三种破碎理论的介绍

破碎理论主要是用来研究矿石在破碎过程中哪些因素会影响其能量消耗，并确定外力破碎矿石时所作功的大小。

物料被破碎时，首先沿最脆弱的断面断开。较之新生成的碎块，原些的脆弱面不复存在。所以在破碎过程中，脆弱点和脆弱面会逐渐消失，随着物料粒度的减小，其内部缺陷数越来越少，所以会变得越来越坚固。因而破碎小粒级的物料时，会消耗较多的能量。破碎过程中消耗的功，一部分使被破碎的物料产生变形，并以热能形式散发于周围的空间，另一部分则用于形成新的表面，变成固体的自由表面能。

由于破碎过程十分复杂，其能量的消耗和很多因素有关，如矿石的物理机械性质、所采用的破碎方法、矿石的形状、尺寸和温度等。因此，现有的破碎理论，并没有完整的解释矿石被破碎的实质，均存在一定的局限性。目前，破碎理论主要有三种假说：面积学说、体积学说和裂缝学说。

（1）面积学说

破碎矿石过程中所作的功用于使矿石产生新的表面积，故破碎矿石所消耗的功与所产生的新表面积成正比，或内力的单元功物料的破断面的面积增量成正比。

（2）体积假说

破碎矿石时所做的功，用于使矿块产生变形，变形达到极限时发生破碎，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，其破碎矿石所消耗的功与矿块的体积变形成正比，或内力的单元功与破碎物料块的变形体积的微量成正比。

（3）裂缝学说

矿石破碎过程中，外力作用的功首先使矿物产生变形，当局部变形超过其临界点后即产生裂缝，等裂缝形成以后，储存在物体内的变形能使裂缝扩展并生成断面。输入功的有用部分将转化为新生表面上的表面能，其它的部分转化为热能损失。由于提出的功耗学说围绕着裂缝的形成及扩展，故将其称为裂缝学说。

作为破碎的实际过程，外力作用于物体，首先使物体变形，变形到一定程度物体即会生成微裂缝。变形能量集中在原有的和新生的微裂缝周围，使裂缝扩展。对于脆性矿料，在裂缝开始传播的瞬间即行破裂，因为此时的能量已经蓄积到可以造成破裂的程度。物体破裂之后，外力所作的功仅一部分形成表面能，其余呈热能损失。因此，破坏矿物所需的功包含变形能和表面能。近代的研究已经证实了上述物体的破裂过程，裂缝深度和裂缝扩展速度都可以实际测定出来。

从物体的破裂过程可知，三个功耗学说各看到了破碎过程的一个阶段，体积学说看到了受外力发生变形的阶段，裂缝学说看到了裂缝的形成及发展，面积学说看到的是破碎后形成新表面，它们都有局限性，但不矛盾，却相互补充。

显然三个功耗学说各自总结的是破碎过程中不同阶段的能耗规律，故每个学说只能在一定的破碎阶段才适用。现有的研究指出：物料破碎时的破碎比不大，新生成的表面积不多，其中变形能占主要部分，使用体积学说计算功耗较为可靠。而磨矿时的破碎比大，新生成的表面积多，表面能占主要部分，故用面积学说计算功耗较为可靠。裂缝学说是在一般的碎矿及磨矿设备上通过试验总结得出的，在中等破碎比的情况下大致与其相符。

由于破碎过程极其复杂，建立上述功耗学说时，许多影响因素并未考虑，例如结晶缺陷，矿石的节理以及微裂纹、矿石温度、粘度和不均匀性，矿块间的相互摩擦与挤压等，这些因素均会影响矿石的破坏强度，从而影响到破碎时所需的功耗。因此，即便在各个功耗学说所适用的范围内，也只能得到近似的结果，还需通过实际资料加以校核。