1 ( 1 )
( 1 )
1
n
n
n
a
Q
Q a
?
? ??
???
?
? ?
??
?
?
? 筛分效率与筛分时间及筛子负荷的关系
2.2.7 影响筛分过程的因素
1 入筛原料性质的影响
1)含水率一一物料的含水率又称湿度或水分。水分对某种
物料的筛分过程的具体影响，只能根据试验结果判断。筛分
效率与物料湿度的关系见图
? 2)含泥量－一如果物料含有易结团的混合物 ( 如粘土等 )，
即使在水分含量很少时，筛分也可能发生困难。因为粘土
物料在筛分中会粘结成团，使细泥混入筛上产物中；除此
以外，粘上也很容易堵塞筛孔。
? 粘土质物料和粘性物料，只能在某些特殊情况下用筛孔较
大的筛面进行筛分。筛分粘性矿石时，必须采用特殊的措
施这些措施包括：湿法筛分 ( 即向沿筛面运动的物料上喷
水 )；筛分前预先脱泥；对筛分原料进行烘干。用电热筛
面筛分潮湿且有粘性的矿石，能得到很好的效果。
? 在湿法筛分中，筛子的生产能力比干法筛分时高几倍：提
高的倍数与筛孔尺寸有关。湿法筛分所消耗的水量，取决
于应该排到筛下产物中的粘土混合物、细泥和尘粒的性质
与数量，一般情况下，每 lm3 原料耗水 1.5 m3左右。如
果工艺过程的条件容许进行湿法筛分，从生产厂房的防尘
条件来看，湿筛比干筛更易于被人采用。在许多场合下，
特别是筛分含砂较多的矿石时，为了减少尘埃飞扬，改善
厂房卫生条件，通常使矿石保持定的水分 ( 4%-6%)。
3)粒度特性 —— 影响筛分过程的粒度特性主要是
指原料中含有对筛分过程有特定意义的各种粒级物
料的含量。
? 4)密度特性 —— 当物料中所有颗粒都是同一密度
时，一般对筛分没有影响。但是当物料中粗、细
颗粒存在密度差时，情形就大不样。若粗粒密度
小，细粒密度大，则容易筛分。比如对 -50mm 破
碎级煤与 -200网目磨碎级铁矿粉的混合物的筛分，
或从稻谷粒中筛出混入的细砂等，这是由于粗料
层的阻碍作用相对较小，而细粒级的穿层及透筛
作用却比较大。相反，若粗粒密度大，细粒密度
小，比如含有较多粗粒级歼石的煤，筛分就相对
困难。
2.筛子性能的影响
? 1) 筛面运动形式 —— 筛面运动形式关系到筛上物
料层的松散度及需要透筛的细物料相对筛面运动
的速度、方向、频率等，因而对分层、透筛过程
均有影响。 摇动筛上的物料主要是沿筛面方向滑动，在
筛面法向的速度分量较小，不利于细粒透筛几种典型筛子
的筛分效率大致如表 1-2-5 所示。表 1-2-5 不同运动特性筛面的筛分效果
筛面运
动形式
固定不
动
筒形转
动
摇动 振动
筛分效
率 /%
50-60 60 70-80 ≥90
2)筛面结构参数
筛面宽度与长度 —— 一般情况下，筛面宽度决定筛子的处理
能力，筛面越宽，处理能力就越大；筛面长度决定筛子的筛
分效率，筛面越长，效率就越高对于振动筛，增加宽度常受
到筛框结构强度的限制。通常，宽度越大，筛框的寿命就越
短。目前，我国筛宽一般在 2.5m 以内，而有的国家筛宽达
5.5m。
常见的筛孔形状有圆形、方形和长方形三种，依次以
直径、边长和短边长来表示筛孔的尺寸。当三种筛子
具有相同的筛孔尺寸时，筛下产物的粒度上限却不相
同。筛下产物的最大粒度按下式计算：
dmax=kL ( 1-2-
21)
式中 dmax—— 筛下产物最大粒度；
L—— 筛孔尺寸；
k—— 系数，见表 1-2-6。
3．操作条件的影响
对一定的筛子和筛分原料而言，操作条件
主要是指给料的数量和质量。前者即筛子
负荷，通常以 t/( 台 ·h)或 t/(m2·h)为单
位，它与筛分效率的关系在前面已经论述；
后者是指应保持连续和均匀地向筛子给料，
其中均匀性既包括在任意瞬时的筛子负荷
都应相等，也包括物料是沿整个筛面宽度
上给进。此外，及时清理和维修筛面，也
有利于筛分操作。
2.3 筛分机械
2.3.1 惯性振动筛的基本组成与工作原理惯性
振动筛一般简称为振动筛，工作时的强迫力由安装在筛箱上
的’赓胜激振器产生，因此而得名。
1．圆振动筛
圆振动筛的基本组成与工作原理如图 1-2-12 所示。
单轴惯性激振器 3 通过一对轴承被安装在筛箱 1 上，并连同
筛箱一起由弹簧组 2 吊挂在承重梁上。当电动机 5 通过传动
装置 4 带动激振器轴转动时 ( 角速度动，因轴上装有偏距为 )
一的不平衡质块 m 。，故产生方向随时间改变的离心惯性力
m0rw2；又由于弹簧的弹性支承作用，使整个振动体 M ( 包括
筛箱、激振器和筛上物料 )被迫振动一一旋转圆运动，其速度
与方向和激振器转动的速度与方向相同；圆运动轨迹为 A
( 通常称为振幅 )，筛体的圆运动也产生离心惯性力力 Maw2。
对于超共振系统 ( 振动频率 f=w/2π 远大于整个振动系统的共
振频率 f0=w0/2π,后面章节中讲述 )，
对于超共振系统 ( 振动频率 f=w/2π 远大于整个振动
系统的共振频率 f0=w0/2π,后面章节中讲述 )，弹簧
恢复力较小，可以忽略不计，而且振动体圆运动
( 位移、速度、加速度 )滞后激振器旋转运动 ( 位移、
速度、加速度 )约 π 相位，即筛体惯性力滞后激振力
约 π 相位。例如当筛体从平衡位置向上运动到极限
位置时，激振力向下；反之，当筛体从平衡位置向
下运动到极限位置时，激振力向上。因此整个振动
系统的合内力近于零，即 mrw2=-Maw2，或 mr=-
MA( m=2m0，负号表示二力方向相反 )。将振动体和
不平衡质块分别缩微成质点 M 及 m,并投影到个
平行于筛箱侧板的平面上，二质点由无重系杆相连，
这样可以较为生动地体会筛机振动时力的平衡状态，
如图 1-2-12 所示。
2．直线振动筛
直线振动筛的基本组成与工作原理如图 l-2-
13 所示。
双轴惯性激振器 3 差不多就是两个单轴惯性
激振器，装在两根激振轴端部的一对惰齿轮使
它们强迫地联系起来。当电动机 5 通过传动
装置 4 带动其中一根激振轴转动时，另一根
激振轴也同步但异向转动。两根激振轴所产生
的离心惯性力在 x-x 方向总是完全抵消,Fx=0；
而在 y-y 方向总是完全叠加：
Fy=2mrw2coswt(m=2m0)。为达到此目的，一种
常见的情形是两根激振轴的不平衡质块 m,
偏距 r都相同，而且由一对惰齿轮所确定的各
不平衡质块的初相位也相同。
3,双电机驱动的直线振动筛及其自同步原理
单电机驱动的直线振动筛是由单个电机驱动，两根激振轴之
间必须采用一对惰齿轮强迫联系。双电机驱动的直线振动筛，
两根激振轴之间无齿轮对联系，各轴分别由一台电动机驱动，
两个轴系是相对自由的，如图 1-2-14 所示。
自同步原理可用下面
的方法解释。假设在
筛机启动中，两根激
振轴存在相位差，它
们产生的激振力此时
不能按希望的那样叠
加或抵消，产生附加
力△ F,如图 1-2-
15 所示。
2.3.2 振动筛的主要部件
1．筛箱
(l )筛框
把筛面固定在筛框里就构成了筛箱，筛框是用型钢
组合起来的结构件，对它的基本要求是具有较大的
整体刚度和抗疲劳强度如图 1-2-16 所示
(2) 筛面
对筛面的基本要求是：有足够的机械强度、最大的
开孔率、筛孔不易堵塞。所谓开孔率，是指筛孔总
面积与整个筛面面积之比。常见的筛面有筛蓖、筛
板、筛网、筛片和筛布等几种。按材质可分为金属
和非金属两种。
① 筛蓖 —— 筛蓖是由平行排列的具有一定断面形状
的一组蓖条直接固定在筛框横梁上而构成的筛面，因
此又称为蓖条筛面或棒条筛面。常见的蓖条的形状如
图 1-2-17 所示。
晒蓖的蓖条较粗、强度及刚度均较大，故各蓖条间不设
置横向构件，因此，工作面平滑。对筛上物料的移动阻
力很小，块料不容易卜塞。筛蓖的开孔率一般为 50％ -
60%,主要用于固定筛和重型振动筛，对来自矿山的大
块物料作大于 50 mm ( 个别情况下可小至 25 mm )的
粗筛分。蓖条在多数情况下是与筛框的各横梁固接，但
有时只在一端与筛框固接，另一端呈悬臂状。当物料给
到筛蓖上时．由于物料的冲力及蓖条的弹性，使各蓖条
产生不同的上下颤动，从而使物料松散并有助于排出筛
上物，避免物料卡塞在筛缝中。这种情况仅限于作固定
筛使用。如图 1-2-18 (a)所示。
② 筛板 —— 筛板是用 A3,16Mn,16MnCr 等材料的钢板
经钻孔或冲孔等加工方法制作的种筛面。筛板的厚度 h
一般是 5-12 mm,筛孔尺寸 D 越大，板厚 h 也应相应
增大，以保证其足够的强度。但筛板太厚会增加重量，还
会增加细粒物料透筛的阻力，通常按公式 h=0.625D 确定。
常用的孔形是圆形，个别情况下也采用方形。为了使筛板
有足够的强度而且开孔率尽可能大，圆形筛孔几乎总是作
菱形排列，如图 1-2-19 (a)所示。
钢丝的材质有低碳钢、弹簧钢或不锈钢等几种。筛分磨蚀性小的物料可选
用低碳钢丝．筛分磨蚀性大的物料应选用高碳钢丝或弹簧钢丝，在腐蚀性
兼磨蚀性较大的场合应选用不锈钢丝。网丝直径选择必须兼顾筛面载荷、
寿命及开孔率等要求。表 1-2-7 列出美国有关协会对网丝直径制定的标准。
④ 筛片－一筛片是用圆形金属丝 ( 常用牌号为
1Cr18Ni9Ti 的钢丝 )冷压成梯形、三角形或其他上宽下窄
断面的筛条后，再经焊接或螺栓联接而成的筛面，如图
1-2-21 所示。
(3 )筛面在筛框上的固定
筛面在筛框上的固定广泛采用螺栓连接。对于筛蓖，常将
各蓖条逐根地紧固在筛框上，对于其他整体式筛面在纵向
边、横向边和中部分别采用不同的固定方法，见图 1-2-
22 。
2.惯性激振器
(1) 单轴激振器
按偏心质量的配置方式，单轴激振器分为偏质轮
式、偏质轴式、偏质轮轴式和偏质块式四种。其
中偏质轮轴式是偏质轮与偏质轴的复合形式，其
结构见图 1-2-23 转轴 1 是一根偏质轴，其中
部具有偏心质量，轴的两端分别装有偏质轮 2,3，
两轮上均装有配重 7 。偏质轮 3 同时也是传动
带轮。偏质轴上的偏心质量与偏质轮上的配重共
同构成激振器的不平衡重 m。因激振力 F=mrw2，
故增减配重即可改变激振力大小。如果激振器是
用于自定中心式圆振动筛，则两偏质轮的孔心还
要相对轮缘的几何中心有一个偏距 r。
有一对圆柱滚子轴承 4,并通过轴承座 5
和紧定套 6,用螺栓固定在筛框的一块侧板
上。另一块侧板上也装有同样的半激振器，
两半激振器的阶梯轴用中间轴联接。滚柱轴
承的承载能力高，但没有自动调心的能力。
为了适应两侧板间距较大、两轴承座孔不能
很好对中这一特点，中间轴与两阶梯轴之间
采用挠性联轴器。各种单轴激振器的特点比
较见表 1-2-8。
(2 )双轴激振器
双轴激振器基本上就是两个或两组单轴激振器的组合，
按照偏心质量分配方式分类的单轴激振器，都可组合
成对应的双轴激振器。偏质轴式直线振动筛双轴激振
器见图 1-2-25。
按激振器的外形．实质卜是按转轴的长短和
整体的与筛箱装、拆的方便程度，双轴激振
器又可分为筒式激振器和箱式激振器，上述
激振器均可归属于筒式激振器。箱式激振器
见图 1-2-26,其中整体式和剖分式激振器的
特点比较见表 1-2-9。
(3)振动电机
振动电机是把电动机和激振器合二为一的通用
机电产品，用于包括振动筛在内的多种振动机
械，其结构见图 1-2-27。
3.传动装置
振动筛的传动装置有带传动、挠性联轴器传动和联合传
动三种。 V 形带传动功率大、效率高，被广泛采用；常
用的挠性联轴器有万向联轴器和瓣形轮胎联轴器两种，
其中后者的挠性件用输送带制作，取材容易、维修方便、
造价低，故应用更为广泛，其结构如图 1-2-28 所示；
联合传动装置包括 V 形带、挠性联轴器和传动轴，如图
1-2-29 所示传动装置的比较见表 1-2-10。
2.2.3 振动筛的典型产品
1.DD型,ZD型,DS型,ZS型
振动筛
这些振动筛是我国六七
十年代的产品，主要用于煤
炭行业，其中圆振动筛场用
于分级，直线振动筛常用于
脱水和脱介，许多用户至今
仍在使用。其结构分别见图
1-2-30,1-2-31,1-2-32、
1-2-33；其型号意义为：
2.YK型,ZKX型,ZKB
型,ZKS型振动筛
这些振叫筛是我国八
九十年代的产品，可
以说它们基本上是对
以往振动筛在结构方
面优化后的结果，主
要用于选煤、选矿生
产，其中圆振动筛常
用于预先筛分，直线
振动筛常用于脱水和
脱介。其结构分别见
图 1-2-34,1-2-35、
1-2-36,1-2-37；其
型号编制不太规范，
一般意义为：
YK 型振动筛是简单惯性式 ( 不定中心式 )振动筛，
采用联合传动装置。 ZKX 型振动筛，有的安装
两个激振器，有的安装一个。对于前者，两激振
器之间并无中间轴联接，也不采用联合传动装置，
而是两皮带轮对面布置，均由电动机 ( 位于筛箱
上部 )上的主动带轮驱动。这种单独的带传动与
联合传动相比较，可减小整个筛机的横向尺寸。
ZKB 型振动筛采用无齿轮双轴激振器及相应的双
电机驱动方式。这从根本上解决了齿轮对的工作
条件非常恶劣、必须用稀油润滑、油液容易泄漏
和发热等问题。 ZKS 型振动筛采用单电机驱动，
虽然两根激振轴之间通过齿轮箱强迫联系，但是
齿轮箱并不参加筛箱振动，是固定安装的，而且
两根激振轴的初相位相差 90o，同时振动方向角
取 45o，如图 1-2-38 所示。
ZKS 型振动筛是水平双轴椭圆
振动筛，只是因为椭圆的长、
短轴之比较大，近乎直线，故
按直线振动筛使用。该筛机的
另一个特点是启动转矩比直线
振动筛小，如图 1-2-39 所示。
3,GS 型概率筛,ZD型等厚筛、
GDS 型概率等厚筛
这些振动筛是我国七八十年代
的产品，主要用于中等粒度的
煤炭或矿物的干法筛分，其结
构分别见图 1-2-40,1-2-41、
1-2-42；各型号意义为：
20世纪 50年代初，瑞典的 F．莫根森
利用统计学方法，深入研究了碎散物
料在振动筛面上的透筛概率，建立了
包括物料粒度、筛孔与筛丝尺寸、筛
面倾角、物料入筛角、透筛概率等参
量的关联式，以及包括筛面层数、筛
面长度、透筛概率、分配量等参量的
分配方程，提出了概率筛分法。以概
率筛分法为基础设计的振动筛称为概
率筛或莫根森筛。与其他振动筛比较，
概率筛的特点为,① 在结构方面，筛
面长度短，倾角大，层数多，筛孔尺
寸与筛分粒度的比值大； ② 在运动参
数方面，筛箱的振幅小，振频高，振
动方向角大； ③ 在筛分性能方面，单
位筛面面积的处理能力大，抗堵孔能
力强，属于近似筛分 ( 筛下物的限上率
较高 )。
2.2.4 干法细筛
当原料的水分、粘性物及细颗粒的含量均较高时，
一般的惯性振动筛按较小的筛分粒度进行干法筛分时常
发生筛孔被堵塞的现象。为此，人们研制了各种干法细
筛，这些筛子的结构原理新颖，效果显著，但结构一般
较复杂 。
1.旋转概率筛
旋转概率筛工作时
不振动，只转
动．筛缝比筛分粒
度大得多，具有显
著的概率筛分效应，
故称为旋转概率筛
其结构原理如图 l-
2-43 所示。
旋转概率筛主要由给料、筛分和排料 3 个运动系统
构成，分别由 3 台电动机驱动。如图 1-2-43 所示，
给料系统主要由入料槽 1,旋转轴套 18,给料盘
2,给料螺旋 4 和驱动装置 3 组成。物料经入料
溜槽给到低速旋转的给料盘上，在给料螺旋的配合
下沿给料盘径向朝外移动，到达边缘时靠重力自由
落下，呈环状物料带进入下面的筛盘 5,实现连续
给料。
2.立式圆筒筛
立式圆筒筛的
结构原理如图
l-2-45所示。
立式圆柱形筛筒 5 的上部通过径向筛条装有给料圆盘
3,给料圆盘的周边与筛筒的内表面有一定间隙，以便
使筛分原料漏下；筛筒的中部或下部装有, 米, 字形支
撑架，筛筒通过安装在, 米, 字架中心和给料盘中心的
一对轴承 10 支承在立置的曲轴 4 的偏心轴径处。曲
轴的上部齿轮通过行星齿轮与装在给料盘上的内齿圈
( 三者构成减速器 2 )联系；曲轴的上端和下端各装有
一个轴承 12，并通过轴承座支承在机壳 6 上。
当电动机通过传动带驱动曲轴转动时，带动筛筒绕 O一
O 轴线作水平面的高速圆运动，同时，由行星齿轮减速
器带动给料盘和筛筒绕其几何轴线 ( O1一 O1线 )低速转
动，即筛筒的运动是复合运动。为平衡筛筒作圆运动时
所产生的离心惯性力，在曲轴上装有配重 8 。
3,变幅筛
变幅筛的结构原理如图 1-2-47 所示。
4.弛张筛
弛张筛的结构原理如图 1-2-48 所示。
弛张筛是双质量振动系统，采用聚氨酚橡胶筛
面，支承筛面的任意两根相邻横梁都分别属十
两个振动质体，其中一个质体是筛箱，另一个
质体是配重。当两质体相差二相位振动时，任
意两根相邻横梁时而靠近，时而远离，弹性筛
面也相应时而松弛，时而张紧，即筛面随筛箱
作牵连运动的同时，还相对筛箱作相对运动。
