碎矿和磨矿在选矿厂、建材、冶金、化工、煤炭、陶瓷和食品等许多行业中是一个不可缺少的重要环节。在碎矿和磨矿的过程中,消耗的电、钢和原材料极其巨大,例如,水泥厂碎磨作业费用约占生产成本的30%以上,耗电量约占全厂总耗电量的70%;有色金属选矿设备厂碎磨每吨原矿的平均耗约为16KW/h,占选厂总耗电量的40%左右,钢耗平均约为1.5kg/t。所以,寻找改善粉碎过程的方法,改进设备的工艺性能,以及研制新型高效设备,降低粉碎的能耗,成为许多领域中广大研究工作者的共同目标,受到广泛重视。
在粉碎过程中,粉碎机械必须以巨大的作用力施加于物料,克服物料各质点间的内聚力后,才能发生碎散,而这个过程就需要一定的能量。为了更有效的利用输入的能量,找寻节能的途径,提高粉碎机械的工作效率,必须弄清楚物料粉碎功耗理论。这方面的研究已有100多年历史,取得不少成果,但直到现在粉碎理论还不太完善,需继续探讨。
目前用于工业生产的粉碎方法,仍以机械破碎法为主。这种方法的能量利用率很低,输入的能量大部分以热量的形式散失掉。据介绍,破碎机械的电能利用率约为30%,而球磨机真正用于磨碎物料以及产生新生表面的能量仅占总能耗的0.6%,被粉碎物料和气流带走的热竟占了78.6%。由此,探索非机械力作用的新的粉碎方法就成了粉碎领域中一个很值得研究的课题。目前人们正致力于研究的新方法有,超声破碎、热力破碎、高频电磁波破碎、水电效应破碎以及减压破碎等。传统的机械粉碎方法,虽有如上弊端,但现实是它们还在广泛应用之中。因此,对粉碎设备的改进和创新受到很高的重视。近年来,新型的碎磨设备不断被研究出来,如冲击鄂式破碎机、超细碎碎矿机、超细碎碎矿机、离心磨矿机、辊磨机、多筒球磨机、射流磨机等等,大大地促进了粉碎技术的发展。现在,人们致力于采用新技术、新材料以及新工艺等,对传统的碎磨机械加以改进,提高其可靠性和耐久性,改善其工艺性能和提高其工作效率,降低其重量和金属消耗量,并且方便操作和维修。例如碎矿机采用液压技术和大型滚动轴承,球磨机采用橡胶衬板、角螺旋衬板、矿层磁性衬板,以及可以调整转速的环形电动机,筛网采用尼龙材料等。为了提高磨矿回路中分级设备的效率,减少有用矿物的过度粉碎,各种新型细筛相继出现,如高频振动筛、湿法立式圆筒筛、旋流细筛等,它们开始应用于工业生产并取代原有的分级机械(如螺旋分级机),效果很好。
目前,碎矿与磨矿设备除了向大型化、高效化、可靠化和节能化的方向发展以外,人们还更加注重机电一体化和电子控制技术的同步发展。为了掌握碎矿、筛分和磨矿工艺过程的规律,提高过程效率,人们也注意了对工艺过程的研究,并建立了筛分动力学、磨矿动力学及磨矿介质运动学等有关理论。实践证明,这些理论对指导工业生产很有实际意义。