岩矿的破坏类型及选择

现代物理知识说明，一个任意大的物体受到一个任意小的作用力也会发生变形。因此，破碎力作用于岩旷也必然会使岩矿发生变形，且当变形达到一定程度时矿块就会发生碎裂。也就是说，变形是破碎力作用的必然结果及破坏行为的先导，因此应该研究岩矿块的变形，研究岩矿的变形规律以及岩矿的破坏情况， 进而选择岩矿的碎裂类型。

一、岩矿的破坏类型及选择——矿物及岩石的变形

岩矿未受外力作用时，其晶体内部质点均处于平衡位罝上作前后左右的热振动，且晶体外形也不发生变化。但是，当受外力作用时，由于外力对岩矿作功，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。也就是说，外力对岩矿作功变成了岩矿晶体的变形能。可见，当外力所产生的变形能足够大时，将会导致位移量大于质点相互作用范围，致使质点被支解，岩矿晶体被破坏。宏现上看，就是外破碎力大于矿块的内聚力时矿块发生碎裂。

矿物晶体类型较多，力学性质各异，因此，矿物受外力作用后变形情况也不尽相同，但总括起来说大体可分为脆性变形及塑性变形两大类。当矿物变形很小即发生破坏时称为脆性变形；而当变形后不发生破坏，且不再恢复原状时，则称为塑性变形。 脆性和塑性是矿物变形的两种状态，但条件发生变化时，两种状态也会相互发生转变。在低温下作充分快的变形时，所有物质皆显出脆性；而在足够高的温度下和足够慢的条件下变形时，則所有物质皆呈塑性。可见，脆性变形与塑性变形的划分也是相对而言的（塑性变形应力在物质的弹性限度内，是应力持续而缓慢作用的结果)。脆性和塑性相互转变的条件是温度、加载速度及作用力的大小等。由干矿物的工程破碎几乎都在常温常压下进行，即使破碎中伴随有热量产生及温度升高，也不足以引起变形大小及加速度的快慢是使矿物产生何种变形状态的重要因素，调整这两个因素即可调节矿物的变形状态。

二、岩矿的破坏类型及选择——矿物的破坏类型

与两种变形状态相对应，矿物也有两种破坏类型：脆性破坏 及塑性破坏，此外，还有一种疲劳破坏。疲劳破坏是由应力的多 次重复作用所引起的，应力虽然不大，且达不到材料的抗压、抗拉、抗弯极限强度，徂经多次重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 也具有这一特性，所以当破碎力不足以使旷物产生脆性破坏及塑性破坏时，但破碎力的反复作用也会使矿物发生疲劳破坏。

矿物的破坏类型与晶体内部质点间化学键力的类型有关。例 如原子键或共价键，虽然键力强具有方向性，但当外力大到能较 大改变质点间距时，键力即可断裂，库伦引力失去作用，宏观上表现为，变形很小。也就是说，原子键或共价键晶体矿物发生碎裂时往往呈脆性破坏。离子键也是靠諍电引力作用，当晶体受外力作用沿某些面产生一定滑动后，如前所述会造成同种质点的相互排斥，使晶格断裂。由于晶面的滑动在宏观上也是很微小的， 因此，离子键型矿物晶体的碎裂也是脆性破坏。自然界矿物大部分为离子键型晶体，故多数矿物的破碎性能表现为硬而脆。但对分子键型的矿物晶体而言，外力使分子产生位移，但分子间的范德华氏力依然存在的，所以可产生较火的变形，且外力使分子产生位移后，再设有其他力可以使分子回到原位罝，故分子键型矿 物一般产生塑性破坏。金属键的特点是各个原子核由自由电子联系，自由电子且不专门属某个原子核所具有，所以即使原子核位 置发生较大的改变，周围总有自由电子联系着，且这种移动后又 没有恢复力使它们回到原来位置，使之呈现典型的塑性变形。所以，金属键型矿物晶体的碎裂属典型的塑性破坏。

如破碎力不足虽然也能使矿物产生破碎作用，但为疲劳破坏；反之，如果加足破碎力，矿物即由疲劳破坏转为脆性或塑性破坏。 可见，矿物的破坏状态是可以调节的。

三、岩矿的破坏类型及选择——矿物在不同破坏类型下的效率特征

矿物不同类型的破坏，其力学过程不同，效率亦不尽相同。

发生脆性破坏时，矿物变形小，吸收的变形能亦小，所以能量的浪费也小。这时破碎力的特点是强度大加载快，所以当破碎力足够大时便可一次作用产生破碎，效率高；反之，如果破碎力不足，第一次作用不能产生破碎，所付出的能量被矿物吸收转化为变形能，当破碎力撒出后矿物作弹性恢复时又将这部分能量传到介质空间，造成能量的浪费。高频作用可引起矿物强度的降低，同时也有利于疲劳极限的尽早到来有利于髙效率的脆性破坏，降低能耗，所以高频破碎力是有利的。冲击式破碎及振动磨中的高频振动之所以效率高，就是由于有利于矿物实现脆性破坏，能耗较低。

发生塑性破坏时变形能损失较多，这时破碎力的特点是作用力慢，高速作用时因在作用点上应力高度集中，达到极限即可使矿物破坏；反之，作用力慢，则使能量传至整个矿块，使整个矿块产生变形。可见，变形过程能量损失大是塑性破坏效率低的主要原因。

疲劳破坏的效率最低，因每次作用力均难使矿块破坏，在反复的作用中，矿物反反复复发生变形，造成能最的大量损耗。

由上可见，作为矿物破坏类型的选择，不应该选择耗能大效率低的破坏类型。但也应注意，髙频作用下磨碎机械的磨损大，过大的破碎力既多耗能置也将增大过粉碎，因此，适当精确地选择破碎能量是必要的。