这种弛张运动不仅使筛孔不断产生变形，而且
大大增加了筛面的振动强度，从而有效地克服
了筛孔堵塞现象，显著提高了筛机处理能力。
因筛箱的振动强度并不大，故机械强度容易保
证，但筛面的振动强度较大且反复变形，故筛
面寿命较低。
5.无振动离心筛
无振动离心筛的结构原理如图 1-2-49所示。
第 3章 破碎及破碎机械
3.1 概述
破碎是在外力作用下使大块物料变成小块物料的
过程。它是用外力 ( 包括人力、机械力、电力、
化学能、原子能或其他方法等 )施加于被破碎的
物料上，克服物料分子间的内聚力，使大块物料
分裂成若干小块的过程。破碎与磨碎在使用的方
法及产物粒度上有所不同，破碎产物的粒度较大，
而磨碎产物的粒度细小。
3.1.1 破碎作业在选煤厂和选矿厂中的
作用
破碎作业在选煤厂和选矿厂生产中都占有重要
地位。然而，由于选煤厂和选矿厂在所破碎物
料的物理机械性能和破碎产品粒度要求方面存
在较大区别，两者在破碎机选型等方面有明显
差异。
破碎作业在选煤厂和选矿厂生产中的作用主要
有以下几方面：
1）满足选煤机械和选矿机械对入选物料最大入
选粒度的要求例如，我国入选原煤粒度一般在
50mm以下，而从煤矿运来的原煤最大粒度可达
300 mm,所以，应对大块原煤进行破碎；井下
和露天开采的矿石的粒度分别可达 600mm 与
1500mm,也需破碎。
6.琴弦筛
琴弦筛实际上是采用琴弦筛蓖作为筛面的
惯性振动筛。当入料粒度较小 ( 如＜
50mm ) 时，可采用一层筛面，当入料粒
度较大时，为了减少筛面的负荷，延长其
使用寿命，常在琴弦筛面的上方再设置一
层比较坚固的其他筛面。琴弦筛的筛框结
构、激振器的类型、运动轨迹等并无专门
特征，目前已有多种产品，许多厂、矿把
原有的振动筛改换成琴弦筛面，取得了较
好的工艺效果。
3.1.2 破碎作业的分类
破碎作业按其在选矿 (煤 )上艺中的作用不同可分
为：准备破碎 ( 分选前 )；最终破碎 (分选后 )。
破碎作业按破碎产物的粒度不同分为：粗碎、中
碎、细碎与粉碎，见表 1-3-1。
破碎作业按其所消耗的能量形式不同分为：机械
能破碎，即用机械力破碎物料；非机械能破碎，
即应用电能、热能等进行破碎。选煤厂和选矿厂
主要是采用机械能破碎。机械能破碎有五种基本
方式 (图 1-3-1 )：
① 挤压破碎 [ 图 1-3-1 (a) ]—— 物料在两个工作
面之间受到缓慢增大的压力作用而破碎。这种
方法大多用于脆性、坚硬物料的粗碎。
② 劈裂破碎 [图 l-3-l(b)]—— 用一个尖棱 ( 或平面 )
和一个带有尖棱的工作表面挤压矿石时，矿石
将沿压力作用线的方向劈裂。劈裂的原因是由
于劈裂平面仁的拉应力达到或超过矿石拉伸强
度极限。由于矿石的拉伸强度极限比抗压强度
极限小很多，因此，在其他条件相同情况下，
劈裂破碎比挤压破碎所需的压力小。
③ 折断破碎 [图 1-3-1 ( c )]一一矿石受弯曲作用
而破碎。被破碎的矿石被视为承受集中载荷的
两支点梁或多支点梁。当矿石内的弯曲应力达
到矿石的弯曲强度时，矿石即被折断。
④ 研磨破碎 [图 1-3-1 (d)]—— 矿石与运动的
工作面之间存在相对运动而受一定的压力和剪
切力作用。当剪切应力达到矿石的剪切强度时，
矿石即被粉碎。研磨破碎多产生细粒，效率低、
能量消耗大。这种方法多用于小块物料的细磨。
⑤ 冲击破碎 [图 1-3-1 (e)]—— 物料受到足够
大的瞬时冲击力而破碎，其破碎效率高、破碎
比大、能量消耗少。这种方法主要用于脆性物
料的破碎。
3.1.3 与破碎相关的矿石性质及破碎方法的选择
矿石的破碎方法主要根据矿石的物理机械性质、矿石块
的尺寸和所要求的破碎比来选择。
矿石破碎过程中所表现出来的抵抗外力的强度大小，称
为矿石破碎的难易程度。它是衡量矿石可碎性的标准，
主要取决于矿石的结构特性和矿物的结晶形态。矿物晶
格间的作用力越大，硬度就越大，也就越难破碎。矿石
或矿物的结构具有某些缺陷、裂隙时，往往首先易在该
部位破裂。
影响矿石破碎难易程度的最主要因素是矿石的硬度。它
是指矿石抵抗其他物质压入或刻画的能力。矿石的硬度
等级有多种分类方法。
选矿工业常引用可碎性系数定量地衡量矿物机械强
度对破碎的影响，其表示方法如下：
ε=Q1/Q0
(1-3-1 )
式中 ε —— 物料的可碎性系数；
Q1—— 某破碎机破碎中硬矿石的处理能力；
Q0一一同一破碎机在同样条件下破碎指定矿石的处
理能力。
中硬矿石通常用石英代表，其可碎性系数与可磨性
系数均为 1 。若矿石硬度大，则可碎性系数与可磨
性系数均小于 1,表示破碎机对其处理能力小于
对中硬矿石的处理能力；反之，矿石硬度小，可碎
性系数与可磨性系数大于 1,破碎机对其处理能
力则较大。选矿上常用矿石的极限抗压强度氏，、
普氏硬度系数 f (f=σb/10),可碎性系数及可磨性
系数表示矿石的硬度，如表 1-3-2 所示。
按普氏硬度系数 f可将矿石分为 10 级,f 值由 0.3
到 20,见表 1-3-3 。显然,f 值越大，矿石越坚
固，也越难破碎。从表中可以看出，无烟煤的普氏硬
度系数 f=2,烟煤的普氏硬度系数 f=1-1.5。
各种矿石的物理机械性质见表 1-3-4。
应当指出，矿石的力学性质是不均匀的。不
同矿物集合体之间的结合力比同种矿物内部
的结合力要小；在同样的矿物集合体内，晶
体面上的结合力比晶体内部的要小。再加上
形成矿物的不连续性与不均匀性，以及开采
时对矿物受力形成的裂纹的影响。一般来说，
随着物料粒度的减小，以上提到的引起矿物
强度降低的因素也减少，故细矿粒的强度较
高，也就是矿粒愈细愈难磨碎。
3.1.4 破碎比及破碎产物的粒度特性
max
max
Di d?
在破碎过程中，，叹料粒度与产物粒度的
比值叫做破碎比。它表征了物料破碎的程度。
破碎的能量消耗和处理能力均与破碎比有关。
破碎比通常由入料最大颗粒直径 (Dmax)与产
物最大颗粒直径 (dmax)的比值来确定，即：
( 1-3-2 )
在选煤实践中，由式 (1-3-2)确定的破碎比并不能准确地描述
破碎过程。因为粒度特性相同的物料经破碎后，虽然产物中的
最大粒度是一样的，但破碎后粒度特性未必相同，如图 1-3-2
所示。
若由式 (1-3-2 )计算破碎比，图中所示两个破碎过程的破碎比
相同，但凹形曲线 2 的产物要比凸形曲线 1 的产物含更多的
细颗粒，所以完成曲线 2 所示的破碎要比完成曲线 1 所示的
破碎消耗更多的能量。为使破碎比能更准确地表小破碎与能耗
的关系，应寻求另一种破碎比的计算方法。即：
(1-3-3)
式中,—— 根据粒度特性计算出的原料与产物的加权平均直径，
mm；
,—— 原料和产物的各粒级产率 ( 按筛分分析 ),%；
D,d—— 原料和产物各粒级的算术或几何平均直径,mm。
为了鉴定破碎机的破碎效果和检查破碎产品的质量，必须确定
它们的产品粒度组成和粒度特性曲线。确定混合物料的粒度组
成，通常采用筛分分析的方法 ( 简称筛析 )进行筛析时，从被
筛析的物料中称出适量的试样。试样称好后置于一套标准筛的
第一层筛面上并用盖封闭，然后放在振筛器上进行筛分，筛分
的时间一般为 10-15min 。筛好后将各层筛上物料分别进行称
量，然后以试样的总质量分别除各个粒级的质量，即可得到每
一粒级相应的产率，以百分数表示。根据筛析的结果，可以做
出原矿、破碎产品和磨碎产品的粒度特性曲线。粒度特性曲线
表示产率和物料粒度之间的关系。这种曲线的绘制方法很多，
随研究的目的而定。通常是以直角坐标的横轴表示筛孔尺寸与
原矿最大粒度之比，或者是筛孔尺寸与破碎机排矿口之比，或
者是筛孔尺寸与磨碎产品的最大粒度之比；纵轴表示每一层筛
上物料质量累积百分数，简称筛上量累积产率 ( % )。利用各
种矿样的筛析数据，可以做出图 1-3-3到图 l-3-8 的粒度特性
曲线。
从图 1-3-3 到图 1-3-8表示的粒度特
性曲线中可以看出，难碎性矿石的
粒度特性曲线 l 都是凸形曲线，这
表明矿石中粗粒级物料占多数；中
等可碎性矿石的粒度特性曲线 2 都
近似于直线，这表明各种粒级所占
的产率大致相等；易碎性矿石中粒
度特性曲线 3 都是凹形曲线，这表
明矿石中细粒级物料占多数。根据
图中的粒度特性曲线，可以比较各
种矿石的破碎难易程度，检查破碎
机的工作情况，比较各种破碎机的
破碎效果。
3.1.5 选煤厂常用的破碎工艺流程
煤矿运到选煤厂的原煤的最大粒度可
达 300 mm 。我国目前主要采用跳汰
与重介质选煤，一般入选粒度小于
50 mm，所以应对入选原煤进行破碎，
使其粒度小于最大允许入选粒度。为
满足这一粒度要求，有两种常用破碎
系统，一种是带有准备筛分的开路系
统，如图 1-3-9(a) ；另一种是带有
检查筛分的闭路系统，如图 1-3-
9(b)。
闭路破碎系统的优点是能保证产品粒
度小于规定尺寸；缺点是设备较多，
流程复杂，破碎机的负荷量应考虑检
查筛分的筛上物料量。
3.1.6 破碎效果评定方法
选煤厂中，无论哪一种破碎作业都应该满足以下两方
面要求：
1)破碎产品达到规定粒度，或排料中大于规定粒度的
煤块尽可能少,
2)尽量避免过粉碎，即排料中过细的煤粒含量要少。
因为过粉碎产品的含量多，会给分选作业带来困难，
降低精煤产率，同时增加煤泥量，加大煤泥回收和洗
水澄清设备的负荷。过粉碎还将加快设备的磨损和增
加无谓的功耗，所以应尽量避免。
3.2 破碎基本理论
破碎理论是研究矿石在破碎过程中能量消耗与哪
些因素有关，并确定外力破碎矿石时所做的功的
学说，也叫破碎的功耗学说虽然人类使用破碎工
具已有上千年的历史，但是，提出破碎理论还是
19 世纪的事情。在选矿厂中,40％ -60％的动力
消耗是在破碎和磨碎作业中，这必然引起人们的
关注。
物料块破碎是沿最脆弱的断面裂开的。这些脆弱
断面在物料块被破碎后就不存在了，所以在物料
破碎过程中，脆弱点和脆弱面逐渐消失。随着物
料粒度的减小，物料变得越来越坚固。因而，破
碎较小的物料时，消耗的能量就较多。破碎物料
块所消耗的功，一部分使被破碎的物料变形，并
以热的形式散失于周围空间；另一部分则用于形
成新表面，变成固体的自由表面能。
3.2.1 面积假说
破碎理论的面积假说是由德国学者 P,R,雷廷格 (P,
R,Rittinger)于 1867 年提出的，这是最旱的系统
的破碎理论。事实上，物料表面上的质点与其内部
的质点不同，物料表面相邻的质点不能使其平衡，
故物料表面存在着不饱和能。破碎过程使物料增加
新的表面，为此雷廷格认为：物料破碎时，外力做
的功用于产生新表面，即破碎功耗与破碎过程中物
料新生成表面的面积成正比，或内力的单元功 dA1与
物料的破断面的面积增量 dS成正比。即：
dA1=K1dS
(1-3-8 )
式中 K1－一比例系数,
3.2.2体积假说
破碎的体积假说是由俄国学者吉尔皮切夫与德国学者基克
各自独立提出的。体积假说认为：将几何形状相似的同类
物料破碎成几何形状也相似的产品时，其破碎功耗与被破
碎物料块的体积或质量成正比，或内力的单元功 dA2与
破碎物料块的变形体积的微量 dV 成正比。即：
(1-3-14)
式中 K2—— 比例系数。
破碎 Q m3 物料时的单元功：
(1-3-15)
破碎 Q m3 物料所需之功：
(1-3-16)
式中，。
物料块平均直径的计算公式为：； (1-3-17)
由式 (1-3-16)可见．根据体积假说，破碎功只与破碎比有
关根据体积假说和按照虎克定律，
3.2.3 裂缝假说
裂缝假说是由 F, C,榜德 ( F, C, Bond )在整理了破
碎与磨碎的经验资料后，于 1952 年提出的介于面积假说
和体积假说之间的一种破碎理论。裂缝假说认为破碎矿石
时，外力首先使物料块产生变形，外力超过强度极限以后，
物料块就产生裂缝而破碎成许多小块。榜德提出的个计算
破碎功耗的公式为：
(1-3-20)
式中 W— 将单位质量物料从粒度为 F 破碎到粒度为 P时所
而能量；
F— 80％的入料所能通过的方形筛孔宽；
P－ 80 ％的排料所能通过的方形筛孔宽；
W— 功指数。
Wi是理论上不限定的粒度破碎到 80％可以通过 100μm 筛
孔宽 ( 或 65％可以通过 200网目筛孔宽 )时所需的功，它
在一定程度上表示物料粉碎的难易程度，即可碎性或可磨
性。
1110 iWW PF????????
3.2.4 破碎理论的评述
以上所介绍的三种破碎理论都有局限性和误差．导出的公
式还不能完全用于定量计算，因为在计算破碎功的绝对值
时，比例系数为未知数。这些公式只能用于破碎和磨碎过
程的定性研究要准确地选择破碎机和磨矿机的电动机功率，
必须在理论计算的基础上广泛地利用实验资料三种假说都
从某个角度解释了破碎的某一阶段。面积假说只注意了新
生表面积所需要的能量，而忽视了物料破碎前先出现变形
和实际中物料又是非均质的。体积假说只考虑了破碎时的
变形能，没有考虑到新生表面积的增加，同样具有片面性。
裂缝假说是介于面积假说与体积假说之间，提出破碎功耗
与 D5/2之成正比，但没有充足的理论根据，而且由于它是
根据实际资料整理出的经验公式，所以具有一定的适用范
围。根据试验研究证实：
粗碎时新生表面积不多，体积假说较为准确，裂缝假说
结果不可靠；细碎时 (破碎到 10μm 以下时 )裂缝假说
求得的数据过小，此时新生表面积增加，表面能是主要
的，面积假说较为准确；在粗碎与细碎之间的广泛范围
内，裂缝假说比较适用，因为榜德的经验公式是根据一
般破碎设备得出结论，所以在中等破碎比情况下与它大
致相符。各假说在适合各自的粒度范围内与实际情况的
误差不大，因而在应用时，应正确加以选择。其中，裂
缝假说较有实际意义与应用价值因为面积假说及体积假
说公式中的 K1与 K2分别表示单位表面积与单位体积变
形所需的分离为与变形功，这在目前无法确定，故这两
个公式的应用受到限制，只能在矿石性质相同的情况下
消去比例系数而作一些相对计算分析，定性地说明一些
问题。裂缝假说使用的是破碎的净功耗，公式中的各项
均是可测定的，故具有广泛的实用价值榜德公式可应用
于以下几个方面：
① 计算破碎、磨碎功耗在测出功指数 Wi 的情
况下，可以计算各种粒度范围内的破碎磨碎
功耗。
② 选择破碎或磨碎机械测出矿石的功指数 Wi，
可以计算设计条件下的需用功率，从需用功
率的容量上选择破碎或磨碎机械。
③ 比较不同破碎设备的工作效率一如两台破
碎机消耗的功率相同，但产品粒度不同，分
别计算出其操作功指数，就可以看出哪一台
破碎机的效率高。
破碎过程是复杂的，三个假说均有许多因素
未加考虑，因此，即使在各自适用的范围内，
其结果也只是近似的，还须用实际资料加以
校核。
3 破碎机械
破碎机械已在越来越多的行业中得到广泛应用。
随着科学技术的发展，各种新型、高效的破碎设
备正在逐渐出现并开始应用在工业中应用的破碎
设备种类繁多，其分类方法也有多种。按照使用
的粒度范围可将破碎设备分为破碎机与磨碎机两
大类。两者的根本区别是：破碎机的破碎部件在
工作中不直接接触，破碎面之间总有一间隙，破
碎物料就夹在这些间隙中；而磨碎机的工作部件
( 或介质 )相互接触，工作时可能被物料隔开。另
外，破碎机比磨碎机的产物粒度大。
破碎机可按工作原理和结构特征划分为：颚式
破碎机、圆锥破碎机、辊式破碎机和冲击式破
碎机。图 1-3-10 为主要类型破碎和磨碎设备的
原理示意图。磨碎设备将在下章中讲述。
3.3.1 颚式破碎机
颚式破碎机 (出现于 1885年 )俗称, 老虎口,,是
历史悠久的破碎机之一，至今仍是破碎硬物料最
有效的设备。它具有结构简单、工作可靠、使用
和维护方便等优点，在冶金、建筑、交通及化工
等工业部门中得到广泛应用。选矿厂常用颚式破
碎机。在选煤厂，若原煤混有较多矸石与黄铁矿，
或将矸石破碎作为沸腾炉的燃料时，采用颚式破
碎机比较合适。
颚式破碎机的规格以给料口宽度 B 和长度 L来表
示，即 B× L ( mm )。通常按给料口的宽度 B 的
大小把颚式破碎机分为三类：大型颚式破碎机
( B≥600 mm ) ；中型颚式破碎机 ( 300≤B ＜
600 mm ) ；小型颚式破碎机 (B＜ 300 mm )。国
产颚式破碎机的技术特征见表 l-3-5。
1,简单摆动颚式破碎机
图 1-3-11为国产 1500× 2100型简单摆动颚式破碎
机的构造图。图中固定颚板 1 又是机架的前壁，
可动颚板 2 悬挂在悬挂轴 11上，两块颚板上均镶
有破碎齿板 3 和 4 。在垂直连杆 7 的下部装有
前、后肘板 8 和 9 。当传动飞轮 5 带动偏心轴
6 旋转时，垂直连杆作上下运动。当连杆向上运
