Избирательного раскрытия минералов

Раскрытие минералов при дроблении и измельчении полезных ископаемых происходит в результате разрушения кусков или зерен. К основным способам разрушения относятся (рис. 2): раздавливание, раскалывание, разламывание, резание, распиливание, стирание, стесненный и свободный удар. В работе современных дробилок и мельниц наиболее широко используются способы раздавливания, раскалывания и удара, а также сочетание этих способов с разламыванием и истиранием.

Рисунок 2 - Способы дробления и измельчения:

а - раздавливание; б- раскалывание; в - разламывание; г- резание; д - распиливание; е- истирание; ж- стесненный удар; з - свободный удар.

При любом способе разрушения затрачиваемая энергия А_р частично расходуется на деформацию (упругую и пластическую) разрушаемых кусков А_ди рассеивается в окружающее пространство в виде тепла, а частично - на образование новой поверхности А_П, превращаясь в свободную энергию тела. Принимая, что работа деформации кусков или зерен пропорциональна их объему ∆V, а работа образования поверхности - ее величине ∆S, получим (по П.А. Ребиндеру):

А_р = А_д+А_п = K_к∆V +K_R∆S

где К_ки К_R — коэффициенты пропорциональности.

При крупном дроблении величина вновь образованной поверхности сравнительно мала и работой на ее образование можно пренебречь. В этом случае работа дробления А_к пропорциональна объему или массе дробимых тел (по гипотезе Кирпичева—Кика):

А_к = А_д = К_к∆V = К'_к∆D³

где ∆D - изменение диаметра дробимого куска.

При тонком измельчении, наоборот, работа на деформацию будет значительно меньше работы на образование новой поверхности, и в этом случае можно принять, что работа А_R, затрачиваемая на разрушение зерен, будет пропорциональна величине вновь образованной поверхности (по гипотезе Риттингера):

А_R= А_П = К_R∆S= К'_R∆D²

В остальных случаях дробления и измельчения, когда работа на деформацию и работа на образование поверхности соизмеримы, работа дробления и измельчения А_б пропорциональна приращению параметра, являющегося среднегеометрической величиной между объемом и поверхностью зерен (по гипотезе Бонда):

А_б=К_б ∆(√V S) = К_б∆D ^2,5

Законы Кирпичева — Кика, Риттингера и Бонда применимы для приближенного определения работы.

Минимальные значения работы дробления и измельчения при максимальном раскрытии минералов могут быть получены только при избирательном (селективном) разрушении их сростков по границам контакта минералов.

В соответствии с теорией Гриффитса—Орована—Ребиндера процесс разрушения твердого тела начинается в дефектных местах (в основном в дислокациях) кристаллической решетки. В своем развитии он проходит последовательные стадии: скопления дефектов, приводящего к локальной концентрации напряжений; образования зародышевых микротрещин; развития и объединения их в магистральную макротрещину разрушения и, наконец, образования поверхности разрушения. Границы контакта минералов в сростках вследствие несоответствия параметров их кристаллических решеток, приводящего к появлению неизбежных дислокаций, являются именно теми дефектными зонами, которые созданы природой для образования зародышевых микротрещин и развитие которых может обеспечить избирательное раскрытие минералов.