粉碎法。
3. 化学粉碎法 结晶水化合物与无结晶水者相比，由于
结晶水使体积膨胀，利用这一性质进行粉碎
的方法称为化学粉碎法。例如将难以粉碎的 超硬合金材料加热，并与氯气作用生成氯化 物，如果将生成物投入水中，则结晶水可引 起体积膨胀，产生自然崩坏的效果。
例1 超硬合金材料
氯化物
水冷
例2 砂岩在粉碎前，先在铁笼中加热， 而后在水中萃冷爆裂。利用了石英在加热过
本讲概要： 内容：粉碎
重点：碎料粒子碰撞速度
难点：粉碎介质碰撞速度 疑点：低温粉碎
储存在弹性体内的应变能E在数值上应等 于外力所做的功W：
E=W
（2-32）
在整个加载过程中荷载所作的功：
E W
dP
Δ x E
Pd ()
（2-33）
2.1.5 粉碎需用功（有效粉碎功） 粉碎一个粒子需用功：
假定：粉碎产物的粒度分布的两成分性
粗粒成分：取决于出口间隙的大小
微粉成分：取决于原料的物性
可推论材料颗粒的破坏过程不 是由连续单一的破坏形式所构成，
而是两种以上不同破坏形式的组合。
Hiitting提出的粉碎模型： [A] 体积粉碎模型 整个颗粒都受到破坏
[B] 表面积粉碎模型 仅在颗粒的表面产生破坏
理想粉碎
MB 粉碎介质质量
UB 碰撞碎料粒子速度
能量转化率：100%→粒子的破碎能
破碎粒径x的粒子所需介质质量和碰撞速度的
关系
E 1 2 MBUB 2
5/3m
（2-40）
( 5m 5 ) / 3m
U B [0.3

1 2 2 / 3 1/ m 1 / 2 ( ) ( 0 v 0 ) 5 / 3 ]1/ 2 M B .x ( 3m 5) / 2m Y
（3）同时，还可以分析出其
（4）通常，又将体积粉碎看作是冲击粉 碎，表面粉碎看作摩擦粉碎。
但须指出，体积粉碎未必就是冲击粉碎，
因为冲击力小时冲击粉碎主要表现为表面粉
碎，而摩擦粉碎中往往还伴随压缩粉碎作用， 压缩作用却为体积粉碎。
（5）一般粗粉碎采用冲击力和压缩力， 微粉碎采用剪切力和摩擦力。
2.1.9 混合粉碎 混合粉碎：对同样体积，破坏载荷不同
的两种物料混合在一起进行粉碎，破坏载荷
小的粒子优先被粉碎的粉碎方式。
球磨机粉碎模型
应用： （1）适用于附着性、凝聚性强而流动性
差的微粉体混合物
（2）混合物中一成分必须是更微细粒子
的生产过程。
（3）粘性较大的物料的粉碎，如粘土 的粉碎，由于粘土具有高水分和高塑性，采
2. 粉碎介质碰撞速度
3. 混合粉碎 4. 低温粉碎 5. 影响粉碎效率的因素
（2-36）
E 5/3 1 2 / 3 1 2 / 3 0.897 ( ) . s M Y
说明：（1）石英和大理石的破碎能
（2-37）
石英
大理石
实验点为X-Y记录仪 记录的荷载-变形曲线积分 值，实线代表用测定的物
性值代入式（2-37）的计
算值。石英的计算值和实
验值大致相等，说明其是
物料 E 介质
物料击介质
介质
物料
U
物料
介质击物料
物料
物料击物料
那一种粉碎方式、粉碎效率高呢？
2.1.6 碎料粒子碰撞速度（物料-物料） 假定粉碎处在最大粉碎效率状态下，即
物料粒子具有的运动状态完全转变为破碎能，
则粒径x的1个粒子破碎所需的碰撞速度U
1 E MU2 2 E 1 2 （2-38） U M 2 1/ m 5/3m 1 ( 2m 5 ) 1 2 / 3 U [1.79 ( ) ( 0 v 0 ) 5 / 3 ]1/ 2 .x 5 / 2m （2-39） Y
1 2 / 3 1/ 3 5 / 3 E Pd () 0.832 ( ) x P Y
（2-34）
3 M x 6 E P 5/3 1 1 1 2 / 3 4.992 ( ) .( 2 ) M Y x
（2-35）
平松氏：
2.8P s 2 x
s 5/3 P 5/3 ( 2) ( ) x / 2.8
缺陷数量所致。
（3）实际生产中的有效粉碎功只有2-3%，能 不能设计提高有效粉碎功破碎设备？ 多破少磨！
设想：
近似于球压坏的破碎机械： 例1 颚式破碎机
例2
辊压机
特点： （1）粉碎力不是作用于单颗粒上，而是作用于颗粒群体上，
与单颗粒粉碎相比，一次作用可粉碎较大数量的物料。
（2）粉碎力是纯压力，施力过程较慢，作用时间较长，缓慢 施力使物料颗粒表现出较低的强度。 （3）粉碎力极大，对物料的压力可达50-300Mpa，极高的粉碎 力使物料被粉碎到极细的粒度，同时颗粒内会形成大量的微裂纹， 使颗粒强度大幅度降低。
界限粒径/μm