动时，肘板 8 推动可动颚板 2 向固定颚板 1 靠
近，后肘板 9 一端支承在肘板支座 10上，另一
端则支承在调节楔块 16 的肘板座中。此时，在
固定颚板 1 和可动颚板 2 以及侧衬板构成的破
碎腔内的物料即被破碎。当连杆向下运动时，可
动颚板退到起始位置，破碎产物经排料口自动排
出 。
2,复杂摆动颚式破碎机
复杂摆动颚式破碎机的结构如图 1-3-12 所示。比较图 1-3-11
和图 l-3-12 可知，复杂摆动颚式破碎机较简单摆动颚式破碎
机少了一根可动颚板的悬挂轴；可动颚板与连杆合为一个部件，
没有垂直连杆；肘板也只有一块。可见，复摆式破碎机的构造
比简摆式破碎机的构造简单。但可动颚板达动却复杂了，当破
碎机工作时，飞轮 8 带动偏心轴 6 转动，由于偏心轴的偏心
作用，悬挂在它卜边的可动颚板 2 在肘板，的制约下，相对于
固定颚板往复地做一种复合摆动运动实际［，复摆式可动颚板
的运动相当于简摆式破碎机中垂直连杆的运动。当可动颚板 2
靠近固定颚板 3 时，物料被破碎。在破碎过程中，当可动颗被
推向前方时，拉杆 l 之未端的弹簧 13即受压缩，由于弹簧企图
恢复原状，因此可以帮助可动颚板后退至原来位置水平拉杆的
作用还在于阻止当可动颚板作返回运动时肘板 9 不致脱落。
3.3.2 圆锥破碎机和旋回破碎机
圆锥破碎机和旋回破碎机都是连续工作的破碎机械。它们
是借助于旋摆运动的圆锥面，周期地靠近固定锥面，使夹
于两个锥面间的物料受到挤压和弯曲来达到破碎目的的。
旋回破碎机和圆锥破碎机的结构及工作原理示意图见图 1-
3-10(b )、图 1-3-14 和图 1-3-15。
1.旋回破碎机
旋回破碎机主要由机架、活动圆锥、固定圆锥、
主轴、大小伞轮和偏心套筒等组成。活动圆锥
的主轴支承在横梁上面的固定悬挂点 A中，主
轴厂部置于偏心套筒内。偏心套筒转动时，使
锥体绕中轴连续地偏心旋回运动。活动圆锥靠
近固定圆锥时，矿石受到挤压而破碎；离开时，
破碎产品靠自重经排矿口排出。
3.3.3 辊式破碎机
辊式破碎机基本结构与工作原理见图 1-3-10(c)
和图 1-3-16。辊式破碎机的工作部分是两个相对
回转的辊子辊子表面可以带齿牙，称为齿辊式破
碎机
1.齿辊破碎机的构造
图 1-3-17 为双齿辊破碎机的结构图。它由对
同步反向回转的齿辊、机架及传动机构等部
件组成。
机架 1 由型钢焊接而成，固定齿辊 2 安装在
机架的固定轴承 3上可动齿辊 4 安装在可动
轴承 5 上，可动轴承可以在固定于机架上的
轴承座 6 上滑动，利用弹簧 7 将可动轴承压
紧。电动机通过皮带轮 8 和传动齿轮 9, l0
使固定齿辊转动，利用连动齿轮对 11 使固定
齿辊和可动齿辊相对回转。
单齿辊破碎机的结构如图 1-3-18所示。其工作原
理是：大块煤给到破碎板和齿辊中间，当齿辊作
逆时针回转时，大块煤在破碎腔上部被长齿轧碎，
破碎后的煤块继续落在破碎腔的卜部，进步被齿
辊轧碎，破碎产物从下部排出。
2.齿辊破碎机的特征及其比较
国产齿辊式破碎机的技术特征见表 1-3-6。
为了满足大破碎比的要求，美国雷克斯诺德
(Rexnord )公司研制了四齿辊破碎机。图 1-3-19
为该公司生产的冈拉克 (T, J, Gundlach ) 8030破
碎机的结构简图实际上，它是将两个双齿辊破碎机
串联起来。前一个破碎机的排料是后一个破碎机的
入料。其特点是破碎比大，可 24，入料最大尺寸为
48 英寸 ( 约合 1220 mm ),由于把初碎与二次破
碎合二为一，一台破碎机即可满足各种粒度要求的
破碎 8030 破碎机的齿辊长度为 80 英寸 (约合
2030mm ),直径为 30 英寸 ( 约合 760 mm ),分
上段和下段两部分。上段齿辊的辊齿类似鹰嘴式，
长齿与短齿配合布置，长齿比短齿高 2 英寸 ( 约合
50 mm ) ；下段齿辊的辊齿形式可根据物料的性质
和破碎要求采取不同的齿形。
3.3.4 冲击式破碎机
冲击式破碎机 [见图 1-3-10 (d )]扫可分为锤式破碎机和
反击式破碎机。冲击式破碎机有一个高速旋转的转子，
上面装有冲击锤当物料进入破碎机后，被高速旋转的锤
子击碎或从高速旋转的转子获得能量，高速抛向破碎机
壁或特设的硬板而被击碎两种破碎机的破碎方式都是冲
击破碎，所不同的是在反击式破碎机中．物料受到更多
次的反复冲击而破碎，具有高频冲击的特点。两种破碎
机的破碎比都很大．适合于破碎脆性软物料。
1.锤式破碎机
锤式破碎机是利用高速回转锤子的打击作用而
进行破碎的。如图 1-3-21 所示，工作时，铰接
的锤头高速回转，对给入的大块物料进行打击，
并使其抛向机体内壁的承击板上，在承击板上
物料进一步冲击破碎后，落到下向的蓖条上，
粒度合格的产物从蓖条缝隙中排出，蓖条上的
物料继续被锤头打击、挤压或研磨，直至全部
透过蓖条为 止。锤式破碎机适用于破碎脆性物
料，可将煤破碎到 3-13mm以下，而且保证产物
中不混入过大粒度的颗粒，故在选煤厂中多用
于中煤的中碎和细碎作业。
2.反击式破碎机
反击式破碎机的基本结构如图 1-3-
22所示。它与锤式破碎机的仁要区
别为：
① 反击式破碎机有反击板和较大
的破碎胶．物料的破碎不仅靠锤头
的冲击，更主要的是利用物料与反
击板或物料与物料之间的反复冲击；
② 反击式破碎机的锤头固定地安
装在转子上，破碎时能充分利用整
个转子的能量，有利于破碎大块物
料；
③ 反击式破碎机底部没有蓖条，
产物粒度由反击板与锤头间的问隙
决定，所以能够避免破碎湿物料时
堵塞蓖条的现象
3.3.5 滚筒碎选机
滚筒碎选机又称选择性破碎机。它在工作过程中
具有破碎和筛分两种作用，并能达到分选的目的。
早在 l904 年，人们就开始使用滚筒碎选机，目
前仍在许多国家的选煤厂中得到应用。
1.滚筒碎选机的构造
国内外使用的听有滚筒碎选机的结构基本
类似，都是由滚筒、支承装置、传动装置
和机架四部分组成。
1）滚筒 —— 我国使用的带预筛段的滚筒碎
选机结构如图 1-3-25所示。滚筒由滚圈、型
钢组合梁、筛板和提升板组成。
2）支承装置 —— 滚筒碎选机的支承装置是两对固定在工
字钢机架上的托辊，其中一对托辊间的距离可以调整．如
图 1-3-26 所示。调节调整螺杆，可使两托辊的轴间即变
小或变大，从而使筒体轴线与水平面的夹角增大或缩小。
3） 传动装置 —— 滚筒碎选机有以下三种基本的传动形式。
摩擦传动：筒体侧边的两个托辊是主传动摩擦轮，由电动
机通过减速器及一长轴带动，主传动摩擦轮与滚筒两端的
滚圈接触，靠摩擦力带动滚筒旋转；
齿轮传动：电动机通过减速器带动小齿轮，小齿轮与装在
滚筒上的大齿圈啮合，使滚筒转动；
链轮传动：电动机通过减速器带动小链轮，通过链条再带
动固定在滚筒上的大链轮，使筒体一起转动。以上三种传
动方式，以摩擦传动方式较为简单，易于加工制造。齿轮
传动运转可靠，但齿轮 (尤其是大齿圈 )加工制造较为困难。
国内使用的滚筒碎选机有摩擦传动和齿轮传动两种方式 。
2.滚筒碎选机的应用
滚筒碎选机工作时，预筛段对原煤进行准
备筛分；对不带预筛段的碎选机，可在给
料槽上装一段固定筛，将末煤筛出随着滚
筒转动，给入的煤块被提升板提起，转到
一定角度，煤块被撞击而破碎，并透筛排
出，而未被破碎的大块矸石、金属杂物及
木块等，则经筛上从排料漏斗排出。
我国选煤厂自行设计和制造的两种滚筒碎
选机技术特征见表 1-3-11 。
第 4 章磨矿及磨矿机械
4.l 概述
磨 矿作业是矿石破碎过程的继续，是分选前准备作业的重要
组成部分。磨矿作业不仅于选矿工业，而且在建筑、化学和
电力等工业部门中亦广泛应用。
除处理某些砂矿以外的所有选矿厂，几乎都有磨矿作业在选
矿工业中，当有用矿物在矿石中呈细粒嵌布时，为了能把脉
石从矿石中除去，并把各种有用矿物相互分开，必须将矿石
磨细至 0.1-0.3 mm,甚至有时磨至 0.05-0.074 mm 以下。
磨矿细度与选矿指标有着密切的关系。在一定程度上，有用
矿物的回收率随着磨矿细度的减小而增加。因此，适当减小
矿石的磨碎细度能提高有用矿物的回收率和产量。磨矿所消
耗的动力占选矿厂动力总消耗的 30％以上。因此，磨矿作
业在选矿工艺流程中占有很重要的地位。
4.l 概述
磨矿作业是矿石破碎过程的继续，是分选前准备
作业的重要组成部分。磨矿作业不仅于选矿工业，
而且在建筑、化学和电力等工业部门中亦广泛应
用。
除处理某些砂矿以外的所有选矿厂，几乎都有磨
矿作业在选矿工业中，当有用矿物在矿石中呈细
粒嵌布时，为了能把脉石从矿石中除去，并把各
种有用矿物相互分开，必须将矿石磨细至 0.1-
0.3 mm,甚至有时磨至 0.05-0.074 mm 以下。
磨矿细度与选矿指标有着密切的关系。在一定程
度上，有用矿物的回收率随着磨矿细度的减小而
增加。因此，适当减小矿石的磨碎细度能提高有
用矿物的回收率和产量。磨矿所消耗的动力占选
矿厂动力总消耗的 30％以上。因此，磨矿作业
在选矿工艺流程中占有很重要的地位。
磨矿机的分类如图 1-4-2 所示。按照排矿方法
不同，常用的磨矿机可以分为中心排矿磨矿机
[(见图 1-4-2 (a),(b),(c)]和格子排矿磨矿
机 [(见图 1-4-2 (d)]两种。
目前，选煤厂主要采用
格子型球磨机和溢流型
球磨机。如图 1-4-3
(a)所示的磨矿和分级
工艺联合的流程叫闭路
磨矿，它可以提高磨矿
效率。与磨矿机配合使
用的常用分级设备有螺
旋分级机、水力旋流器
等。球磨机的排矿不进
入分级设备，直接进入
下一作业的称为开路磨
矿 〔 如图 l-4-3(b)〕 。
4.2磨矿作用及磨矿条件的
确定
4.2.1磨矿机对矿石的磨矿作用
在磨矿过程中，磨矿机以一定转速旋转，
处在筒体内的研磨介质由于旋转时产生
离心力，致使它与简体之间产生定摩擦
力。摩擦力使研磨介质随着筒体旋转，
井到达一定的高度。当研磨介质的自身
重力 (实际上是重力的向心分力 )大于离
心力时，研磨介质就脱离筒体抛射下落，
从而击碎矿石同时，在磨矿机转动过程
中，研磨介质还会有滑动现象，对矿石
产生研磨作用。所以，矿石在研磨介质
产生的冲击力和研磨力联合作用下得到
粉碎，如图 1-4-4 所示。
4.2.2磨矿机磨矿条件的确定
磨矿机的工作参数包括临界转速、工作转速、装球质量和所
需功率等。要合理而经济地选择磨矿机的这些工作参数，提
高磨矿效率 ( 每小时单位功耗处理的矿石量 )和生产率，就必
须研究磨矿机工作时研磨介质在筒体内的运动规律。
1.研磨介质在磨矿机内的运动规律
研磨介质在磨矿机中的运动状态与筒体转速及筒体衬板的摩
擦系数有关。研磨介质在筒体中的运动状态基本上有三种
( 图 1-4-5 )。
2.主要工作参数的确定
(l)临界转速与磨矿机转速
当磨矿机筒体的转速达到某一数值时，作
用在研磨介质仁的离心力等于研磨介质的
重力，研磨介质开始随筒体一起回转，这
时的磨矿机转速叫临界转速。我们可以通
过研磨介质的受力分析来求得磨矿机的临
界转速。磨矿机筒体内研磨介质的受力情
况如图 1-4-6 所示。设质量为 m、重量为
G 的研磨介质一一钢球对筒壁的正压力为
N,钢球以速度 v随筒体一起旋转而受到
的离心力为 F,钢球不下落 ( 也就是钢
球不离开筒壁 )的条件是：
2c o s c o s 0vN F G m m g
R??? ? ? ? ?
2 c o svm m gR ??
将
30
Rnv ?? 代入 (1-4-2 )，整理后可得
30 c osn
R ??钢球不脱离筒壁的临界条件是 N=0，即
30 c osn
R ??
30
Ln R?
4 2,4
Ln D?
式中 D—— 筒体直径,m。
如果以式 (1-4-5)计算的临界转速为 100%，则一般球磨机的转速
率大约在 76％ -86%之间即球磨机的工作转速可按下式取值,(1-
4-6)
(4)球磨机结构参数
① 筒体直径影响球磨机的处理能力一一球磨机的处理能力与
筒体直径的 2.5-2.6次方成正比。
② 筒体长度影响球磨机处理能力和产品细度 —— 球磨机的处
理能力与筒体长度成正比；筒体短，磨矿产品粒度粗；筒体长，
磨矿产品粒度细而功耗大。长度与直径之比常为 0.75 -2 。
③ 衬板形状影响处理能力 —— 不平滑衬板的处理能力比平滑
衬板的处理能力大；过厚的衬板会降低球磨机的有效容积，也
降低球磨机的处理能力；衬板被磨损后，筒体直径加大，钢球
充填率显得偏低，使处理能力减小，故应适当增加装球量。
(5)球磨机工作条件的确定
球磨机研磨介质的性质、充填率以及矿浆浓度等因
素均对磨矿效果影响较大。
① 研磨介质的性质 —— 在其他条件不变时，研磨
介质密度愈大，球磨机的功耗与处理能力也愈高。
一般选用钢球或铸铁球作为研磨介质。给矿中有粗
细不等的各个粒度级别，就应配备不同直径的钢球，
各种钢球的质量比例应与物料粒度特性相适应。装
一种钢球的磨矿效果不如装多种钢球的磨矿效果理
想。对粒度范围宽的一段磨矿，一般装 6-7 种钢
球。直径小个数多时，研磨面积大，但每个钢球的
打击力小；直径大个数少时，研磨面积小，但每个
钢球的打击力大。粗粒宜用大钢球，细粒宜用小钢
球。钢球直径 D可按下式计算,(mm)
(1-4-11) 2 5,4Dd?
25.4Dd?
式中 d—— 按 80%过筛计的物料最大粒度,mm。
② 钢球的充填率－一装球过多时，中心部分钢球只
作蠕动，不能有效工作。充填率 φ可根据图 1-4-7按下
式计算：
50 127 bD? ????????
式中 φ—— 钢球充填率,%；
D－一磨机筒体内径,mm；
b—— 介质表面到筒体中心距离,mm。
球磨机中钢球的充填率一般为 40％ -50％。
③ 矿浆浓度 —— 通常用矿浆中矿石的质量百分数表
示，球磨机一般取其排矿浓度。矿浆浓度对磨矿效
果影响很大矿浆浓时，粘性大，矿粒易粘在介质上，
矿浆流动慢，被磨时间长，但对介质缓冲效应大，
削弱打击力；矿浆稀时，情况则相反。处理粒度粗、
硬度大以及密度大的矿石应用较浓的矿浆；处理粒
度细、硬度小及密度小的矿石应用较稀的矿浆对中
等转速的球磨机而言，粗磨矿 (产品粒度 0.15mm 以
上 )或磨密度大的矿石，矿浆浓度较大，约 75%-80%；
细磨矿 (产品粒度 0.074-0.1mm)或磨密度较小的矿石，
矿浆浓度较低，约 65%-75%。
6) 功率
球磨机在抛落工作状态下所需全部有用功率为：
2, 5 4 4 6160.6 78 9( 1 ) ( 1 )
3N D L K K?
??? ? ? ? ? ???
??
式中 D—— 筒体内径,m；
L—— 筒体长度,m；
δ —— 介质的堆密度,t/m3；
Ψ —— 磨矿机的转速率,%；
K—— 系数 (K=R1/R),R为向体内半径,m； R1为最内
层钢球至筒体中心的距离,m。
若已知规格为 D1× L1球磨机的有用功率为 Nl，规格
为 D2× L2球磨机的有用功率为 N2，则：
2, 5
22
212, 5
11
DL
NN
DL
?
球磨机有用功率是使介质运动而发生磨矿作用的功率，约为总功
率的 75％ -80-％。
(7) 磨矿机的处理能力
由于磨矿机生产能力的影响因素很多，而且变化大，因此，
目前还很难用理论公式来计算它的生产能力。一般都是根
据, 模拟方法, 来计算磨矿机的生产能力。根据实际生产
的磨矿机在接近最优越的工作条件下工作时的资料，再结
合磨矿机的型式和尺寸、矿石的可磨性、给矿及产品粒度
等因素加以校正。磨矿机生产能力的计算一般按新形成级
别的方法进行此方法一般采用 -0.074mm(-200网目 )作计算
级别。
设计的磨矿机生产能力可按下列公式计算：
21
VqQ
??? ?
(t/h) (1-4-15)
式中 V—— 设计的磨矿机有效容积,m3；
β2—— 产品中小于 0.074mm级别含量,%；
β1—— 给矿中小于 0.074mm级别含量,%；
q—— 按新形成级别 (-0.074m)计算的单位生产能力，
t/(m3·h)。
q值由试验确定，或采用矿石性质类似、设备及工作条件相同的
生产指标。当没有试验数据与生产指标时，可按下列公式计算：
q=q0K1K2K3K4 (l-4-16)
式中 q—— 磨矿机按新形成 (-0.074mm)级别计算的实际单位生产
能力,t/(m3·h)；
K1—— 矿石可磨性系数，可用实验方法确定磨矿机研磨设计规
定处理的矿石与研磨供比较用的矿石 (即现场目前处理的矿石 )
时，按新形成级别计算的生产率之比，就是系数 K1,K1也可按
表 1-3-2 选取；
K2－一磨矿机型式校正系数 (表 1-4-1)；
K3—— 磨矿机型式校正系数,0.511
3 22DbK Db
???? ???
??
