矿块在破碎过程中的受压原理分析

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从广义上讲就是减小矿石粒度的过程,也就是矿物逐步单体解离的过程,破碎的实质就是对矿石施加外力,克服矿石的内聚力。今天我们一起来了解分析矿块在破碎过程中的受压原理。

压力在矿块内的传递

对于固体内的一个平面,组成固体的各粒子间靠化学键或分子相互作用力联接,假设固体受到一个外力P的作用,该力的垂直分力施加到A粒子上,A粒子就离开振动的平衡位置,此时与A相邻的B、C粒子受到A粒子的作用,之间的距离增加,弹簧被拉长,两粒子之间出现拉力。而A、E粒子之间的距离缩短弹簧被压缩,两粒子之间出现斥力。当力P达到一定值时,其产生的垂直分应力将向下一层一层地传递,外力P的水平分离则使B、C产生侧向滑移。

破碎机:颚式破碎机

一、压力作用下矿块的变形

矿块在外力作用下,由于力在矿块内部的传递,导致内部化学键的伸长或缩短,因此矿块从宏观上看将发生变形。通常弹性矿块的断裂应力值较高而断裂应变量极小,意味着断裂前洗手很小的能量,而塑性矿块断裂之前吸收的能量则比弹性矿块高得多。

二、压力作用下矿块裂纹的产生

由前面的分析可知,当作用于矿块上的外力足够大时数量巨大的化学键断裂,宏观上表现为矿块中滋生出微裂纹。另一方面,矿块本身也存在晶格缺陷,内部村在着许多细小的微裂纹,外力P的作用同时也将使这些微裂纹扩展,矿块中储存的较高的应变能迅速转化为裂纹扩展所需的功。当材料的抗拉强度达到一定程度时,裂纹将扩展,随着裂纹长度的不断增加盈利集中将更明显,更终导致矿块的破裂。

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三、外力取消后矿块的形变

1、形变和新生表面的形成:当压力足够大时,作用在矿块上的应力超过了矿块的屈服极限,矿块中产生大量的裂纹,当裂纹的宽度足够大时,即使外力消失,裂纹也不会恢复,这种大而宽的裂纹就是所谓的新生表面,此时破碎物料所受的压力将有一部分转化为化学键的断裂能,即新生表面的表面自由能,也有一部分转化为裂纹附近的塑性变形能等。

2、微裂纹的愈合和弹性变形:事实上微裂纹的产生和扩展是处在一个动态过程中,在受压较小的情况下,微裂纹的产生和扩展相对较少,而微裂纹的愈合相对较多,当系统位能下降的数值不足以产生新生表面积时,微裂纹将自动愈合,下降的系统位能将转化为弹性变性能。

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