磨矿过程中的破碎力学研究

破碎过程是一个非常复杂的物料块尺寸变化过程，是一个复杂的功能转化的力学过程，与许多无法估计的因素有关。主要因素有:破碎动力因素，包括钢球的尺寸及运动状态;破碎对象的力学性质，包括物料抗力强度、硬度、形状、尺寸、湿度、密度和均匀性等;外部条件如物料块群在破碎瞬时相互作用、分布情况及操作条件等。

就球磨机中钢球工作来讲，钢球在抛落过程和随筒体一起转动过程中，钢球对矿粒的破碎作用可能用冲击破碎或者是挤压破碎和研磨破碎或者是它们的混合作用的结果。或者说钢球对矿粒的破碎作用带有随机性，钢球下落或滚动中可能碰到矿粒，也可能碰不到矿粒，所以钢球与矿粒的相碰是随机的;钢球即使碰到矿粒，但能否发生破碎行为也是随机的，这就是说，钢球碰上适宜它破碎的矿粒时可能出现破碎行为，而钢球的能量破碎不了的矿粒，则破碎行为就不能发生。因此，球磨机内的破碎过程实际是一个随机过程。可见，为了寻找破碎规律，就应该研究破碎行为发生的概率;由于在磨矿过程中破碎的力学带有统计规律，要研究清楚钢球破碎矿粒的过程，就应该采用统计力学的办法。

由物理学可知，统计力学是根据物质微观组分的动力学行为来解释大块物质的物理性质的一种科学方法，它是由微观的相互作用来求出宏观的物质性质，了解的并不是一个单原子或单分子，而是由大量原子或分子合在一起的行为结果。

由于在球磨机的磨矿过程中，矿粒破碎发生的概率事件取决于钢球碰到矿粒的概率(碰撞概率)及钢球与矿粒碰撞后发生破碎的概率(破碎概率)。因此，仿照统计物理研究的科学方法，破碎统计力学的研究方法主要有:

1.不研究单个钢球的运动规律，而是通过研究单个钢球对矿粒的破碎作用来研究钢球集合体的破碎行为。

2.假定磨机在运转一定时间后达到平衡状态，这在生产中也很容易做到，即磨机在稳定运转后，其返砂量、溢流量是稳定的，这时只需维持磨机给矿量不变、矿浆浓度不变、磨机转速率不变、定期补加钢球维持球荷粒度特性不变就可以保持磨机处于一种平衡状态之下。

3.在球磨机处于平衡状态时，钢球与矿粒的碰撞概率及其破碎概率出现的几率是相等的，满足等几率原理。