其中,Dl和 D2为设计和目前工作的磨矿机的直径,m； b1和
b2为设计的和目前工作的磨矿机衬板厚度,m；
K4—— 给矿和产品粒度系数，。其中,m1和 m2是设计
与生产的给矿和产品粒度按新形成 (-0.074mm)级别计
算的相对生产能力。 m1和 m2值见表 1-4-2。
β1 和 β2 应按实际资料计算；若无实际资料，可按
表 1-4-3 和表 1-4-4选取。
4.3 磨矿机械
4.3.1磨矿机的构造
前面所述的球磨机、棒磨机和砾磨机之间仅是某些
部件不同，它们的结构基本上相同。
1.球磨机
Φ2700 × 3600格子型球磨机如图 1-4-8 所示。格子
型球磨机由以下 6 部分组成：筒体部、给矿部、排
矿部、轴承部、传动部和润滑系统。
为了提高衬板的使用寿命，国内外正在发展和使用橡胶衬板。橡
胶衬板具有寿命长 ( 比钢衬板的寿命长 3-4倍 )、重量轻、安装简便、
更换工作安全、工作噪音小等优点。衬板的表面形状应该使钢球
与衬板表面的相对滑动量最少，这不仅可以增加衬板的使用寿命，
而且可以降低功率消耗。所以，衬板的表面形状对磨矿效率的影
响很大通常，细磨矿时，采用细棱边或完全光滑的衬板；粗磨矿
时，则采用带棱的衬板。衬板具有很多不同的断面形状，如图 1-
4-9 所示。图中,(a),(b)和 (c)是直接用螺栓固定在筒体上的单块
衬板。这种衬板更换容易，但要求螺钉孔密封，不然会在工作时
漏出矿浆。为了防止矿浆沿螺钉孔流出，在螺帽下面垫有橡皮圈
和金属垫圈 ( 图 1-4-10 )。图 1-4-9 (d)和 (e)为条形衬板。这种衬
板是用楔形压条 9 固定，并用端盖衬板压紧 ( 图 1-4-8 )。这种衬
板制造简单，由于螺钉孔数目少 ( 条形衬板也可不用螺钉固定，
完全用端盖衬板压紧 )，因而增强了筒体的强度和刚性。目前，我
国生产的磨矿机中的衬板很多采用这种结构型式。
2.棒磨机
棒磨机和溢流型球磨机基本相似。棒磨机是采用圆棒作为研磨
介质，而不像球磨机采用钢球作为研磨介质。棒的直径通常为
40-100 mm,棒的长度一般比筒体长度短 25-50mm。为了防止
筒体旋转时钢棒歪斜而产生乱棒现象，棒磨机的锥形端盖敷上
衬板后的内表面是平的。棒磨机主要是利用棒滚动时产生磨碎
和压碎的作用将矿石破碎的。当棒磨机转动时，棒只是在筒体
内互相转移位置。棒磨机不只是用棒的某一点来打碎矿石，而
是以棒的全长来压碎矿石。因此，在较大块矿石没有被破碎前，
细粒矿石很少受到棒的冲击，矿石过粉碎的可能性小，可以得
到粒度比较均匀的磨碎产品。由于棒磨机具有以上工作特性，
通常取其转速比球磨机的低一些，约为临界转速的 60%-70%；
充填率一般为 30％ -40%；给矿粒度不宜大于 25mm,否则会
使棒子歪斜，工作时导致棒子的弯曲和折断，从而使磨矿效果
恶化棒磨机一般在第一段开路磨矿中用于矿石的细碎和粗磨。
在钨、锡或其他稀有金属的重选厂或磁选厂，为了防止矿石过
粉碎，常采用棒磨机。棒磨机用于开路磨矿，可以代替短头圆
锥破碎机作细碎。
3.砾磨机
砾磨机是古老的磨矿设备之一砾磨机是一种用砾石或卵石
作研磨介质的磨矿设备。由于磨矿机的生产率与研磨介质
的密度成正比。因此，砾磨机的筒体尺寸 (D× L)要比相同
生产率的球磨机筒体尺寸大。同时，其衬板一般要求能够
夹住研磨介质，形成, 自衬,,以减少衬板磨损，加强提
升物料的能力和矿物间的粉碎作用。因此，常采用网状衬
板或梯形衬板，或者两者的组合。
砾磨机具有能耗小、生产费用低、节省金属材料 ( 如研磨
介质 )、避免金属对被磨碎物料的污染等特喊，特别适用于
对物料有某些特殊要求的场合。国外将砾磨机用于处理金、
银、重晶石等金属和非金属矿石。砾磨机 1 作时，转速一
般比球磨机略高，常为临界转速的 85%-90%,矿浆浓度一
般比球磨机低 5％ -10％。
4.自磨机
磨矿机除了以上介绍的几种类型外，还有一种无介质
磨矿机自磨机。自磨机的工作原理与球磨机、砾磨机
的工作原理基本相同不同的仅是它不另外采用研磨介
质 (有时为提高其处理能力，也加入少量的钢球，通
常只占自磨机有效容积的 2％ -3％左右 )，而是利用
矿石本身在筒体内连续不断地相互冲击和磨剥作用来
达到粉碎矿石的目的。在破碎和磨碎的同时，空气流
以一定的速度通入自磨机中，将粉碎了的矿物从自磨
机内吹出，并进行分级这种磨矿方法的主要优点是粉
碎比非常大，能使直径 lm 以上的矿块，在一次磨碎
过程中排矿粒度小于 0.074 mm (-200 网目 )。因此，
采用自磨机可以简化破碎流程，并降低选矿厂基本建
设的设备投资及其日常维护和管理费用。由于自磨机
的过磨现象少，处理后的矿物表面干净，因而能提高
精矿品位和回收率。
自磨机的规格以筒体直径 D 和筒体
内长度 L 表示。自磨机主要有干式
自磨机和湿式自磨机两种。
Φ4000 × 1400干式自磨机的构造如图
1-4-12 所示。自磨机的构造基本上
与球磨机相似，它也是由筒体部、给
料部、排料部、轴承部、传动部和润
滑系统等几个部分组成。但是，各部
分的结构根据自磨机的工作要求有所
不同。
湿式自磨机在结构上的特点有：
① 采用移动式带有积料衬垫的给矿漏斗，以减少
矿石对料斗的直接冲击和磨损；
② 采用排矿, 自返装置, 自行闭路磨矿。从格子
板排出的物料通过锥形筒筛，筛下物料由排矿口排
出，筛上物料 (大块 )则经螺旋自返装置返回自磨机
内再磨；
③ 自磨机的大齿轮固定在排矿端的中空轴颈上。
我国设计和制造的自磨机规格和基本参数见表 1-
4-7
4.3.2磨矿机的结构参数
1.筒体内径 D 和长度 L
磨矿机的生产能力和功能消耗，近似地与磨矿机的筒体内
径 D2.5和筒体长度 L 成正比。实践结果表明，各种磨矿
机的筒体内径 D 与筒体长度 L 有如下关系。
格子型球磨机,L= (0.7~2)D，当磨碎比大、物料的可磨
性差、产品粒度要求细时，取大值，反之，取小值；
溢流型球磨机,L= (1.3~2)；
棒磨机,L= (1.5~2)D；
管磨机,L= (2.5~6)D，对于开路磨矿系统，取 L=
(3.5~6)D；对于闭路磨矿系统，取 L= (2.5~3.5)D。
对于自磨机，筒体的内径较大，筒体长度较小，两者的比
值不是常数，它随筒体内径的变化而变化。推荐采用
D/L=2~4；对于湿式自磨机,D/L=3。
2.主轴承的直径和宽度
才主轴承的直径 d 和宽度 B等结构尺寸，取决于中
空轴颈的结构尺寸，而中空轴颈的结构尺寸是由进
料和出料的需要确定的。通常,d=(0.35~0.40)D，
B=(0.45~0.60)d。
对于干式自磨机，给矿端和排矿端的中空轴外径，
中空轴长度；对于湿式自磨机，。
3.自磨机提升衬板几何尺寸
提升衬板的高度 h和间距 l对物料的运动轨迹有很大
的影响。通常，。提升衬板的间距应大于最大给矿
粒度。
4.3.3其他磨矿机
1.振动粉磨机
振动粉磨机 ( 见图 1-4-14 )是由单轴惯性力激振的振动粉
磨机。它由电动机 1、挠性联轴器 2,轴激振器 3,偏心
重 4,轴承 5,装有研磨介质与被研磨物料的筒体 6 和
隔振弹簧 7 组成。
振动粉磨机工作时，电动机通过挠性联轴器
带动主轴快速旋转。偏心重旋转产生的离心
惯性力使筒体产生振动。振动粉磨机的工作
原理是：靠筒体发生高频低振幅的振动，通
过研磨体对物料剧烈的抛射冲击作用和研磨
作用来粉碎物料。筒体内研磨介质可以根据
工艺需要选择钢球、钢棒、小圆柱体、氧化
铝球等。振动粉磨机用于物料的细磨与超细
磨，可干法或湿法工作，其粉碎细度可达几
微米。目前，在粉末冶金、化工、煤炭等工
业部门得到应用。
2.悬辊式盘磨机
盘磨机是利用辊子在圆盘
上的快速转动来对物料进
行粉碎的磨机。盘磨机可
分为：圆盘固定型，圆盘
固定不动而安装辊子的梅
花架快速转动，又称雷蒙
磨 ( Rayrnond Mill ) ；圆
盘转动型，辊子部件不绕
机架中心轴转动而是圆盘
快速转动。
圆盘固定的悬辊式盘磨机
(图 l-4-15)由梅花架 1,
辊子 2,磨环 3,铲刀
4,给料部 5,返回风箱
6 和排料部 7 组成。
3.风扇磨
风扇磨用于磨碎煤粉以供锅炉燃烧之用。图 1-4-
17是找国生产的 KSG型风扇磨。
风扇磨的磨碎工具是一个快速旋转的装有若于个
径向板锤的冲击轮 2 。煤从给料管道 1 送至冲
击轮的中心部分，受到板锤的冲击作用而粉碎冲
击轮及其蜗壳区 5 实际上是一个风扇。块煤与烟
气或热风起通过给料管道送入冲击轮，块煤破碎
成煤粉，并随烟气或热风－起经蜗壳区排往分级
机其中粗粒级返回风扇再度磨细，细粒级为合格
产品。夹入给料中的铁质杂物，收集于壳体下部
的凹坑 6 中。对于某些只用冲击轮不能破碎到要
求粒度的煤，冲击轮前面还装有若干排前置锤 3,
使物料在进入冲击轮之前先初步破碎前置锤的排
数和个数视原料及磨碎条件而异，其旋转方向可
与冲击旋转方向相同或相反。
第二篇 筛分、破碎与磨矿
贵州大学矿业学院
庹必阳 讲师
绪 论
自然界蕴藏着极为丰富的矿产资源。选矿就是利用
矿物的物理或物理化学性质的差异，借助各种选矿设备
将矿石中的有用矿物与脉石矿物分离，并达到使有用矿
物相对富集的过程。选矿学是研究矿物分选的学问，是
一门分离、富集、综合利用矿产资源的技术科学。
众所周知，地壳是由岩石组成的，而岩石是矿物的
集合体。矿物就是在地壳中由于自然的物理化学作用或
生物作用所生成的具有固定化学成分和物理性质的天然
化合物或自然元素矿物的种类繁多，在众多的矿物中，
能为人类利用的称有用矿物在当前的技术经济条件下，
人们能够将含有一有用矿物的岩石中的某些组分加以富
集并利用，这类岩石就称为矿石,在矿石中,除有用矿物
外．还含有目前无法富集或尚不能利用的一些矿物．这
些无用的矿物称为脉石。
根据不同的矿石类型和对选矿产品的要求，在实
践中可采用不同的选矿方法。常用的选矿方法有重选
法、磁选法、电选法和浮选法其中浮选法应用最广。
重选法广泛地应用于黑色、有色、稀有金属和煤的分
选；磁选法多用于黑色金属和稀有金属的分选，也可
用于从非金属矿物原料中除去含铁杂质，还可用于净
化生产、生活用水以及重介质选煤中磁铁矿的回收；
电选法用于有色金属矿石和稀有金属矿石、黑色金属
( 铁、锰、铬 )矿石的分选，还用于非金属矿石 ( 如煤
粉、金刚石、石墨、石棉、高岭土和滑石等 )的分选。
除上述常用的四种选矿方法外，还有光电选矿法、化
学选矿法及其他特殊选矿法。各种选矿方法有时单独
使用，有时是几种方法的联合应用。
矿石的选矿处理过程是在选矿厂 ( 选煤厂 )中
完成的。不论选矿厂 ( 选煤厂 )的规模大小，一般
都包括以下三个最基本的工艺过程：
①矿石分选前的准备作业包括原矿 ( 原煤 )的破碎、
筛分、磨矿、分级等工序本过程的目的是使有用矿
物与脉石矿物单体分离，使各种有用矿物相互间单
体解离，此外．这一过程还为下一步的选矿分离创
造适宜的条件。
②分选作业。借助于重选、磁选、电选、浮选和其
他选矿方法将有用矿物同脉石分离，并使有用矿物
相互分离获得最终选矿产品 ( 精矿、尾矿、有时还
产出中矿 )。
③加选后产品的处理作业。包括各种精矿、尾矿产
品的脱水，细粒物料的沉淀浓缩、过滤、干燥和洗
水澄清循环复用等。
1．选矿常用的工艺指标
①品位 —— 是指产品中金属或有用成分的质量与该产
品质量之比，常用百分数表示。通常用 a表示原矿品
位； β 表示精矿品位； θ 表示尾矿品位。
②产率 —— 产品质量与原矿质量之比，叫该产品的产
率，通常以 γ 表示。
③回收率 —— 精矿中有用成分的质量与原矿中该有用
成分质量之比，称为回收率，常用 ε 表示。回收率可
用下式计算：
式中,ε —— 回收率,%；
a—— 原矿品位,%；
β —— 精矿品位,%；
γ —— 精矿产率,%。
%1 0 01 0 0 ?? ????
有用成分回收率是评定分选过程 ( 或作业 )
效率的一个重要指标。回收率越高．表示选矿过
程 ( 或作业 )回收的有用成分越多所以．选矿过
程中应在保证精矿质量的前提下，力求提高有用
成分回收率。
④ 选矿比 —— 原矿质量与精矿质量的比值用它
可以确定获得 1t精矿所需处理原矿石的吨数。常
以 K 表示。
⑤ 富矿比 ( 或富集比 )一一精矿品位与原矿品位
的比值，常用 E表示,E=β/a,它表示精矿中有
用成分的含量比原矿中该有用成分含量增加的倍
数，即选矿过程中有用成分的富集程度。
第一章 碎散物料的粒度组成与粒度分析
1.1 粒度及粒度分析
1.1.1 粒度及其表示方法
破碎筛分、磨碎分级与分选加工的物料均是碎
散物料群体，构成该群体的颗粒大小不一，形状
各异．在技术丘通常引入, 粒度,,, 粒级,,
,粒度组成, 及, 平均粒度, 等概念来描述它们
的特性 —— 粒度特性,
粒度 --描述单一颗粒大小的尺寸称为粒度。
球形或立方体颗粒的粒度即为直径或边长；对于
外形不规则的颗粒，其粒度以三维尺寸 ( 长 a、
宽 b、厚 c)的算术平均值 d=( a十 b＋ c)/3 或几何
平均值表示。
平均粒度 —— 描述物料群的粒度称为平均粒
度。对 d1/d2＜的粒级，即粒度范围较窄的物料群，
其平均粒度 d=( dl+d2 )/2；对于粒度范围较宽的
物料群，通常有数个粒级，要用统计学上求平均
值的方法计算其加权算术平均粒度 ds，或加权几
何平均粒度 dj，或加权调和平均粒度 dt：
式中,γ i是平均粒度为 di的粒级占物料总量的质
量百分率。
注,
i
ii
n
nn dddds ???? ?? ????? ??? ?? ??
1
11
11 11 )( ??? ???? nndddj ??
)( didt i
i??
?
??
