岩矿的破碎形式与破碎力的关系

 

当破碎力作用于岩矿块时，岩矿块产生变形，而当变形达到 一定程度时岩矿块就会发生破裂。因此，变形是破碎力作用的必然结果，也是岩矿块破碎的先导。要研究岩矿的破碎，就要研究破碎力作用下岩矿块的变形规律和破碎情况。

 

从热力学观点分析，岩矿块未受破碎力作用时，其晶体内部 质点处于平衡位置上作前后左右的振动，且晶体外形也不发生变 化。但是，当岩矿块受外界破碎力作用时，破碎力对岩矿块做功， 并将功转变为岩矿晶体的内能，从而改变了原来平衡位置上质点的能态，使质点发生相对迁移，晶体产生变形。当破碎力所产生的变形能足够大时，将会导致岩矿晶体位移量大于质点相互作用的范围，致使晶体被肢解，岩矿晶体被破坏。宏观上看，就是破碎力大于矿块内聚力时矿块发生破碎。

洛阳大华重机球磨机刚果应用案例
 

 

由于矿物晶体类型较多，各类晶体的力学性质也不尽相同，总 起来看大体可分为脆性变形和塑性变形两大类，当矿物变形很小 时即发生破坏时称为脆性变形；而当变形后不发生破坏且也不再恢复原状时称为塑性变形。脆性和塑性是矿物变形的两种基本状态，但当条件发生变化时，两种状态也会相互发生转变。在低温下作十分快的变形时，所有物质皆显脆性；而在足够高的温度和足够慢的条件下变形，则所有物质皆显塑性。可见，脆性变形 和塑性变形的划分也是相对的，并依外界条件而相互转化。这种转变的外界条件是温度、作用力大小和加载速度快慢等。矿物的工程破晬几乎都是常温下进行，即使有点温升也不足以引起变形状态的改变。即是说，破碎力的大小和加载速度快慢是使岩矿块 产生何神变形状态的重要因素，凋节这两个因素即可调节岩矿块 的变形状态。因此，岩矿块的变形状态是与破碎力密切相关的，自 然，岩矿块的破碎形式也与破碎力密切相关。

 

与矿物的两种变形相对应，矿物也有两种破坏类型，即脆性 破坏与塑性破坏。矿物的变形状态是与其化学键的类型密切相关的。共价键晶体的矿物，当外力大到能改变质点间距离时键力即断裂，宏观上表现为变形很小即破坏，是属脆性变形和脆性破坏； 离子键晶体的矿物，当晶体受外力作用沿某些面产生一定滑动后即产生断裂，而晶面的滑动在宏观上也是很微小的，故离子键晶体矿物也属桅性变形和脆性破坏。分子键型矿物则不同，外力使分子产生位移，但分子间的范德华氏力依然存在，可以产生较大的变形，而且外力使分子产生位移后再没有其它力可以使分子回到原位，故分子键型矿物一般产生塑性变形和塑性破坏。金属键型矿物就更不同，在外力作用下即使原子核位控发生较大改变，但因周围总有自由电子联系着，且这种移动后乂没有恢复力使它们回到原来位置，呈典型的塑性变形和塑性披坏。

 

矿物除了桅性破扠和塑性破坏以外，还有疲劳破坏。疲芳破坏是由应力的多次重复作用而引起的，重复应力虽然不大，且达不到材料的抗压、抗拉、抗弯极限强度，假经多次宽复作用后却 能使材料产生疲劳现象，达到极限时也能产生破坏作用。这种疲 劳破坏在长期经受交替应力作用的机械零件中最容易出现。矿物作为一种材料也在一定程度上具有这种特性，所以当破碎力+足 以使矿物产生脆性破坏和塑性破坏时，但破碎力的反复作用也会 使矿物发生疲劳破坏。

 

不同类型的破坏，其力学过程不同，破碎的效率也不同。发生脆性破坏时，矿物的变形小，吸收的变形能亦少，所以能过粍费也小，破碎的效率高。发生塑性变形破坏时，变形能损失较多， 破碎的效率低。而疲劳破坏则是破坏效率最低的.在反复的作用中反复变形，造成大量的变形能损失。作为岩矿的破碎而言，选择脆性破坏是最好的形式。

 

岩矿块的力学性质复杂，岩矿中各种矿物的相界面上的结合力比矿物内部的小，故岩矿中各种矿物相结合的相界面是力学脆弱面，岩矿受破碎力后理应首先从此脆弱面上发生解离性破碎,这是最理想的情况，也是解离性磨矿所需求的。正如前面分析的，岩矿的变形和破坏与破碎力的大小和加载速度密切相关。在球磨机中，钢球的运动规律已定，球对矿块的破碎力加载速度已定，余下的就是破碎力的大小了。对岩矿破碎的研究说明，破碎力过大过小均是不利的。破碎力过大时，岩矿的破坏不只是沿晶体界面发生，甚至晶格也被断裂，发生“贯穿破碎”作用。贯穿破晬作用缺乏选择性，破碎行为不是沿不同种类矿物的晶面发生。而是沿破碎力的最大主应力方向发生。因此，破碎产物往往不是不同种类矿物粒子的单体解离，而是岩矿材料粒子的机械变细。此外，破晬力过大还往往容易造成比较严重的过度粉碎现象。当然， 破碎力过小时也不好，因达不到破碎应力的要求而不能产生一次性破碎，只有经过反复作用后才能产生效率低的疲劳破碎。只有当破碎力作用精确时，破碎行为沿不同矿物结合的相界面上发生， 产生矿物的选择性解离破碎。因此，破碎力的锖确选择是解离性磨矿中极为重要的问题。

 

赫兹的研究提出，压力与时间的关系（并见图6)为：

 

情况在球磨机中占优势。曲线3是施以较小载荷的情况，破裂的 时间短，只有沿易碎（较弱）的矿物结合处才会破裂，选择性破碎作用强。曲线2是施以中等载荷的情况，破裂的时间比大载荷短而比小载荷长，破碎的选择性比大载荷好而比小载荷差。载荷中等的情况在自磨机中占优势。由三种载荷的破碎特性可知：球磨机磨矿是选择性破碎作用最差的磨碎过程，砾磨机及自磨机磨矿则具有较强的选择性磨碎作用，矿物之间沿结合面解离的情况比球磨机多。球磨机中破碎方法已定型，要改善球磨破晬过程的破碎载荷特性，只有使破碎力精确化。