ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ПРОЦЕССА РАЗРУШЕНИЯ ПОЛИКОМПОНЕНТНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Аннотация
В данной статье показываются особенности структуры поликомпонентных материалов, которые необходимо использовать для интенсификации процесса их разрушения. Исследования интенсификации измельчения поликомпонентной руды проводились на образцах апатит-нефелиновой руды Хибинского месторождения. С использованием рентгеноструктурного анализа показано, что данная руда содержит 6 основных компонентов: фторапатит 36%, нефелин 36,2%, эгирин 12,1%, мусковит 7,4%, альбит 5,9%, титанит 2,4%. Данные компоненты достаточно сильно отличаются друг от друга следующими физико-механическими свойствами: прочностью, плотностью, модулем упругости, коэффициентами линейного теплового расширения и скоростями волн упругой деформации. Показано, что при ударном нагружении поликомпонентных частиц вследствие большой разницы скоростей волн упругой деформации на границах связи отдельных компонентов возникают мощные концентрации напряжений, которые предопределяют образование там микротрещин и дальнейшее разрушение именно по границам связи отдельных компонентов. Экспериментально подтверждено, что другим фактором интенсификации процесса разрушения поликомпонентных частиц по границам связи компонентов является использование термических напряжений. При нагреве поликомпонентных частиц на примере апатит-нефелиновой руды до температуры 550-650 °C с последующим резким охлаждением их водой частицы покрываются огромной сетью макро и микротрещин, которые далее раскрываются при небольшом ударном нагружении и рассыпаются на отдельные составные компоненты. Доказано с использованием растрового микроскопа VEGA 3 SHB, что образование трещин при термических напряжениях проходит по границам связи отдельных компонентов друг с другом. Используя оба способа создания максимального напряжения по границам связи отдельных компонентов, возможно полностью выделить наиболее ценный компонент.
Литература
Zhukov V.P., Osipov D.A., Mizonov V.E., Wyleciał T. Modeling and calculation of grinding and classification of a mixture of dissimilar components in a closed grinding cycle. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2019. V. 69. N 9. P. 102-109 (in Russian). DOI: ivkkt.20196209.5934.
Benz M., Herold H., Ulfik B. Performance of a fluidized bed jet mill as a function of operating parameters. Int. J. Mineral Proc. 1996. V. 44–45. P. 507-519. DOI: 10.1016/0301-7516(95)00062-3.
Vorob`ev S.V., Postnikova I.V., Blinichev V.N. Outflow of free turbulent jet in a fluidized bed. Fibre Chem. 2019. V. 51. N 4. P. 318-324. DOI: 10.1007/s10692-020-10105-w.
Vorob'ev S.V., Postnikova I.V., Blinichev V.N. Determination of the speed and concentration of solid particles in a turbulent gas jet immersed in a fluidized bed. Ros. Khim. Zhurn. 2019. V. 63. N 3. P. 31-41 (in Russian). DOI: 10.6060/rcj.2019633.4.
Vorob'ev S.V., Kozlov A.M., Postnikova I.V., Blinichev V.N. Calculation of rational modes of operation of counter-current jet grinders for intensive impact destruction of material. Sovr. Naukoem. Tehnol. Reg. Prilozh. 2020. V. 64. N 2. P. 97-102 (in Russian).
Kozyrev S.A. Influence of water cut on the strength and dynamic characteristics of apatite-nepheline ores of the Koashvinskoye deposit. Gorn. Informats.-Analit. Byull. 2015. N 56. P. 404-412 (in Russian).
Sygała А., Bukowska M., Janoszek T. High Temperature Versus Geomechanical Parameters of Selected Rocks – The Present State of Research. J. Sust. Mining. 2013 V. 12. N 4. P. 45-51. DOI: 10.7424/jsm130407.
Xiao Y., Zhao1 R., Huang O, Deng1 J., Lu J. Numerical tests on thermal cracking characteristics of rocks with different scales. Adv. Mechan. Eng. 2018. V. 10. N 8. P. 2-11. DOI: 10.1177/1687814018792142.
Kartashov E.M. Model representations of heat shock in terms of dynamic thermal elasticity. Ros. Tekhnol. Zhurn. 2020. N 8(2). P. 85-108 (in Russian). DOI: 10.32362/2500-316X-2020-8-2-85-108.
Tsoi P.A., Usol’tseva O.M. Analysis of Protodyakonov’s Correlation Relationships between Indices of Strength Properties. IOP Conf. Ser.: Earth Environ. Sci. 2020. V. 459. N 3. P. 1-6. DOI: 10.1088/1755-1315/459/4/042008.
Bobkov S.P., Polishchuk I.V. Comparison of different approaches to determining the duration of the impact of solids during grinding. Vestn. IGEU. 2016. N 6. P. 66-70 (in Rus-sian). DOI: 10.17588 / 2072-2672.2016.6.066-070.
Pineau A. Development of the Local Approach to Fracture over the Past 25 years: Theory and Applications. Int. J. Fract. 2006. V. 14. P. 139–166. DOI: 10.1007/s10704-006-0035-1.
Lapshin V.V., Jurin E.A. Nelinejnaja model' kollinearnogo udara. Vestn. MGTU im. N.E. Bauman. 2016. V. 1. P. 90–99 (in Russian). DOI: 10.18698/1812-3368-2016-1-90-99.
Protasov Ju.I. Destruction of rocks. M.: MGGU. 2009. 453 p. (in Russian).
Voloshyn O., Riabtsev O. Some important aspects of rock mechanics and geomechanics. Essays Mining Sci. Pract. 2019. V. 109. DOI: 10.1051/e3sconf/201910900114.
Bobkov S.P., Polishchuk I.V. Modeling and visualization of solid body deformation upon impact. Vestn. IGEU. 2020. N 2. P. 51-57 (in Russian). DOI: 10.17588/2072-2672.2020.2.051-057.
Požar T., Laloš J., Babnik A. Isolated detection of elastic waves driven by the momentum of light. Nat Commun. 2018. V. 9. N 3340. P. 1-11. DOI: 10.1038/s41467-018-05706-3.
Liu H., Zhang Q., Zhang K, Hu G., Duan H. Designing 3D Digital Metamaterial for Elastic Waves: From Elastic Wave Polarizer to Vibration Control. Adv. Sci. 2019. V. 8. N 12. P. 1900401. DOI: 10.1002/advs.201900401.
Volarovich M.P., Bajuk E.A., Tomashevskaja I.S., Dobrynin V.M. Physical properties of minerals in rocks at high thermodynamic parameters. M.: Nedra. 1988. 255 p. (in Russian).
Gushhina T.V., Gushhina E.A., Kolobov M.Ju., Blinichev V.N. Impact mill research. Sovr. Naukoem. Tekhnol. Reg. Prilozh. 2020. V. 3. N 63. P. 54-59 (in Rus-sian).