1.1.2 粒度分析方法
粒度分析是一种技术操作．它的任务是测定碎散物料的
粒度特性。粒度分析方法有多种，选矿工程中常用的有以下
三种：
1)筛分分析法 —— 此法是利用筛孔大小不同的一系列筛
子对散料筛分,n层筛子可把物料分成 ( n+1)个粒级，各粒级
的上、下限粒度通常就取相应筛子的筛孔尺寸。筛分分析法
广泛用于测定 0.04~100mm 散粒的粒度组成，更大粒度的物料
也可编制更大筛孔的筛子，但对于小粒度的物料，一是制作
相应筛孔的筛子较困难，二是很难筛得充分。一般干筛的分
级粒度最小至 0.1mm。 0.04~100mm 物料须用湿筛。筛分分析
法的特点是设备简单，易于操作，但筛析结果受颗粒形状和
筛分时间的影响较大。
2)水力沉降分析法 —— 此法是利用水力分析
装置，根据不同粒度的颗粒在水介质中沉降速度
不同而分成若于粒级。该法适用于测定 l~75 μm
细粒物料的粒度组成，其特点是不像筛分分析法
那样严格按颗粒几何尺寸分级，而是按沉降速度
分级。因水力沉降过程受颗粒密度和形状的影响，
密度大的小颗粒与密度小的大颗粒有可能进入同
一个粒级。
3)显微镜分析法 —— 此法是利用显微镜观察
微细颗粒的大小和形状，适用于 0.1-50μm 的物
料，可检查分选产品或校正水力沉降分析结果，
也可研究矿石的结构其主要特点是直观。在选煤
生产和选煤研究中，应用最广泛的是筛分分析法
1.2 筛分分析
1.2.1 筛分工具
1.标准筛
标准筛是一套筛孔尺寸大小有一定比例的、
筛孔边长及筛丝直径均按有关标准制造的筛子使
用时将各个筛子按筛孔大小从上至下顺序叠放，
上层筛孔大，下层筛孔小各筛子所处的层位次序
称为筛序。每两个相邻筛子筛孔尺寸的比值称为
筛比。有的标准筛确定一系列筛子中的某个筛子
作为基准筛，简称基筛标准筛都有筛底和筛盖，
分另别用以收集筛下产品和防止物料溅失。
2.非标准筛
非标准筛并非是随意制作的筛子，对某些主要
特征一般都作出规定。如煤炭工业规定筛孔尺寸依
次为 100mm,50mm,25mm,13mm, 6mm, 3mm,
0.5mm,必要时可以增减筛孔尺寸。很显然，标准
筛是用于细物料的筛分，而非标准筛是用于粗物料
的筛分。另外，标准筛的筛框为较小的圆形金属 框，
筛面由铜、不锈钢、尼龙等丝线编织而成，非标准
筛的筛框为较大的长方形木质框 ( 也可用薄钢板焊
接 )，筛面由低碳钢丝编织而成或用薄钢板冲孔而
成。非标准筛的操作通常由人工进行，从粗孔到细
孔逐个使用筛子，当试料中粗粒不多时，宜先用中
等筛孔的筛子，然后分别从中孔到粗孔和从中孔到
细孔逐个使用筛子。
1.2.2 筛分试验
筛分试验按筛分物料粒度的大小分为大筛分与
小筛分，大筛分使用非标准筛，小筛分使用标准筛；
按筛分时是否使用水介质促进筛分的进行又分为干
筛与湿筛。因大粒度物料容易筛分，当试料水分与
含泥量较大时，可以先晾晒，因此，大筛分 一般采
用干筛。对于小筛分，当试料水分与含泥量较小目
要求不甚严格时，可采用干筛，否则宜采用湿筛。
当然．湿筛需要辅以脱水及干燥作业对于湿筛，通
常是将单个的标准筛固定在高频电磁振动器上，手
持振动器将筛子置于水盆中筛分。
1.3 粒度特性曲线和粒度特性方程式
1.3.1 粒度特性曲线
粒度分析的结果除用表格表示外，还可用曲线
表示，称为粒度特性曲线，或粒度分析曲线，它
是以散料粒度组成表为依据绘制的，曲线的横坐
标代表粒度，纵坐标代表产率若纵坐标为粒级产
率，则称为部分粒度特性曲线；若纵坐标为累积
产率，则称为累积粒度特性曲线、如图 1-1-1、图
1-1-2所示。
与部分粒度特性曲线相比，累积粒度特性曲
线在生产考查和流程计算上获得了更为广泛的应
用，它具有如下特点：
1)正、负累积粒度特性曲线是互相对称的，若绘在一张
图纸上，必交于物料产率为 50 ％的点上。
2)正累积粒度特性曲线必交于纵坐标轴上物料产率为
100%的点；负累积粒度特性曲线必交于纵坐标轴上物料
产率为 0的点 ( 坐标原点 )。
累积粒度特性曲线有如下用途：
① 可确定任何指定粒度的相应累积产率；
或由指定的累积产率查得相应的粒度。
② 可求出仟粒级 ( d1-d2)的产率，它等
于粒度 dl 及 d2 所对应的纵坐标的差值。
③ 由曲线的形状可大致判断物料的粒度
组成情况。 对于 正累积的粒度特性曲线，若
曲线向左下角凹进，表明物料中细粒级含量
多；若曲线向右上角凸起，说明粗粒级含量
多；若曲线近似直线，则表示粗、细粒度分
布均匀。
图 1-1-3 是根据表 1-1-3
绘制的半对数累积粒度
特性曲线，因处，故曲
线的左端不能画到粒度
为零处。图 1-1-4 是根据
表 1-1-3 绘制的全对数负
累积粒度特性曲线，因
纵坐标也采用了取对数
处理，曲线已直线化了，
这样便于求出该直线的
斜率和截距，进而将曲
线用数学方程式表示出
来，借此确定颗粒粒度
在物料中的分布规律。
1.3.2粒度特性方程式
粒度特性方程式是研究表述物料群粒度特性的另一种方法，
它是由筛分试验所得数据，经数学方法推理得到的经验公式。
1．高登一安德列耶夫舒曼公式
( 1-1-1)
式中 Y—— 负累积产率；
X—— 与产率 Y 对应的物料粒度；
Xmax一一最大物料粒度，对一定的物料,Xmax是常数；
K—— 与物料性质有关的参数，对一定的物料,K 是常数一
般破碎产物的 K 值常介于 0.7-1.0之间。
式 ( 1-1-l)表明了物料粒度 X 与负累积产率 Y 的函数关系，
在 X 的定义域 ( 0,Xmax)内，给定一个 X 便可求出对应的
Y值。颚式破碎机和圆锥破碎机的产物，其粒度在 0至破碎机
排料口宽度 ( Xmax)的范围内，相应的产率 Xmax基本卜符合
式 ( 1-1-1 )。
第 2章 筛分及筛分机械
2.1 概述
2.1.1 筛分的基本概念
碎散物料通过一层或数层筛面被分成不同粒级的过程称为筛分。在实验
室或试验场地为完成粒度分析而进行的筛分称为试验筛分，在工厂或矿
场为完成生产任务而进行的筛分称为工业筛分，本章的筛分是指工业筛
分。
筛分过程一般是连续的，筛分原料给到筛分机械 ( 简称筛子 )上以后，小
于筛孔尺寸的物料透过筛孔，称为筛下产物；大于筛孔尺寸的物料从筛
面上不断排出，称为筛上产物。在一定条件下，筛上产物中的最小粒度
与筛下产物中的最大粒度，都近似等于筛面的筛孔尺寸，筛孔尺寸可简
单地认为是筛分粒度。在单位时间内给到筛面上的原料的质量称为生产
率，单位是 t / h 。但在选矿或选煤生产中，更习惯称之为处理量、处
理能力或筛子负荷。若在筛分时使用了 n 个筛子 ( 确切讲是 n 层筛面 )，
一般就可得到 ( n 十 l )个产物。在这种情况下，下一层筛分的筛下物
就是下一层筛子的原料。有关筛序、筛面和粒级等概念已在第 1 章定义
过，不再赘述。
2.1.2筛分作业的任务与分类
筛分作业广泛用于选矿厂、选煤厂、筛选厂等，同时也广
泛用于建筑、化工、轻工业部门。按照应用目的和使用场
合的不同，以及筛分作业在生产工艺中担负的任务不同。
筛分作业可分为以下几种。
1.独立筛分
当筛分产品作为最终产品供给用户使用时，称为独立筛分，
如煤、铁矿石和建筑石料的筛分。对于煤炭工业，独立筛
分主要是指筛选厂生产不同粒级商．结煤的筛分。商品煤
的粒级要根据煤质、煤的粒度组成和用户要求，按国家有
关煤炭粒度分级的规定来确定，供动力用煤的粒级见表 1-
2-1，
? 2.准备筛分
? 当筛分是为分选作业提供不同粒级的入选矿物
时，称为准备筛分，如重选及磁选前的矿物筛
分。对于煤炭工业，各种选煤设备都应供给适
宜粒级的原煤。过粗的大块不能分选，过细的
微粒难以回收。另外，原煤粒度对分选效果也
有很大影响，各种选煤方法的分选粒度范围见
表 l-2-2 。
3.预先筛分与检查筛分
当筛分作业和破碎作业配合进行时称为辅助筛
分。若用在破碎前把合格粒级预先筛出叫预先
筛分：若用在破碎后以控制破碎产品的粒度则
叫检查筛分。预先筛分有时也称为准备筛分。
许多情况下，一个筛分作业能同时起预先筛分
和检查筛分的作用，如图 1-2-1 所示
4.脱水筛分
将伴有大量水的碎散物料 ( 如渣浆、泥浆、
矿浆等 )作为筛分原料，以脱除其中液相为目
的的筛分称为脱水筛分。例如湿法选矿或选
煤生产，都需要在水介质中进行，精、尾矿
( 煤 )中含有大量的水，脱水筛分一方面可以
提高产品质量，便于贮存和运输，减少运输
量及解决高寒地区冬季装、卸车的困难，另
一方面可以回收水，以便循环使用。
5.脱泥筛分与脱介筛分
为达到一定的工艺目的，将碎散物料或伴水的碎散物料作
为筛分原料，脱除其中细粒的筛分，称为脱泥筛分或脱介
筛分。例如，在重介质选煤时，为了减轻煤泥对介质系统
的污染，在煤进入重介质分选机前所进行的脱泥筛分；在
跳汰选煤时，为犷降低洗水粘度，提高细粒煤的分选效率，
在煤进入跳汰机前的脱泥筛分；为了减少高灰细泥对重介
质或跳汰精煤的污染所进行的脱泥筛分；在重介质选煤时，
为了回收细粒状的重介质 ( 一 200网目 )所进行的脱介筛分。
在很多情况下，脱水、脱泥和脱介筛分的工艺作用是兼而
有之的，而筛分作业却只有个为了使筛分更加充分，应经
常向筛面上施加喷淋水冲洗。用于脱水、脱泥、脱介的筛
分机，在工艺上常称为脱水筛、脱泥筛、脱介筛。
6.选择性筛分
通常，筛分是将碎散物料按几何尺寸 ( 粒度 )进行
分离的，但在某些情况下，筛分可将散料按质量
分离，如选矿或选煤生产中按品位或灰分分离，
这种筛分称为选择性筛分。例如，一些铁精矿再
磨循环中的细粒筛分就有选择性筛分的作用，通
过细筛能提高铁精矿品位；在以含黄铁矿一为主
的高硫煤中，硫分大部分集中在大块煤内，通过
筛分可将硫分除去；在某些煤矿，块煤灰分与末
煤灰分不同，通过筛分可降低某一筛分产品的灰
分；很多种煤块的脆性比混杂其中的矸石块脆性
大，用滚筒碎选机边破碎边筛分，就能使低灰分
的筛下物和高灰分的筛上物分离。
2.1.3 筛分机械的类型及其主要特点
筛分机械俗称筛子筛子的种类繁多，一般按
筛面的结构形式和运动形式，将其分为以下
七种类型。
1．固定筛
2．滚筒筛
3．振动筛
4．其他筛分机
2.2 筛分过程
碎散物料的筛分过程，可以看做由两个阶段组
成：一是小于筛孔尺寸的细颗粒通过粗颗粒所
组成的物料层到达筛面，简称穿层或分层；二
是细颗粒透过筛孔成为筛下物，简称透筛，同
时粗颗粒也排出筛面成为筛上物。为此，物料
和筛面之间必须存在相对运动，使粗粒层经常
处于松散状态，便于细颗粒穿过粗颗粒之间的
空隙，促使细颗粒透筛。同时对筛面上的物料
层必须有一定的输送能力。
筛分过程本是一个由颗粒群体参与的错综复杂
过程，但是为了便于分析问题，经常以单个颗
粒为研究对象来分析其透筛过程
2.2.1 颗粒透筛的概率
假定直径为 d 的单个球形颗粒在重力作用下向水平布置
的筛面自由落下，筛丝直径为 a,方形筛孔的边长为
L( L≥d ),如图 1-2-3 所示。
如果颗粒能够透过筛孔，则必
须是球形颗粒的中心位于图中
的阴影面积 ( L-d)2 之内，否则，
它将碰到筛丝被弹回。而整个
过程 ( 可称为事件 A )发生在面
积 (L + a ) 2 之内。不难想像，
颗粒透过筛孔的概率 P( A ) ( 又
称或然率 )与面积 ( L-d)2成正比，
与面积 (L + a ) 2成反比，即：
( l -2-1 )
2.2.2 倾斜筛面的筛分粒度
相对水平面倾斜安装的筛面称为倾斜筛面，筛面与水平面
的夹角称为筛面倾角。倾角的大小与筛子的生产率和筛分效率
有密切的关系，倾角大，料层在筛面上向前运动的速度就快，
生产率就大；但这样使物料在筛面上停留的时间缩短，减少了
颗粒透筛机会，降低了筛分效果。
2.2.3 颗粒平行于筛面运动时的速度
颗粒平行于筛
面运动时的速度是
指相对速度。产生
这种相对速度的缘
由可能是物料运动
而筛面不动，如固
定筛；也可能是物
料不怎么运动而主
要是筛面运动，如
滚筒筛和摇动筛。
2.2.4 筛分顺序
? 碎散物料筛分产物的级别超过两种时，分出物料的顺序由
筛面的安装位置来决定。筛分流程可以分为：由粗到细的
流程，由细到粗的流程以及联合流程。
? 这种流程的优点是：
? 1) 筛面的磨损较小，虽然全部物料及其中的最大块加到
筛孔最大的筛面上，但这个筛面往往由钢棒组成，不易磨
损，并可保护下面的细孔筛网；
? 2) 细级别的物料筛分效率较高，因为加到细孔筛面上的
物料数量较少；
? 3)粗级别的物料在筛分过程中的破碎现象较少，因为粗级
别的物料很快地从筛分过程中分出，这一点对煤的筛分具
有重要意义；
? 4)由于筛面是多层重叠的，所以筛分装置的布置比较紧凑。
2.2.5 筛分效果
? 1 筛分效率
? 筛分效率是评价筛分过程进行的完全程度的技术指标。筛
分效率由计算。
2．平均分配误差
? 平均分配误差按式计算
3．总错配物含量
2.2.6 筛分过程动力学
? 筛分过程动力学主要研究筛分过程中，筛分
效率与筛分时间的关系。在碎散物料的筛分过程
中，普遍存在这样一种规律：筛分刚开始，易筛
粒就很快透筛，随后是难筛粒缓慢透筛，到筛分
结束时，几乎没有颗粒透筛。显然，如果把整个
筛分时间分成若干等份．那么每一等份内所得到
的筛下物的量是不同的，而且是时间越靠后筛下
量越少。
? 对于一定的筛分作业，筛分原料中小于筛分
粒度的物料的质量是常量，它不随筛分时间，变
化；筛下产物的质量是变量．它的初值为零，随
着时间的增长而增长，直到筛分结束为止。因此，
筛分效率是时间的函数。
设 dw是在时间微元量山内所产出的筛下物微元质量，则
dw/dt 代表单位时间内筛下物的产量，称为筛下物产出速
率，它与筛面上料层中小于筛分粒度的物料的质量、成正
比
dw kw
dt
??
当筛分时间相同 ( t1=t2)、筛子负荷分别为 Q1和 Q2 时，
相应的筛分效率为 η1 和 η2,代入式 ( 1-2-18)得
2
21 2 1
2 1 21
1
1 ( 1 )
( 1 )
1
n
n
n
a
Q
Q a
?
? ??
???
?
? ?
??
?
?
? 筛分效率与筛分时间及筛子负荷的关系
2.2.7 影响筛分过程的因素
1 入筛原料性质的影响
1)含水率一一物料的含水率又称湿度或水分。水分对某种
物料的筛分过程的具体影响，只能根据试验结果判断。筛分
效率与物料湿度的关系见图
? 2)含泥量－一如果物料含有易结团的混合物 ( 如粘土等 )，
即使在水分含量很少时，筛分也可能发生困难。因为粘土
物料在筛分中会粘结成团，使细泥混入筛上产物中；除此
以外，粘上也很容易堵塞筛孔。
? 粘土质物料和粘性物料，只能在某些特殊情况下用筛孔较
大的筛面进行筛分。筛分粘性矿石时，必须采用特殊的措
施这些措施包括：湿法筛分 ( 即向沿筛面运动的物料上喷
水 )；筛分前预先脱泥；对筛分原料进行烘干。用电热筛
面筛分潮湿且有粘性的矿石，能得到很好的效果。
? 在湿法筛分中，筛子的生产能力比干法筛分时高几倍：提
高的倍数与筛孔尺寸有关。湿法筛分所消耗的水量，取决
于应该排到筛下产物中的粘土混合物、细泥和尘粒的性质
与数量，一般情况下，每 lm3 原料耗水 1.5 m3左右。如
果工艺过程的条件容许进行湿法筛分，从生产厂房的防尘
条件来看，湿筛比干筛更易于被人采用。在许多场合下，
特别是筛分含砂较多的矿石时，为了减少尘埃飞扬，改善
厂房卫生条件，通常使矿石保持定的水分 ( 4%-6%)。
3)粒度特性 —— 影响筛分过程的粒度特性主要是
指原料中含有对筛分过程有特定意义的各种粒级物
料的含量。
? 4)密度特性 —— 当物料中所有颗粒都是同一密度
时，一般对筛分没有影响。但是当物料中粗、细
颗粒存在密度差时，情形就大不样。若粗粒密度
小，细粒密度大，则容易筛分。比如对 -50mm 破
碎级煤与 -200网目磨碎级铁矿粉的混合物的筛分，
或从稻谷粒中筛出混入的细砂等，这是由于粗料
层的阻碍作用相对较小，而细粒级的穿层及透筛
作用却比较大。相反，若粗粒密度大，细粒密度
小，比如含有较多粗粒级歼石的煤，筛分就相对
困难。
2.筛子性能的影响
? 1) 筛面运动形式 —— 筛面运动形式关系到筛上物
料层的松散度及需要透筛的细物料相对筛面运动
的速度、方向、频率等，因而对分层、透筛过程
均有影响。 摇动筛上的物料主要是沿筛面方向滑动，在
筛面法向的速度分量较小，不利于细粒透筛几种典型筛子
的筛分效率大致如表 1-2-5 所示。表 1-2-5 不同运动特性筛面的筛分效果
筛面运
动形式
固定不
动
筒形转
动
摇动 振动
筛分效
率 /%
50-60 60 70-80 ≥90
2)筛面结构参数
筛面宽度与长度 —— 一般情况下，筛面宽度决定筛子的处理
能力，筛面越宽，处理能力就越大；筛面长度决定筛子的筛
分效率，筛面越长，效率就越高对于振动筛，增加宽度常受
到筛框结构强度的限制。通常，宽度越大，筛框的寿命就越
短。目前，我国筛宽一般在 2.5m 以内，而有的国家筛宽达
5.5m。
常见的筛孔形状有圆形、方形和长方形三种，依次以
直径、边长和短边长来表示筛孔的尺寸。当三种筛子
具有相同的筛孔尺寸时，筛下产物的粒度上限却不相
同。筛下产物的最大粒度按下式计算：
dmax=kL ( 1-2-
21)
式中 dmax—— 筛下产物最大粒度；
L—— 筛孔尺寸；
k—— 系数，见表 1-2-6。
3．操作条件的影响
对一定的筛子和筛分原料而言，操作条件
主要是指给料的数量和质量。前者即筛子
负荷，通常以 t/( 台 ·h)或 t/(m2·h)为单
位，它与筛分效率的关系在前面已经论述；
后者是指应保持连续和均匀地向筛子给料，
其中均匀性既包括在任意瞬时的筛子负荷
都应相等，也包括物料是沿整个筛面宽度
上给进。此外，及时清理和维修筛面，也
有利于筛分操作。
2.3 筛分机械
2.3.1 惯性振动筛的基本组成与工作原理惯性
振动筛一般简称为振动筛，工作时的强迫力由安装在筛箱上
的’赓胜激振器产生，因此而得名。
1．圆振动筛
圆振动筛的基本组成与工作原理如图 1-2-12 所示。
单轴惯性激振器 3 通过一对轴承被安装在筛箱 1 上，并连同
筛箱一起由弹簧组 2 吊挂在承重梁上。当电动机 5 通过传动
