湿粘土质原料的破碎

1  土粘结的机理

以我国南方广泛分布的粘性类土——红土为例。它的粘粒含量、天然含水量和流塑限都很高，抗剪强度也不低。红土的主要矿物为高岭石类，另外有不同含量的游离氧化铁，除作为铁衣包着粘粒外，并将其胶结成集合体。扫描电镜研究发现，云南的曲型红土表现出多级团粒的结构特征。高岭颗粒极少以单粒存在，而呈面一面叠聚成畴，众多的畴聚成不同排列形式的集合体，其粘结性很强。粘性土与粉土是有区别的，见表1。

表1   粘性土与粉土的区别

　　不同的粘土质原料的胶凝性或粘结性不同，因此其结合水也有明显差异。结合水量可以通过液限指数测得，高岭石类液限指数及可塑性见表2。

　　　　　　　　　      表2

　　从工程力学观点出发，任何土都可看成由空气、水和矿物颗粒组成的松散混合体，这些不连续的矿物颗粒既要受到颗粒之间粘聚和摩擦，也受到颗粒排列所产生的几何约束，由矿物颗粒所组成的土骨架与孔隙流体之间存在着十分复杂的相互作用。

　　动荷载作用下土的变形特性因应变幅及其速率的大小有明显的不同，国外一些学者已将土的变形按受力后所产生的应变值ε的大小分为三大类：当ε<10^-4时，为弹性变形阶段。

　　湿土在破碎时是一个极其复杂的物理、物理化学过程，土中有部分水被释放出来，土和水相互作用形成结合水，也叫薄膜水或水化膜。在土中，由于土粒间彼此的距离很小，甚至互相接触，所以相邻的两个土颗粒的水化膜就结合在一起形成公共水化膜。破碎过程中，随着破碎量增加，薄膜粘着应力产生附加强度，机壳四周产生粘结，再经连续破碎，土与水在机壳上，薄膜粘着应力、附加的强度显著增加，这样机壳四周粘结会越来越结实。

2  工作原理

　　该破碎机的破碎系统由三个活动辊筒组成的反击板和带有板锤的转子体等部件所组成，主要借高速旋转的转子体上的板锤冲击湿粘土块，使其沿薄弱部分进行选择性破碎，被冲击的料块获得很大动能，再经反击板和湿土块相互间的冲击后，又被进一步破碎，所以可大大提高破碎能力。为了防止破碎腔的粘结，本机采用辊筒，在其背后装有刮刀，湿料一旦粘结到筒上即被刮下。机壳四周吊挂的链条，随着破碎料的打击，不停地抖动，湿料无法粘上，高速旋转转子将诱导大量的空气进入破碎腔，随着转子的旋转，空气受到离心力的作用，使其机壳内的含湿气体沿着出料口的方向逸出，在此形成一个水蒸气分压差，可对破碎细料起到微小的烘干作用(如图所示)。

3  主要特点

　　在设计上加大破碎机破碎腔、加快转子体转速并采用反击板(带三个辊筒，慢速运转)，它的作用有两个：一是使被板锤抛出的土块在其上碰撞破碎；二是将碰撞破碎后的土块重新弹回锤击区，再次进行冲击破碎。

　　在防粘结上，采取如下措施：

　　1） 破碎机正前方作成凹形，并挂有链条，避免机壳粘结。

　　2） 机内反击装置是三个活动辊筒，以慢速运转，辊筒上粘料被筒后的刮刀刮下。辊筒对称一侧装有挡板，当挡板上粘料时，被高速运转的转子上的板锤刮下，避免湿料的粘结。

湿粘土破碎机示意图

1.装料口；2.机盖；3.反击挡板；4.转子；5.锤板；6.下机体；7、9.链条；8.刮料装置；10.上机体；11.辊筒I；12.辊筒Ⅱ；13辊筒Ⅲ