脆性破坏→脆性破坏 +塑性变形
石英 长石 石灰石 大理石 石膏 煤—1 煤—2 10—20 10—20 20—30 20—30 30—40 10—20 20—30
脆性破坏+塑性变形→ 塑性变形
1— 2 2— 3 2—3 2—3 3— 5 3—4 4—5
在一定粒度下，反复的机械力作用不会 导致破碎，而仅仅产生变形，在超微粉碎中
程中的晶型转变的特性及热胀冷缩的特性使
结构变疏松。
李宾修都江堰的实例
李冰 战国时期秦国人
都江堰位于四川成都平原西部的岷江上，距成都56公里，是二 千多年前，中国战国时期秦国蜀郡太守李冰及其子率众修建的一座 大型水利工程，是我国现存的最古老而且依旧在灌溉田畴，造福人 民的伟大水利工程。
总之，要充分研究材料的热性质，化学 性质与粉碎之间的关系，并加以利用。
说明：（1）单个颗粒 越大，破碎所需的能量 越高，也就是破碎所需 的表面能就越高，例如， 1cm和10cm的对比。
表面能：单位面积上的键和
能量。
（2）破碎粒径为1cm 的物料时，单位质量破碎 能大于10cm粒径的物料所 需的破碎能，这是由于它 们的质量一定，由于1cm 的粒子中所含的缺陷数量
少于10cm的粒子中所含的
例
反击式破碎机
为什么冲击破碎机的介质（打击板）很 重？破碎大块物料。
为什么转子转速很快？增大单位时间的
碰撞次数。 由此可见，气流粉碎机的出现，一是避 免介质的污染，二是以很高的碰撞速度粉碎 可获得超微粒子；三是以小颗粒作为原料加
入，来增大碰撞次数。
故事连接:
2.1.8 粉碎模型
目的：为基础理论研究奠定基础
第
七
讲
提问问题： 1. 粉碎速度 2. 易碎性 3. 选择答案 材料的强度随物料的体积变小而 减小 增加 材料的强度随加荷速度增大而 减少 增大
随着粉碎粒径的减小粉碎需用功 减少 增大
4. 实测强度是如何确定或表示 5. 强度与加荷速度的关系 6. 加荷速度 7. 加荷速度快 为什么？ 强度大 强度小
（2-41）
以上为理想状态下的计算结果，实际上 还需要更快的速度。尽管如此，不难断定，
在超微粒子制备中，采用粉碎介质对碎料粒
子进行碰撞粉碎的方法比加速碎料粒子碰撞 破碎方式更合理。 但值得注意的是，由于碎料粒子个数是
按粒径减少的3 次方增加，因此，必须增加
粉碎介质和碎料粒子单位时间的碰撞概率。
用粘土与石灰石的混合比为3：7时。
2.1.10 低温粉碎 适用：对于融点、软化点低的热可塑性
材料和因温度上升而失去结合水由氧化作用
而变质的材料，以及常温时强韧、低温时脆 性化的材料。
1. 低温击碎
聚乙烯 汽车轮胎
2. 熔融喷冷
树脂类
药品等低融点材料
树脂类
汽车轮胎
可将其加热到溶融高温液体状态，由喷 嘴喷出冷却而得到细颗粒。此即为溶融喷冷
2.1.11 影响粉碎效率的因素 粉碎效率：单位能耗、单位质量条件下
产生的新表面积
1. 材料塑性性质 脆性破坏：结构或构件在破坏前无明显 变形或其它预兆破坏类型。
延性破坏（ductile failure）： 结构 或构件在破坏前有明显变形或其它预兆的破
坏类型。
粗颗粒
细颗粒
表2-7
试料
由脆性破坏转变为塑性变形的界限粒径
它成为粉碎效率的负因素。
2.加荷速度 加荷速度的加荷周期与试件的固有周期
相近，因此，以碎料粒子固有周期近似值作
为加荷周期进行粉碎，可显著提高粉碎效率。
3.碎料粒子的碰撞速度 最佳碰撞速度：操作范围窄，作为操作
条件进行控制是困难的。
4.材料的强度和硬度
小结： 1. 粉碎需用功 碎料粒子碰撞速度
例2
振动磨机
例3
搅拌磨
表面粉碎
说明： （1）由球磨机、振动磨、气流粉碎三种
不同磨机粉磨同一种物料，分别测定产品的
粒度分布结果是：从球磨机到振动磨再到气 流粉碎，粒度分布愈来愈宽，因此，可以说
明，其粉碎模型近乎由体积粉碎至表面粉碎。
（2）反之，由粒度分布结果可以推断哪 一种粒度分布是由哪种磨机粉磨而成。
*采用加速碰撞碎料粒子方法制备超微粒
子是有限的。
表2-6 粒径100μm粒子破碎所需的碰撞速度
试料
石英玻璃 硼硅玻璃 石英 长石
碰撞速度（m/s）
114 225 66 49
石灰石
大理石
23
22
石膏
13
例
气流粉碎机
循环管式气流粉碎机
扁平式气流粉碎机
2.1.7 粉碎介质碰撞速度（介质→物料）
接近弹性体的材料。而大
理石的实验值大于计算值，
可谓是含塑性性质的材料。
（2）测定强度后，计算破碎能 一个粒子破碎能：