装置 4 带动激振器轴转动时 ( 角速度动，因轴上装有偏距为 )
一的不平衡质块 m 。，故产生方向随时间改变的离心惯性力
m0rw2；又由于弹簧的弹性支承作用，使整个振动体 M ( 包括
筛箱、激振器和筛上物料 )被迫振动一一旋转圆运动，其速度
与方向和激振器转动的速度与方向相同；圆运动轨迹为 A
( 通常称为振幅 )，筛体的圆运动也产生离心惯性力力 Maw2。
对于超共振系统 ( 振动频率 f=w/2π 远大于整个振动系统的共
振频率 f0=w0/2π,后面章节中讲述 )，
对于超共振系统 ( 振动频率 f=w/2π 远大于整个振动
系统的共振频率 f0=w0/2π,后面章节中讲述 )，弹簧
恢复力较小，可以忽略不计，而且振动体圆运动
( 位移、速度、加速度 )滞后激振器旋转运动 ( 位移、
速度、加速度 )约 π 相位，即筛体惯性力滞后激振力
约 π 相位。例如当筛体从平衡位置向上运动到极限
位置时，激振力向下；反之，当筛体从平衡位置向
下运动到极限位置时，激振力向上。因此整个振动
系统的合内力近于零，即 mrw2=-Maw2，或 mr=-
MA( m=2m0，负号表示二力方向相反 )。将振动体和
不平衡质块分别缩微成质点 M 及 m,并投影到个
平行于筛箱侧板的平面上，二质点由无重系杆相连，
这样可以较为生动地体会筛机振动时力的平衡状态，
如图 1-2-12 所示。
2．直线振动筛
直线振动筛的基本组成与工作原理如图 l-2-
13 所示。
双轴惯性激振器 3 差不多就是两个单轴惯性
激振器，装在两根激振轴端部的一对惰齿轮使
它们强迫地联系起来。当电动机 5 通过传动
装置 4 带动其中一根激振轴转动时，另一根
激振轴也同步但异向转动。两根激振轴所产生
的离心惯性力在 x-x 方向总是完全抵消,Fx=0；
而在 y-y 方向总是完全叠加：
Fy=2mrw2coswt(m=2m0)。为达到此目的，一种
常见的情形是两根激振轴的不平衡质块 m,
偏距 r都相同，而且由一对惰齿轮所确定的各
不平衡质块的初相位也相同。
3,双电机驱动的直线振动筛及其自同步原理
单电机驱动的直线振动筛是由单个电机驱动，两根激振轴之
间必须采用一对惰齿轮强迫联系。双电机驱动的直线振动筛，
两根激振轴之间无齿轮对联系，各轴分别由一台电动机驱动，
两个轴系是相对自由的，如图 1-2-14 所示。
自同步原理可用下面
的方法解释。假设在
筛机启动中，两根激
振轴存在相位差，它
们产生的激振力此时
不能按希望的那样叠
加或抵消，产生附加
力△ F,如图 1-2-
15 所示。
2.3.2 振动筛的主要部件
1．筛箱
(l )筛框
把筛面固定在筛框里就构成了筛箱，筛框是用型钢
组合起来的结构件，对它的基本要求是具有较大的
整体刚度和抗疲劳强度如图 1-2-16 所示
(2) 筛面
对筛面的基本要求是：有足够的机械强度、最大的
开孔率、筛孔不易堵塞。所谓开孔率，是指筛孔总
面积与整个筛面面积之比。常见的筛面有筛蓖、筛
板、筛网、筛片和筛布等几种。按材质可分为金属
和非金属两种。
① 筛蓖 —— 筛蓖是由平行排列的具有一定断面形状
的一组蓖条直接固定在筛框横梁上而构成的筛面，因
此又称为蓖条筛面或棒条筛面。常见的蓖条的形状如
图 1-2-17 所示。
晒蓖的蓖条较粗、强度及刚度均较大，故各蓖条间不设
置横向构件，因此，工作面平滑。对筛上物料的移动阻
力很小，块料不容易卜塞。筛蓖的开孔率一般为 50％ -
60%,主要用于固定筛和重型振动筛，对来自矿山的大
块物料作大于 50 mm ( 个别情况下可小至 25 mm )的
粗筛分。蓖条在多数情况下是与筛框的各横梁固接，但
有时只在一端与筛框固接，另一端呈悬臂状。当物料给
到筛蓖上时．由于物料的冲力及蓖条的弹性，使各蓖条
产生不同的上下颤动，从而使物料松散并有助于排出筛
上物，避免物料卡塞在筛缝中。这种情况仅限于作固定
筛使用。如图 1-2-18 (a)所示。
② 筛板 —— 筛板是用 A3,16Mn,16MnCr 等材料的钢板
经钻孔或冲孔等加工方法制作的种筛面。筛板的厚度 h
一般是 5-12 mm,筛孔尺寸 D 越大，板厚 h 也应相应
增大，以保证其足够的强度。但筛板太厚会增加重量，还
会增加细粒物料透筛的阻力，通常按公式 h=0.625D 确定。
常用的孔形是圆形，个别情况下也采用方形。为了使筛板
有足够的强度而且开孔率尽可能大，圆形筛孔几乎总是作
菱形排列，如图 1-2-19 (a)所示。
钢丝的材质有低碳钢、弹簧钢或不锈钢等几种。筛分磨蚀性小的物料可选
用低碳钢丝．筛分磨蚀性大的物料应选用高碳钢丝或弹簧钢丝，在腐蚀性
兼磨蚀性较大的场合应选用不锈钢丝。网丝直径选择必须兼顾筛面载荷、
寿命及开孔率等要求。表 1-2-7 列出美国有关协会对网丝直径制定的标准。
④ 筛片－一筛片是用圆形金属丝 ( 常用牌号为
1Cr18Ni9Ti 的钢丝 )冷压成梯形、三角形或其他上宽下窄
断面的筛条后，再经焊接或螺栓联接而成的筛面，如图
1-2-21 所示。
(3 )筛面在筛框上的固定
筛面在筛框上的固定广泛采用螺栓连接。对于筛蓖，常将
各蓖条逐根地紧固在筛框上，对于其他整体式筛面在纵向
边、横向边和中部分别采用不同的固定方法，见图 1-2-
22 。
2.惯性激振器
(1) 单轴激振器
按偏心质量的配置方式，单轴激振器分为偏质轮
式、偏质轴式、偏质轮轴式和偏质块式四种。其
中偏质轮轴式是偏质轮与偏质轴的复合形式，其
结构见图 1-2-23 转轴 1 是一根偏质轴，其中
部具有偏心质量，轴的两端分别装有偏质轮 2,3，
两轮上均装有配重 7 。偏质轮 3 同时也是传动
带轮。偏质轴上的偏心质量与偏质轮上的配重共
同构成激振器的不平衡重 m。因激振力 F=mrw2，
故增减配重即可改变激振力大小。如果激振器是
用于自定中心式圆振动筛，则两偏质轮的孔心还
要相对轮缘的几何中心有一个偏距 r。
有一对圆柱滚子轴承 4,并通过轴承座 5
和紧定套 6,用螺栓固定在筛框的一块侧板
上。另一块侧板上也装有同样的半激振器，
两半激振器的阶梯轴用中间轴联接。滚柱轴
承的承载能力高，但没有自动调心的能力。
为了适应两侧板间距较大、两轴承座孔不能
很好对中这一特点，中间轴与两阶梯轴之间
采用挠性联轴器。各种单轴激振器的特点比
较见表 1-2-8。
(2 )双轴激振器
双轴激振器基本上就是两个或两组单轴激振器的组合，
按照偏心质量分配方式分类的单轴激振器，都可组合
成对应的双轴激振器。偏质轴式直线振动筛双轴激振
器见图 1-2-25。
按激振器的外形．实质卜是按转轴的长短和
整体的与筛箱装、拆的方便程度，双轴激振
器又可分为筒式激振器和箱式激振器，上述
激振器均可归属于筒式激振器。箱式激振器
见图 1-2-26,其中整体式和剖分式激振器的
特点比较见表 1-2-9。
(3)振动电机
振动电机是把电动机和激振器合二为一的通用
机电产品，用于包括振动筛在内的多种振动机
械，其结构见图 1-2-27。
3.传动装置
振动筛的传动装置有带传动、挠性联轴器传动和联合传
动三种。 V 形带传动功率大、效率高，被广泛采用；常
用的挠性联轴器有万向联轴器和瓣形轮胎联轴器两种，
其中后者的挠性件用输送带制作，取材容易、维修方便、
造价低，故应用更为广泛，其结构如图 1-2-28 所示；
联合传动装置包括 V 形带、挠性联轴器和传动轴，如图
1-2-29 所示传动装置的比较见表 1-2-10。
2.2.3 振动筛的典型产品
1.DD型,ZD型,DS型,ZS型
振动筛
这些振动筛是我国六七
十年代的产品，主要用于煤
炭行业，其中圆振动筛场用
于分级，直线振动筛常用于
脱水和脱介，许多用户至今
仍在使用。其结构分别见图
1-2-30,1-2-31,1-2-32、
1-2-33；其型号意义为：
2.YK型,ZKX型,ZKB
型,ZKS型振动筛
这些振叫筛是我国八
九十年代的产品，可
以说它们基本上是对
以往振动筛在结构方
面优化后的结果，主
要用于选煤、选矿生
产，其中圆振动筛常
用于预先筛分，直线
振动筛常用于脱水和
脱介。其结构分别见
图 1-2-34,1-2-35、
1-2-36,1-2-37；其
型号编制不太规范，
一般意义为：
YK 型振动筛是简单惯性式 ( 不定中心式 )振动筛，
采用联合传动装置。 ZKX 型振动筛，有的安装
两个激振器，有的安装一个。对于前者，两激振
器之间并无中间轴联接，也不采用联合传动装置，
而是两皮带轮对面布置，均由电动机 ( 位于筛箱
上部 )上的主动带轮驱动。这种单独的带传动与
联合传动相比较，可减小整个筛机的横向尺寸。
ZKB 型振动筛采用无齿轮双轴激振器及相应的双
电机驱动方式。这从根本上解决了齿轮对的工作
条件非常恶劣、必须用稀油润滑、油液容易泄漏
和发热等问题。 ZKS 型振动筛采用单电机驱动，
虽然两根激振轴之间通过齿轮箱强迫联系，但是
齿轮箱并不参加筛箱振动，是固定安装的，而且
两根激振轴的初相位相差 90o，同时振动方向角
取 45o，如图 1-2-38 所示。
ZKS 型振动筛是水平双轴椭圆
振动筛，只是因为椭圆的长、
短轴之比较大，近乎直线，故
按直线振动筛使用。该筛机的
另一个特点是启动转矩比直线
振动筛小，如图 1-2-39 所示。
3,GS 型概率筛,ZD型等厚筛、
GDS 型概率等厚筛
这些振动筛是我国七八十年代
的产品，主要用于中等粒度的
煤炭或矿物的干法筛分，其结
构分别见图 1-2-40,1-2-41、
1-2-42；各型号意义为：
20世纪 50年代初，瑞典的 F．莫根森
利用统计学方法，深入研究了碎散物
料在振动筛面上的透筛概率，建立了
包括物料粒度、筛孔与筛丝尺寸、筛
面倾角、物料入筛角、透筛概率等参
量的关联式，以及包括筛面层数、筛
面长度、透筛概率、分配量等参量的
分配方程，提出了概率筛分法。以概
率筛分法为基础设计的振动筛称为概
率筛或莫根森筛。与其他振动筛比较，
概率筛的特点为,① 在结构方面，筛
面长度短，倾角大，层数多，筛孔尺
寸与筛分粒度的比值大； ② 在运动参
数方面，筛箱的振幅小，振频高，振
动方向角大； ③ 在筛分性能方面，单
位筛面面积的处理能力大，抗堵孔能
力强，属于近似筛分 ( 筛下物的限上率
较高 )。
2.2.4 干法细筛
当原料的水分、粘性物及细颗粒的含量均较高时，
一般的惯性振动筛按较小的筛分粒度进行干法筛分时常
发生筛孔被堵塞的现象。为此，人们研制了各种干法细
筛，这些筛子的结构原理新颖，效果显著，但结构一般
较复杂 。
1.旋转概率筛
旋转概率筛工作时
不振动，只转
动．筛缝比筛分粒
度大得多，具有显
著的概率筛分效应，
故称为旋转概率筛
其结构原理如图 l-
2-43 所示。
旋转概率筛主要由给料、筛分和排料 3 个运动系统
构成，分别由 3 台电动机驱动。如图 1-2-43 所示，
给料系统主要由入料槽 1,旋转轴套 18,给料盘
2,给料螺旋 4 和驱动装置 3 组成。物料经入料
溜槽给到低速旋转的给料盘上，在给料螺旋的配合
下沿给料盘径向朝外移动，到达边缘时靠重力自由
落下，呈环状物料带进入下面的筛盘 5,实现连续
给料。
2.立式圆筒筛
立式圆筒筛的
结构原理如图
l-2-45所示。
立式圆柱形筛筒 5 的上部通过径向筛条装有给料圆盘
3,给料圆盘的周边与筛筒的内表面有一定间隙，以便
使筛分原料漏下；筛筒的中部或下部装有, 米, 字形支
撑架，筛筒通过安装在, 米, 字架中心和给料盘中心的
一对轴承 10 支承在立置的曲轴 4 的偏心轴径处。曲
轴的上部齿轮通过行星齿轮与装在给料盘上的内齿圈
( 三者构成减速器 2 )联系；曲轴的上端和下端各装有
一个轴承 12，并通过轴承座支承在机壳 6 上。
当电动机通过传动带驱动曲轴转动时，带动筛筒绕 O一
O 轴线作水平面的高速圆运动，同时，由行星齿轮减速
器带动给料盘和筛筒绕其几何轴线 ( O1一 O1线 )低速转
动，即筛筒的运动是复合运动。为平衡筛筒作圆运动时
所产生的离心惯性力，在曲轴上装有配重 8 。
3,变幅筛
变幅筛的结构原理如图 1-2-47 所示。
4.弛张筛
弛张筛的结构原理如图 1-2-48 所示。
弛张筛是双质量振动系统，采用聚氨酚橡胶筛
面，支承筛面的任意两根相邻横梁都分别属十
两个振动质体，其中一个质体是筛箱，另一个
质体是配重。当两质体相差二相位振动时，任
意两根相邻横梁时而靠近，时而远离，弹性筛
面也相应时而松弛，时而张紧，即筛面随筛箱
作牵连运动的同时，还相对筛箱作相对运动。
这种弛张运动不仅使筛孔不断产生变形，而且
大大增加了筛面的振动强度，从而有效地克服
了筛孔堵塞现象，显著提高了筛机处理能力。
因筛箱的振动强度并不大，故机械强度容易保
证，但筛面的振动强度较大且反复变形，故筛
面寿命较低。
5.无振动离心筛
无振动离心筛的结构原理如图 1-2-49所示。
第 3章 破碎及破碎机械
3.1 概述
破碎是在外力作用下使大块物料变成小块物料的
过程。它是用外力 ( 包括人力、机械力、电力、
化学能、原子能或其他方法等 )施加于被破碎的
物料上，克服物料分子间的内聚力，使大块物料
分裂成若干小块的过程。破碎与磨碎在使用的方
法及产物粒度上有所不同，破碎产物的粒度较大，
而磨碎产物的粒度细小。
3.1.1 破碎作业在选煤厂和选矿厂中的
作用
破碎作业在选煤厂和选矿厂生产中都占有重要
地位。然而，由于选煤厂和选矿厂在所破碎物
料的物理机械性能和破碎产品粒度要求方面存
在较大区别，两者在破碎机选型等方面有明显
差异。
破碎作业在选煤厂和选矿厂生产中的作用主要
有以下几方面：
1）满足选煤机械和选矿机械对入选物料最大入
选粒度的要求例如，我国入选原煤粒度一般在
50mm以下，而从煤矿运来的原煤最大粒度可达
300 mm,所以，应对大块原煤进行破碎；井下
和露天开采的矿石的粒度分别可达 600mm 与
1500mm,也需破碎。
6.琴弦筛
琴弦筛实际上是采用琴弦筛蓖作为筛面的
惯性振动筛。当入料粒度较小 ( 如＜
50mm ) 时，可采用一层筛面，当入料粒
度较大时，为了减少筛面的负荷，延长其
使用寿命，常在琴弦筛面的上方再设置一
层比较坚固的其他筛面。琴弦筛的筛框结
构、激振器的类型、运动轨迹等并无专门
特征，目前已有多种产品，许多厂、矿把
原有的振动筛改换成琴弦筛面，取得了较
好的工艺效果。
3.1.2 破碎作业的分类
破碎作业按其在选矿 (煤 )上艺中的作用不同可分
为：准备破碎 ( 分选前 )；最终破碎 (分选后 )。
破碎作业按破碎产物的粒度不同分为：粗碎、中
碎、细碎与粉碎，见表 1-3-1。
破碎作业按其所消耗的能量形式不同分为：机械
能破碎，即用机械力破碎物料；非机械能破碎，
即应用电能、热能等进行破碎。选煤厂和选矿厂
主要是采用机械能破碎。机械能破碎有五种基本
方式 (图 1-3-1 )：
① 挤压破碎 [ 图 1-3-1 (a) ]—— 物料在两个工作
面之间受到缓慢增大的压力作用而破碎。这种
方法大多用于脆性、坚硬物料的粗碎。
② 劈裂破碎 [图 l-3-l(b)]—— 用一个尖棱 ( 或平面 )
和一个带有尖棱的工作表面挤压矿石时，矿石
将沿压力作用线的方向劈裂。劈裂的原因是由
于劈裂平面仁的拉应力达到或超过矿石拉伸强
度极限。由于矿石的拉伸强度极限比抗压强度
极限小很多，因此，在其他条件相同情况下，
劈裂破碎比挤压破碎所需的压力小。
③ 折断破碎 [图 1-3-1 ( c )]一一矿石受弯曲作用
而破碎。被破碎的矿石被视为承受集中载荷的
两支点梁或多支点梁。当矿石内的弯曲应力达
到矿石的弯曲强度时，矿石即被折断。
④ 研磨破碎 [图 1-3-1 (d)]—— 矿石与运动的
工作面之间存在相对运动而受一定的压力和剪
切力作用。当剪切应力达到矿石的剪切强度时，
矿石即被粉碎。研磨破碎多产生细粒，效率低、
能量消耗大。这种方法多用于小块物料的细磨。
⑤ 冲击破碎 [图 1-3-1 (e)]—— 物料受到足够
大的瞬时冲击力而破碎，其破碎效率高、破碎
比大、能量消耗少。这种方法主要用于脆性物
料的破碎。
3.1.3 与破碎相关的矿石性质及破碎方法的选择
矿石的破碎方法主要根据矿石的物理机械性质、矿石块
的尺寸和所要求的破碎比来选择。
矿石破碎过程中所表现出来的抵抗外力的强度大小，称
为矿石破碎的难易程度。它是衡量矿石可碎性的标准，
主要取决于矿石的结构特性和矿物的结晶形态。矿物晶
格间的作用力越大，硬度就越大，也就越难破碎。矿石
或矿物的结构具有某些缺陷、裂隙时，往往首先易在该
部位破裂。
影响矿石破碎难易程度的最主要因素是矿石的硬度。它
是指矿石抵抗其他物质压入或刻画的能力。矿石的硬度
等级有多种分类方法。
选矿工业常引用可碎性系数定量地衡量矿物机械强
度对破碎的影响，其表示方法如下：
ε=Q1/Q0
(1-3-1 )
式中 ε —— 物料的可碎性系数；
Q1—— 某破碎机破碎中硬矿石的处理能力；
Q0一一同一破碎机在同样条件下破碎指定矿石的处
理能力。
中硬矿石通常用石英代表，其可碎性系数与可磨性
系数均为 1 。若矿石硬度大，则可碎性系数与可磨
性系数均小于 1,表示破碎机对其处理能力小于
对中硬矿石的处理能力；反之，矿石硬度小，可碎
性系数与可磨性系数大于 1,破碎机对其处理能
力则较大。选矿上常用矿石的极限抗压强度氏，、
普氏硬度系数 f (f=σb/10),可碎性系数及可磨性
系数表示矿石的硬度，如表 1-3-2 所示。
按普氏硬度系数 f可将矿石分为 10 级,f 值由 0.3
到 20,见表 1-3-3 。显然,f 值越大，矿石越坚
固，也越难破碎。从表中可以看出，无烟煤的普氏硬
度系数 f=2,烟煤的普氏硬度系数 f=1-1.5。
各种矿石的物理机械性质见表 1-3-4。
应当指出，矿石的力学性质是不均匀的。不
同矿物集合体之间的结合力比同种矿物内部
的结合力要小；在同样的矿物集合体内，晶
体面上的结合力比晶体内部的要小。再加上
形成矿物的不连续性与不均匀性，以及开采
时对矿物受力形成的裂纹的影响。一般来说，
随着物料粒度的减小，以上提到的引起矿物
强度降低的因素也减少，故细矿粒的强度较
高，也就是矿粒愈细愈难磨碎。
3.1.4 破碎比及破碎产物的粒度特性
max
max
Di d?
在破碎过程中，，叹料粒度与产物粒度的
比值叫做破碎比。它表征了物料破碎的程度。
破碎的能量消耗和处理能力均与破碎比有关。
破碎比通常由入料最大颗粒直径 (Dmax)与产
物最大颗粒直径 (dmax)的比值来确定，即：
( 1-3-2 )
在选煤实践中，由式 (1-3-2)确定的破碎比并不能准确地描述
破碎过程。因为粒度特性相同的物料经破碎后，虽然产物中的
最大粒度是一样的，但破碎后粒度特性未必相同，如图 1-3-2
所示。
若由式 (1-3-2 )计算破碎比，图中所示两个破碎过程的破碎比
相同，但凹形曲线 2 的产物要比凸形曲线 1 的产物含更多的
细颗粒，所以完成曲线 2 所示的破碎要比完成曲线 1 所示的
破碎消耗更多的能量。为使破碎比能更准确地表小破碎与能耗
的关系，应寻求另一种破碎比的计算方法。即：
(1-3-3)
式中,—— 根据粒度特性计算出的原料与产物的加权平均直径，
mm；
,—— 原料和产物的各粒级产率 ( 按筛分分析 ),%；
D,d—— 原料和产物各粒级的算术或几何平均直径,mm。
为了鉴定破碎机的破碎效果和检查破碎产品的质量，必须确定
它们的产品粒度组成和粒度特性曲线。确定混合物料的粒度组
成，通常采用筛分分析的方法 ( 简称筛析 )进行筛析时，从被
筛析的物料中称出适量的试样。试样称好后置于一套标准筛的
第一层筛面上并用盖封闭，然后放在振筛器上进行筛分，筛分
的时间一般为 10-15min 。筛好后将各层筛上物料分别进行称
量，然后以试样的总质量分别除各个粒级的质量，即可得到每
一粒级相应的产率，以百分数表示。根据筛析的结果，可以做
出原矿、破碎产品和磨碎产品的粒度特性曲线。粒度特性曲线
表示产率和物料粒度之间的关系。这种曲线的绘制方法很多，
随研究的目的而定。通常是以直角坐标的横轴表示筛孔尺寸与
原矿最大粒度之比，或者是筛孔尺寸与破碎机排矿口之比，或
者是筛孔尺寸与磨碎产品的最大粒度之比；纵轴表示每一层筛
上物料质量累积百分数，简称筛上量累积产率 ( % )。利用各
种矿样的筛析数据，可以做出图 1-3-3到图 l-3-8 的粒度特性
曲线。
从图 1-3-3 到图 1-3-8表示的粒度特
性曲线中可以看出，难碎性矿石的
粒度特性曲线 l 都是凸形曲线，这
表明矿石中粗粒级物料占多数；中
等可碎性矿石的粒度特性曲线 2 都
近似于直线，这表明各种粒级所占
的产率大致相等；易碎性矿石中粒
度特性曲线 3 都是凹形曲线，这表
明矿石中细粒级物料占多数。根据
图中的粒度特性曲线，可以比较各
种矿石的破碎难易程度，检查破碎
机的工作情况，比较各种破碎机的
破碎效果。
3.1.5 选煤厂常用的破碎工艺流程
煤矿运到选煤厂的原煤的最大粒度可
达 300 mm 。我国目前主要采用跳汰
与重介质选煤，一般入选粒度小于
50 mm，所以应对入选原煤进行破碎，
使其粒度小于最大允许入选粒度。为
满足这一粒度要求，有两种常用破碎
系统，一种是带有准备筛分的开路系
统，如图 1-3-9(a) ；另一种是带有
检查筛分的闭路系统，如图 1-3-
9(b)。
闭路破碎系统的优点是能保证产品粒
度小于规定尺寸；缺点是设备较多，
流程复杂，破碎机的负荷量应考虑检
查筛分的筛上物料量。
3.1.6 破碎效果评定方法
选煤厂中，无论哪一种破碎作业都应该满足以下两方
面要求：
1)破碎产品达到规定粒度，或排料中大于规定粒度的
煤块尽可能少,
2)尽量避免过粉碎，即排料中过细的煤粒含量要少。
因为过粉碎产品的含量多，会给分选作业带来困难，
降低精煤产率，同时增加煤泥量，加大煤泥回收和洗
水澄清设备的负荷。过粉碎还将加快设备的磨损和增
加无谓的功耗，所以应尽量避免。
3.2 破碎基本理论
破碎理论是研究矿石在破碎过程中能量消耗与哪
些因素有关，并确定外力破碎矿石时所做的功的
学说，也叫破碎的功耗学说虽然人类使用破碎工
具已有上千年的历史，但是，提出破碎理论还是
19 世纪的事情。在选矿厂中,40％ -60％的动力
消耗是在破碎和磨碎作业中，这必然引起人们的
关注。
物料块破碎是沿最脆弱的断面裂开的。这些脆弱
断面在物料块被破碎后就不存在了，所以在物料
破碎过程中，脆弱点和脆弱面逐渐消失。随着物
料粒度的减小，物料变得越来越坚固。因而，破
碎较小的物料时，消耗的能量就较多。破碎物料
块所消耗的功，一部分使被破碎的物料变形，并
以热的形式散失于周围空间；另一部分则用于形
成新表面，变成固体的自由表面能。
3.2.1 面积假说
破碎理论的面积假说是由德国学者 P,R,雷廷格 (P,
R,Rittinger)于 1867 年提出的，这是最旱的系统
的破碎理论。事实上，物料表面上的质点与其内部
的质点不同，物料表面相邻的质点不能使其平衡，
故物料表面存在着不饱和能。破碎过程使物料增加
新的表面，为此雷廷格认为：物料破碎时，外力做
的功用于产生新表面，即破碎功耗与破碎过程中物
料新生成表面的面积成正比，或内力的单元功 dA1与
物料的破断面的面积增量 dS成正比。即：
dA1=K1dS
(1-3-8 )
式中 K1－一比例系数,
3.2.2体积假说
破碎的体积假说是由俄国学者吉尔皮切夫与德国学者基克
各自独立提出的。体积假说认为：将几何形状相似的同类
物料破碎成几何形状也相似的产品时，其破碎功耗与被破
碎物料块的体积或质量成正比，或内力的单元功 dA2与
破碎物料块的变形体积的微量 dV 成正比。即：
(1-3-14)
式中 K2—— 比例系数。
破碎 Q m3 物料时的单元功：
(1-3-15)
破碎 Q m3 物料所需之功：
(1-3-16)
式中，。
物料块平均直径的计算公式为：； (1-3-17)
由式 (1-3-16)可见．根据体积假说，破碎功只与破碎比有
关根据体积假说和按照虎克定律，
3.2.3 裂缝假说
裂缝假说是由 F, C,榜德 ( F, C, Bond )在整理了破
碎与磨碎的经验资料后，于 1952 年提出的介于面积假说
和体积假说之间的一种破碎理论。裂缝假说认为破碎矿石
时，外力首先使物料块产生变形，外力超过强度极限以后，
物料块就产生裂缝而破碎成许多小块。榜德提出的个计算
破碎功耗的公式为：
(1-3-20)
式中 W— 将单位质量物料从粒度为 F 破碎到粒度为 P时所
而能量；
F— 80％的入料所能通过的方形筛孔宽；
P－ 80 ％的排料所能通过的方形筛孔宽；
W— 功指数。
Wi是理论上不限定的粒度破碎到 80％可以通过 100μm 筛
孔宽 ( 或 65％可以通过 200网目筛孔宽 )时所需的功，它
在一定程度上表示物料粉碎的难易程度，即可碎性或可磨
性。
1110 iWW PF????????
3.2.4 破碎理论的评述
以上所介绍的三种破碎理论都有局限性和误差．导出的公
式还不能完全用于定量计算，因为在计算破碎功的绝对值
时，比例系数为未知数。这些公式只能用于破碎和磨碎过
程的定性研究要准确地选择破碎机和磨矿机的电动机功率，
必须在理论计算的基础上广泛地利用实验资料三种假说都
从某个角度解释了破碎的某一阶段。面积假说只注意了新
生表面积所需要的能量，而忽视了物料破碎前先出现变形
和实际中物料又是非均质的。体积假说只考虑了破碎时的
变形能，没有考虑到新生表面积的增加，同样具有片面性。
裂缝假说是介于面积假说与体积假说之间，提出破碎功耗
与 D5/2之成正比，但没有充足的理论根据，而且由于它是
根据实际资料整理出的经验公式，所以具有一定的适用范
围。根据试验研究证实：
粗碎时新生表面积不多，体积假说较为准确，裂缝假说
结果不可靠；细碎时 (破碎到 10μm 以下时 )裂缝假说
求得的数据过小，此时新生表面积增加，表面能是主要
的，面积假说较为准确；在粗碎与细碎之间的广泛范围
内，裂缝假说比较适用，因为榜德的经验公式是根据一
般破碎设备得出结论，所以在中等破碎比情况下与它大
致相符。各假说在适合各自的粒度范围内与实际情况的
误差不大，因而在应用时，应正确加以选择。其中，裂
缝假说较有实际意义与应用价值因为面积假说及体积假
说公式中的 K1与 K2分别表示单位表面积与单位体积变
形所需的分离为与变形功，这在目前无法确定，故这两
个公式的应用受到限制，只能在矿石性质相同的情况下
消去比例系数而作一些相对计算分析，定性地说明一些
问题。裂缝假说使用的是破碎的净功耗，公式中的各项
均是可测定的，故具有广泛的实用价值榜德公式可应用
于以下几个方面：
① 计算破碎、磨碎功耗在测出功指数 Wi 的情
况下，可以计算各种粒度范围内的破碎磨碎
功耗。
② 选择破碎或磨碎机械测出矿石的功指数 Wi，
可以计算设计条件下的需用功率，从需用功
率的容量上选择破碎或磨碎机械。
③ 比较不同破碎设备的工作效率一如两台破
碎机消耗的功率相同，但产品粒度不同，分
别计算出其操作功指数，就可以看出哪一台
破碎机的效率高。
破碎过程是复杂的，三个假说均有许多因素
未加考虑，因此，即使在各自适用的范围内，
其结果也只是近似的，还须用实际资料加以
校核。
3 破碎机械
破碎机械已在越来越多的行业中得到广泛应用。
随着科学技术的发展，各种新型、高效的破碎设
备正在逐渐出现并开始应用在工业中应用的破碎
设备种类繁多，其分类方法也有多种。按照使用
的粒度范围可将破碎设备分为破碎机与磨碎机两
大类。两者的根本区别是：破碎机的破碎部件在
工作中不直接接触，破碎面之间总有一间隙，破
碎物料就夹在这些间隙中；而磨碎机的工作部件
( 或介质 )相互接触，工作时可能被物料隔开。另
外，破碎机比磨碎机的产物粒度大。
破碎机可按工作原理和结构特征划分为：颚式
破碎机、圆锥破碎机、辊式破碎机和冲击式破
碎机。图 1-3-10 为主要类型破碎和磨碎设备的
原理示意图。磨碎设备将在下章中讲述。
3.3.1 颚式破碎机
颚式破碎机 (出现于 1885年 )俗称, 老虎口,,是
历史悠久的破碎机之一，至今仍是破碎硬物料最
有效的设备。它具有结构简单、工作可靠、使用
和维护方便等优点，在冶金、建筑、交通及化工
等工业部门中得到广泛应用。选矿厂常用颚式破
碎机。在选煤厂，若原煤混有较多矸石与黄铁矿，
或将矸石破碎作为沸腾炉的燃料时，采用颚式破
碎机比较合适。
颚式破碎机的规格以给料口宽度 B 和长度 L来表
示，即 B× L ( mm )。通常按给料口的宽度 B 的
大小把颚式破碎机分为三类：大型颚式破碎机
( B≥600 mm ) ；中型颚式破碎机 ( 300≤B ＜
600 mm ) ；小型颚式破碎机 (B＜ 300 mm )。国
产颚式破碎机的技术特征见表 l-3-5。
1,简单摆动颚式破碎机
图 1-3-11为国产 1500× 2100型简单摆动颚式破碎
机的构造图。图中固定颚板 1 又是机架的前壁，
可动颚板 2 悬挂在悬挂轴 11上，两块颚板上均镶
有破碎齿板 3 和 4 。在垂直连杆 7 的下部装有
前、后肘板 8 和 9 。当传动飞轮 5 带动偏心轴
6 旋转时，垂直连杆作上下运动。当连杆向上运
动时，肘板 8 推动可动颚板 2 向固定颚板 1 靠
近，后肘板 9 一端支承在肘板支座 10上，另一
端则支承在调节楔块 16 的肘板座中。此时，在
固定颚板 1 和可动颚板 2 以及侧衬板构成的破
碎腔内的物料即被破碎。当连杆向下运动时，可
动颚板退到起始位置，破碎产物经排料口自动排
出 。
2,复杂摆动颚式破碎机
复杂摆动颚式破碎机的结构如图 1-3-12 所示。比较图 1-3-11
和图 l-3-12 可知，复杂摆动颚式破碎机较简单摆动颚式破碎
机少了一根可动颚板的悬挂轴；可动颚板与连杆合为一个部件，
没有垂直连杆；肘板也只有一块。可见，复摆式破碎机的构造
比简摆式破碎机的构造简单。但可动颚板达动却复杂了，当破
碎机工作时，飞轮 8 带动偏心轴 6 转动，由于偏心轴的偏心
作用，悬挂在它卜边的可动颚板 2 在肘板，的制约下，相对于
固定颚板往复地做一种复合摆动运动实际［，复摆式可动颚板
的运动相当于简摆式破碎机中垂直连杆的运动。当可动颚板 2
靠近固定颚板 3 时，物料被破碎。在破碎过程中，当可动颗被
推向前方时，拉杆 l 之未端的弹簧 13即受压缩，由于弹簧企图
恢复原状，因此可以帮助可动颚板后退至原来位置水平拉杆的
作用还在于阻止当可动颚板作返回运动时肘板 9 不致脱落。
3.3.2 圆锥破碎机和旋回破碎机
圆锥破碎机和旋回破碎机都是连续工作的破碎机械。它们
是借助于旋摆运动的圆锥面，周期地靠近固定锥面，使夹
于两个锥面间的物料受到挤压和弯曲来达到破碎目的的。
旋回破碎机和圆锥破碎机的结构及工作原理示意图见图 1-
3-10(b )、图 1-3-14 和图 1-3-15。
1.旋回破碎机
旋回破碎机主要由机架、活动圆锥、固定圆锥、
主轴、大小伞轮和偏心套筒等组成。活动圆锥
的主轴支承在横梁上面的固定悬挂点 A中，主
轴厂部置于偏心套筒内。偏心套筒转动时，使
锥体绕中轴连续地偏心旋回运动。活动圆锥靠
近固定圆锥时，矿石受到挤压而破碎；离开时，
破碎产品靠自重经排矿口排出。
3.3.3 辊式破碎机
辊式破碎机基本结构与工作原理见图 1-3-10(c)
和图 1-3-16。辊式破碎机的工作部分是两个相对
回转的辊子辊子表面可以带齿牙，称为齿辊式破
碎机
1.齿辊破碎机的构造
图 1-3-17 为双齿辊破碎机的结构图。它由对
同步反向回转的齿辊、机架及传动机构等部
件组成。
机架 1 由型钢焊接而成，固定齿辊 2 安装在
机架的固定轴承 3上可动齿辊 4 安装在可动
轴承 5 上，可动轴承可以在固定于机架上的
轴承座 6 上滑动，利用弹簧 7 将可动轴承压
紧。电动机通过皮带轮 8 和传动齿轮 9, l0
使固定齿辊转动，利用连动齿轮对 11 使固定
齿辊和可动齿辊相对回转。
单齿辊破碎机的结构如图 1-3-18所示。其工作原
理是：大块煤给到破碎板和齿辊中间，当齿辊作
逆时针回转时，大块煤在破碎腔上部被长齿轧碎，
破碎后的煤块继续落在破碎腔的卜部，进步被齿
辊轧碎，破碎产物从下部排出。
2.齿辊破碎机的特征及其比较
国产齿辊式破碎机的技术特征见表 1-3-6。
为了满足大破碎比的要求，美国雷克斯诺德
(Rexnord )公司研制了四齿辊破碎机。图 1-3-19
为该公司生产的冈拉克 (T, J, Gundlach ) 8030破
碎机的结构简图实际上，它是将两个双齿辊破碎机
串联起来。前一个破碎机的排料是后一个破碎机的
入料。其特点是破碎比大，可 24，入料最大尺寸为
48 英寸 ( 约合 1220 mm ),由于把初碎与二次破
碎合二为一，一台破碎机即可满足各种粒度要求的
破碎 8030 破碎机的齿辊长度为 80 英寸 (约合
2030mm ),直径为 30 英寸 ( 约合 760 mm ),分
上段和下段两部分。上段齿辊的辊齿类似鹰嘴式，
长齿与短齿配合布置，长齿比短齿高 2 英寸 ( 约合
50 mm ) ；下段齿辊的辊齿形式可根据物料的性质
和破碎要求采取不同的齿形。
3.3.4 冲击式破碎机
冲击式破碎机 [见图 1-3-10 (d )]扫可分为锤式破碎机和
反击式破碎机。冲击式破碎机有一个高速旋转的转子，
上面装有冲击锤当物料进入破碎机后，被高速旋转的锤
子击碎或从高速旋转的转子获得能量，高速抛向破碎机
壁或特设的硬板而被击碎两种破碎机的破碎方式都是冲
击破碎，所不同的是在反击式破碎机中．物料受到更多
次的反复冲击而破碎，具有高频冲击的特点。两种破碎
机的破碎比都很大．适合于破碎脆性软物料。
1.锤式破碎机
锤式破碎机是利用高速回转锤子的打击作用而
进行破碎的。如图 1-3-21 所示，工作时，铰接
的锤头高速回转，对给入的大块物料进行打击，
并使其抛向机体内壁的承击板上，在承击板上
物料进一步冲击破碎后，落到下向的蓖条上，
粒度合格的产物从蓖条缝隙中排出，蓖条上的
物料继续被锤头打击、挤压或研磨，直至全部
透过蓖条为 止。锤式破碎机适用于破碎脆性物
料，可将煤破碎到 3-13mm以下，而且保证产物
中不混入过大粒度的颗粒，故在选煤厂中多用
于中煤的中碎和细碎作业。
2.反击式破碎机
反击式破碎机的基本结构如图 1-3-
22所示。它与锤式破碎机的仁要区
别为：
① 反击式破碎机有反击板和较大
的破碎胶．物料的破碎不仅靠锤头
的冲击，更主要的是利用物料与反
击板或物料与物料之间的反复冲击；
② 反击式破碎机的锤头固定地安
装在转子上，破碎时能充分利用整
个转子的能量，有利于破碎大块物
料；
③ 反击式破碎机底部没有蓖条，
产物粒度由反击板与锤头间的问隙
决定，所以能够避免破碎湿物料时
堵塞蓖条的现象
3.3.5 滚筒碎选机
滚筒碎选机又称选择性破碎机。它在工作过程中
具有破碎和筛分两种作用，并能达到分选的目的。
早在 l904 年，人们就开始使用滚筒碎选机，目
前仍在许多国家的选煤厂中得到应用。
1.滚筒碎选机的构造
国内外使用的听有滚筒碎选机的结构基本
类似，都是由滚筒、支承装置、传动装置
和机架四部分组成。
1）滚筒 —— 我国使用的带预筛段的滚筒碎
选机结构如图 1-3-25所示。滚筒由滚圈、型
钢组合梁、筛板和提升板组成。
2）支承装置 —— 滚筒碎选机的支承装置是两对固定在工
字钢机架上的托辊，其中一对托辊间的距离可以调整．如
图 1-3-26 所示。调节调整螺杆，可使两托辊的轴间即变
小或变大，从而使筒体轴线与水平面的夹角增大或缩小。
3） 传动装置 —— 滚筒碎选机有以下三种基本的传动形式。
摩擦传动：筒体侧边的两个托辊是主传动摩擦轮，由电动
机通过减速器及一长轴带动，主传动摩擦轮与滚筒两端的
滚圈接触，靠摩擦力带动滚筒旋转；
齿轮传动：电动机通过减速器带动小齿轮，小齿轮与装在
滚筒上的大齿圈啮合，使滚筒转动；
链轮传动：电动机通过减速器带动小链轮，通过链条再带
动固定在滚筒上的大链轮，使筒体一起转动。以上三种传
动方式，以摩擦传动方式较为简单，易于加工制造。齿轮
传动运转可靠，但齿轮 (尤其是大齿圈 )加工制造较为困难。
国内使用的滚筒碎选机有摩擦传动和齿轮传动两种方式 。
2.滚筒碎选机的应用
滚筒碎选机工作时，预筛段对原煤进行准
备筛分；对不带预筛段的碎选机，可在给
料槽上装一段固定筛，将末煤筛出随着滚
筒转动，给入的煤块被提升板提起，转到
一定角度，煤块被撞击而破碎，并透筛排
出，而未被破碎的大块矸石、金属杂物及
木块等，则经筛上从排料漏斗排出。
我国选煤厂自行设计和制造的两种滚筒碎
选机技术特征见表 1-3-11 。
第 4 章磨矿及磨矿机械
4.l 概述
磨 矿作业是矿石破碎过程的继续，是分选前准备作业的重要
组成部分。磨矿作业不仅于选矿工业，而且在建筑、化学和
电力等工业部门中亦广泛应用。
除处理某些砂矿以外的所有选矿厂，几乎都有磨矿作业在选
矿工业中，当有用矿物在矿石中呈细粒嵌布时，为了能把脉
石从矿石中除去，并把各种有用矿物相互分开，必须将矿石
磨细至 0.1-0.3 mm,甚至有时磨至 0.05-0.074 mm 以下。
磨矿细度与选矿指标有着密切的关系。在一定程度上，有用
矿物的回收率随着磨矿细度的减小而增加。因此，适当减小
矿石的磨碎细度能提高有用矿物的回收率和产量。磨矿所消
耗的动力占选矿厂动力总消耗的 30％以上。因此，磨矿作
业在选矿工艺流程中占有很重要的地位。
4.l 概述
磨矿作业是矿石破碎过程的继续，是分选前准备
作业的重要组成部分。磨矿作业不仅于选矿工业，
而且在建筑、化学和电力等工业部门中亦广泛应
用。
除处理某些砂矿以外的所有选矿厂，几乎都有磨
矿作业在选矿工业中，当有用矿物在矿石中呈细
粒嵌布时，为了能把脉石从矿石中除去，并把各
种有用矿物相互分开，必须将矿石磨细至 0.1-
0.3 mm,甚至有时磨至 0.05-0.074 mm 以下。
磨矿细度与选矿指标有着密切的关系。在一定程
度上，有用矿物的回收率随着磨矿细度的减小而
增加。因此，适当减小矿石的磨碎细度能提高有
用矿物的回收率和产量。磨矿所消耗的动力占选
矿厂动力总消耗的 30％以上。因此，磨矿作业
在选矿工艺流程中占有很重要的地位。
磨矿机的分类如图 1-4-2 所示。按照排矿方法
不同，常用的磨矿机可以分为中心排矿磨矿机
[(见图 1-4-2 (a),(b),(c)]和格子排矿磨矿
机 [(见图 1-4-2 (d)]两种。
目前，选煤厂主要采用
格子型球磨机和溢流型
球磨机。如图 1-4-3
(a)所示的磨矿和分级
工艺联合的流程叫闭路
磨矿，它可以提高磨矿
效率。与磨矿机配合使
用的常用分级设备有螺
旋分级机、水力旋流器
等。球磨机的排矿不进
入分级设备，直接进入
下一作业的称为开路磨
矿 〔 如图 l-4-3(b)〕 。
4.2磨矿作用及磨矿条件的
确定
4.2.1磨矿机对矿石的磨矿作用
在磨矿过程中，磨矿机以一定转速旋转，
处在筒体内的研磨介质由于旋转时产生
离心力，致使它与简体之间产生定摩擦
力。摩擦力使研磨介质随着筒体旋转，
井到达一定的高度。当研磨介质的自身
重力 (实际上是重力的向心分力 )大于离
心力时，研磨介质就脱离筒体抛射下落，
从而击碎矿石同时，在磨矿机转动过程
中，研磨介质还会有滑动现象，对矿石
产生研磨作用。所以，矿石在研磨介质
产生的冲击力和研磨力联合作用下得到
粉碎，如图 1-4-4 所示。
4.2.2磨矿机磨矿条件的确定
磨矿机的工作参数包括临界转速、工作转速、装球质量和所
需功率等。要合理而经济地选择磨矿机的这些工作参数，提
高磨矿效率 ( 每小时单位功耗处理的矿石量 )和生产率，就必
须研究磨矿机工作时研磨介质在筒体内的运动规律。
1.研磨介质在磨矿机内的运动规律
研磨介质在磨矿机中的运动状态与筒体转速及筒体衬板的摩
擦系数有关。研磨介质在筒体中的运动状态基本上有三种
( 图 1-4-5 )。
2.主要工作参数的确定
(l)临界转速与磨矿机转速
当磨矿机筒体的转速达到某一数值时，作
用在研磨介质仁的离心力等于研磨介质的
重力，研磨介质开始随筒体一起回转，这
时的磨矿机转速叫临界转速。我们可以通
过研磨介质的受力分析来求得磨矿机的临
界转速。磨矿机筒体内研磨介质的受力情
况如图 1-4-6 所示。设质量为 m、重量为
G 的研磨介质一一钢球对筒壁的正压力为
N,钢球以速度 v随筒体一起旋转而受到
的离心力为 F,钢球不下落 ( 也就是钢
球不离开筒壁 )的条件是：
2c o s c o s 0vN F G m m g
R??? ? ? ? ?
2 c o svm m gR ??
将
30
Rnv ?? 代入 (1-4-2 )，整理后可得
30 c osn
R ??钢球不脱离筒壁的临界条件是 N=0，即
30 c osn
R ??
30
Ln R?
4 2,4
Ln D?
式中 D—— 筒体直径,m。
如果以式 (1-4-5)计算的临界转速为 100%，则一般球磨机的转速
率大约在 76％ -86%之间即球磨机的工作转速可按下式取值,(1-
4-6)
(4)球磨机结构参数
① 筒体直径影响球磨机的处理能力一一球磨机的处理能力与
筒体直径的 2.5-2.6次方成正比。
② 筒体长度影响球磨机处理能力和产品细度 —— 球磨机的处
理能力与筒体长度成正比；筒体短，磨矿产品粒度粗；筒体长，
磨矿产品粒度细而功耗大。长度与直径之比常为 0.75 -2 。
③ 衬板形状影响处理能力 —— 不平滑衬板的处理能力比平滑
衬板的处理能力大；过厚的衬板会降低球磨机的有效容积，也
降低球磨机的处理能力；衬板被磨损后，筒体直径加大，钢球
充填率显得偏低，使处理能力减小，故应适当增加装球量。
(5)球磨机工作条件的确定
球磨机研磨介质的性质、充填率以及矿浆浓度等因
素均对磨矿效果影响较大。
① 研磨介质的性质 —— 在其他条件不变时，研磨
介质密度愈大，球磨机的功耗与处理能力也愈高。
一般选用钢球或铸铁球作为研磨介质。给矿中有粗
细不等的各个粒度级别，就应配备不同直径的钢球，
各种钢球的质量比例应与物料粒度特性相适应。装
一种钢球的磨矿效果不如装多种钢球的磨矿效果理
想。对粒度范围宽的一段磨矿，一般装 6-7 种钢
球。直径小个数多时，研磨面积大，但每个钢球的
打击力小；直径大个数少时，研磨面积小，但每个
钢球的打击力大。粗粒宜用大钢球，细粒宜用小钢
球。钢球直径 D可按下式计算,(mm)
(1-4-11) 2 5,4Dd?
25.4Dd?
式中 d—— 按 80%过筛计的物料最大粒度,mm。
② 钢球的充填率－一装球过多时，中心部分钢球只
作蠕动，不能有效工作。充填率 φ可根据图 1-4-7按下
式计算：
50 127 bD? ????????
式中 φ—— 钢球充填率,%；
D－一磨机筒体内径,mm；
b—— 介质表面到筒体中心距离,mm。
球磨机中钢球的充填率一般为 40％ -50％。
③ 矿浆浓度 —— 通常用矿浆中矿石的质量百分数表
示，球磨机一般取其排矿浓度。矿浆浓度对磨矿效
果影响很大矿浆浓时，粘性大，矿粒易粘在介质上，
矿浆流动慢，被磨时间长，但对介质缓冲效应大，
削弱打击力；矿浆稀时，情况则相反。处理粒度粗、
硬度大以及密度大的矿石应用较浓的矿浆；处理粒
度细、硬度小及密度小的矿石应用较稀的矿浆对中
等转速的球磨机而言，粗磨矿 (产品粒度 0.15mm 以
上 )或磨密度大的矿石，矿浆浓度较大，约 75%-80%；
细磨矿 (产品粒度 0.074-0.1mm)或磨密度较小的矿石，
矿浆浓度较低，约 65%-75%。
6) 功率
球磨机在抛落工作状态下所需全部有用功率为：
2, 5 4 4 6160.6 78 9( 1 ) ( 1 )
3N D L K K?
??? ? ? ? ? ???
??
式中 D—— 筒体内径,m；
L—— 筒体长度,m；
δ —— 介质的堆密度,t/m3；
Ψ —— 磨矿机的转速率,%；
K—— 系数 (K=R1/R),R为向体内半径,m； R1为最内
层钢球至筒体中心的距离,m。
若已知规格为 D1× L1球磨机的有用功率为 Nl，规格
为 D2× L2球磨机的有用功率为 N2，则：
2, 5
22
212, 5
11
DL
NN
DL
?
球磨机有用功率是使介质运动而发生磨矿作用的功率，约为总功
率的 75％ -80-％。
(7) 磨矿机的处理能力
由于磨矿机生产能力的影响因素很多，而且变化大，因此，
目前还很难用理论公式来计算它的生产能力。一般都是根
据, 模拟方法, 来计算磨矿机的生产能力。根据实际生产
的磨矿机在接近最优越的工作条件下工作时的资料，再结
合磨矿机的型式和尺寸、矿石的可磨性、给矿及产品粒度
等因素加以校正。磨矿机生产能力的计算一般按新形成级
别的方法进行此方法一般采用 -0.074mm(-200网目 )作计算
级别。
设计的磨矿机生产能力可按下列公式计算：
21
VqQ
??? ?
(t/h) (1-4-15)
式中 V—— 设计的磨矿机有效容积,m3；
β2—— 产品中小于 0.074mm级别含量,%；
β1—— 给矿中小于 0.074mm级别含量,%；
q—— 按新形成级别 (-0.074m)计算的单位生产能力，
t/(m3·h)。
q值由试验确定，或采用矿石性质类似、设备及工作条件相同的
生产指标。当没有试验数据与生产指标时，可按下列公式计算：
q=q0K1K2K3K4 (l-4-16)
式中 q—— 磨矿机按新形成 (-0.074mm)级别计算的实际单位生产
能力,t/(m3·h)；
K1—— 矿石可磨性系数，可用实验方法确定磨矿机研磨设计规
定处理的矿石与研磨供比较用的矿石 (即现场目前处理的矿石 )
时，按新形成级别计算的生产率之比，就是系数 K1,K1也可按
表 1-3-2 选取；
K2－一磨矿机型式校正系数 (表 1-4-1)；
K3—— 磨矿机型式校正系数,0.511
3 22DbK Db
???? ???
??
其中,Dl和 D2为设计和目前工作的磨矿机的直径,m； b1和
b2为设计的和目前工作的磨矿机衬板厚度,m；
K4—— 给矿和产品粒度系数，。其中,m1和 m2是设计
与生产的给矿和产品粒度按新形成 (-0.074mm)级别计
算的相对生产能力。 m1和 m2值见表 1-4-2。
β1 和 β2 应按实际资料计算；若无实际资料，可按
表 1-4-3 和表 1-4-4选取。
4.3 磨矿机械
4.3.1磨矿机的构造
前面所述的球磨机、棒磨机和砾磨机之间仅是某些
部件不同，它们的结构基本上相同。
1.球磨机
Φ2700 × 3600格子型球磨机如图 1-4-8 所示。格子
型球磨机由以下 6 部分组成：筒体部、给矿部、排
矿部、轴承部、传动部和润滑系统。
为了提高衬板的使用寿命，国内外正在发展和使用橡胶衬板。橡
胶衬板具有寿命长 ( 比钢衬板的寿命长 3-4倍 )、重量轻、安装简便、
更换工作安全、工作噪音小等优点。衬板的表面形状应该使钢球
与衬板表面的相对滑动量最少，这不仅可以增加衬板的使用寿命，
而且可以降低功率消耗。所以，衬板的表面形状对磨矿效率的影
响很大通常，细磨矿时，采用细棱边或完全光滑的衬板；粗磨矿
时，则采用带棱的衬板。衬板具有很多不同的断面形状，如图 1-
4-9 所示。图中,(a),(b)和 (c)是直接用螺栓固定在筒体上的单块
衬板。这种衬板更换容易，但要求螺钉孔密封，不然会在工作时
漏出矿浆。为了防止矿浆沿螺钉孔流出，在螺帽下面垫有橡皮圈
和金属垫圈 ( 图 1-4-10 )。图 1-4-9 (d)和 (e)为条形衬板。这种衬
板是用楔形压条 9 固定，并用端盖衬板压紧 ( 图 1-4-8 )。这种衬
板制造简单，由于螺钉孔数目少 ( 条形衬板也可不用螺钉固定，
完全用端盖衬板压紧 )，因而增强了筒体的强度和刚性。目前，我
国生产的磨矿机中的衬板很多采用这种结构型式。
2.棒磨机
棒磨机和溢流型球磨机基本相似。棒磨机是采用圆棒作为研磨
介质，而不像球磨机采用钢球作为研磨介质。棒的直径通常为
40-100 mm,棒的长度一般比筒体长度短 25-50mm。为了防止
筒体旋转时钢棒歪斜而产生乱棒现象，棒磨机的锥形端盖敷上
衬板后的内表面是平的。棒磨机主要是利用棒滚动时产生磨碎
和压碎的作用将矿石破碎的。当棒磨机转动时，棒只是在筒体
内互相转移位置。棒磨机不只是用棒的某一点来打碎矿石，而
是以棒的全长来压碎矿石。因此，在较大块矿石没有被破碎前，
细粒矿石很少受到棒的冲击，矿石过粉碎的可能性小，可以得
到粒度比较均匀的磨碎产品。由于棒磨机具有以上工作特性，
通常取其转速比球磨机的低一些，约为临界转速的 60%-70%；
充填率一般为 30％ -40%；给矿粒度不宜大于 25mm,否则会
使棒子歪斜，工作时导致棒子的弯曲和折断，从而使磨矿效果
恶化棒磨机一般在第一段开路磨矿中用于矿石的细碎和粗磨。
在钨、锡或其他稀有金属的重选厂或磁选厂，为了防止矿石过
粉碎，常采用棒磨机。棒磨机用于开路磨矿，可以代替短头圆
锥破碎机作细碎。
3.砾磨机
砾磨机是古老的磨矿设备之一砾磨机是一种用砾石或卵石
作研磨介质的磨矿设备。由于磨矿机的生产率与研磨介质
的密度成正比。因此，砾磨机的筒体尺寸 (D× L)要比相同
生产率的球磨机筒体尺寸大。同时，其衬板一般要求能够
夹住研磨介质，形成, 自衬,,以减少衬板磨损，加强提
升物料的能力和矿物间的粉碎作用。因此，常采用网状衬
板或梯形衬板，或者两者的组合。
砾磨机具有能耗小、生产费用低、节省金属材料 ( 如研磨
介质 )、避免金属对被磨碎物料的污染等特喊，特别适用于
对物料有某些特殊要求的场合。国外将砾磨机用于处理金、
银、重晶石等金属和非金属矿石。砾磨机 1 作时，转速一
般比球磨机略高，常为临界转速的 85%-90%,矿浆浓度一
般比球磨机低 5％ -10％。
4.自磨机
磨矿机除了以上介绍的几种类型外，还有一种无介质
磨矿机自磨机。自磨机的工作原理与球磨机、砾磨机
的工作原理基本相同不同的仅是它不另外采用研磨介
质 (有时为提高其处理能力，也加入少量的钢球，通
常只占自磨机有效容积的 2％ -3％左右 )，而是利用
矿石本身在筒体内连续不断地相互冲击和磨剥作用来
达到粉碎矿石的目的。在破碎和磨碎的同时，空气流
以一定的速度通入自磨机中，将粉碎了的矿物从自磨
机内吹出，并进行分级这种磨矿方法的主要优点是粉
碎比非常大，能使直径 lm 以上的矿块，在一次磨碎
过程中排矿粒度小于 0.074 mm (-200 网目 )。因此，
采用自磨机可以简化破碎流程，并降低选矿厂基本建
设的设备投资及其日常维护和管理费用。由于自磨机
的过磨现象少，处理后的矿物表面干净，因而能提高
精矿品位和回收率。
自磨机的规格以筒体直径 D 和筒体
内长度 L 表示。自磨机主要有干式
自磨机和湿式自磨机两种。
Φ4000 × 1400干式自磨机的构造如图
1-4-12 所示。自磨机的构造基本上
与球磨机相似，它也是由筒体部、给
料部、排料部、轴承部、传动部和润
滑系统等几个部分组成。但是，各部
分的结构根据自磨机的工作要求有所
不同。
湿式自磨机在结构上的特点有：
① 采用移动式带有积料衬垫的给矿漏斗，以减少
矿石对料斗的直接冲击和磨损；
② 采用排矿, 自返装置, 自行闭路磨矿。从格子
板排出的物料通过锥形筒筛，筛下物料由排矿口排
出，筛上物料 (大块 )则经螺旋自返装置返回自磨机
内再磨；
③ 自磨机的大齿轮固定在排矿端的中空轴颈上。
我国设计和制造的自磨机规格和基本参数见表 1-
4-7
4.3.2磨矿机的结构参数
1.筒体内径 D 和长度 L
磨矿机的生产能力和功能消耗，近似地与磨矿机的筒体内
径 D2.5和筒体长度 L 成正比。实践结果表明，各种磨矿
机的筒体内径 D 与筒体长度 L 有如下关系。
格子型球磨机,L= (0.7~2)D，当磨碎比大、物料的可磨
性差、产品粒度要求细时，取大值，反之，取小值；
溢流型球磨机,L= (1.3~2)；
棒磨机,L= (1.5~2)D；
管磨机,L= (2.5~6)D，对于开路磨矿系统，取 L=
(3.5~6)D；对于闭路磨矿系统，取 L= (2.5~3.5)D。
对于自磨机，筒体的内径较大，筒体长度较小，两者的比
值不是常数，它随筒体内径的变化而变化。推荐采用
D/L=2~4；对于湿式自磨机,D/L=3。
2.主轴承的直径和宽度
才主轴承的直径 d 和宽度 B等结构尺寸，取决于中
空轴颈的结构尺寸，而中空轴颈的结构尺寸是由进
料和出料的需要确定的。通常,d=(0.35~0.40)D，
B=(0.45~0.60)d。
对于干式自磨机，给矿端和排矿端的中空轴外径，
中空轴长度；对于湿式自磨机，。
3.自磨机提升衬板几何尺寸
提升衬板的高度 h和间距 l对物料的运动轨迹有很大
的影响。通常，。提升衬板的间距应大于最大给矿
粒度。
4.3.3其他磨矿机
1.振动粉磨机
振动粉磨机 ( 见图 1-4-14 )是由单轴惯性力激振的振动粉
磨机。它由电动机 1、挠性联轴器 2,轴激振器 3,偏心
重 4,轴承 5,装有研磨介质与被研磨物料的筒体 6 和
隔振弹簧 7 组成。
振动粉磨机工作时，电动机通过挠性联轴器
带动主轴快速旋转。偏心重旋转产生的离心
惯性力使筒体产生振动。振动粉磨机的工作
原理是：靠筒体发生高频低振幅的振动，通
过研磨体对物料剧烈的抛射冲击作用和研磨
作用来粉碎物料。筒体内研磨介质可以根据
工艺需要选择钢球、钢棒、小圆柱体、氧化
铝球等。振动粉磨机用于物料的细磨与超细
磨，可干法或湿法工作，其粉碎细度可达几
微米。目前，在粉末冶金、化工、煤炭等工
业部门得到应用。
2.悬辊式盘磨机
盘磨机是利用辊子在圆盘
上的快速转动来对物料进
行粉碎的磨机。盘磨机可
分为：圆盘固定型，圆盘
固定不动而安装辊子的梅
花架快速转动，又称雷蒙
磨 ( Rayrnond Mill ) ；圆
盘转动型，辊子部件不绕
机架中心轴转动而是圆盘
快速转动。
圆盘固定的悬辊式盘磨机
(图 l-4-15)由梅花架 1,
辊子 2,磨环 3,铲刀
4,给料部 5,返回风箱
6 和排料部 7 组成。
3.风扇磨
风扇磨用于磨碎煤粉以供锅炉燃烧之用。图 1-4-
17是找国生产的 KSG型风扇磨。
风扇磨的磨碎工具是一个快速旋转的装有若于个
径向板锤的冲击轮 2 。煤从给料管道 1 送至冲
击轮的中心部分，受到板锤的冲击作用而粉碎冲
击轮及其蜗壳区 5 实际上是一个风扇。块煤与烟
气或热风起通过给料管道送入冲击轮，块煤破碎
成煤粉，并随烟气或热风－起经蜗壳区排往分级
机其中粗粒级返回风扇再度磨细，细粒级为合格
产品。夹入给料中的铁质杂物，收集于壳体下部
的凹坑 6 中。对于某些只用冲击轮不能破碎到要
求粒度的煤，冲击轮前面还装有若干排前置锤 3,
使物料在进入冲击轮之前先初步破碎前置锤的排
数和个数视原料及磨碎条件而异，其旋转方向可
与冲击旋转方向相同或相反。
