Metode non-mecanice de distrugere a rocilor - toate despre minerit
Metode nemecanice de distrugere rocă
Cu privire la oportunitatea de dezvoltare a dispozitivelor pentru distrugerea rocilor trebuie să fie justificată, în primul rând, punct de vedere economic. Comparând criteriile economice, puteți alege cel mai bun mod de a distrugerii.
Optimizarea oricărui proces se desfășoară în prezența criteriului de optimizare, care pot fi publice sau private. De exemplu, pentru complexul PLS sunt criterii parțiale: echipamente de foraj performante, rata de biți per 1 mie m3, randament rocii cu 1 lm. puțuri, consumul specific de BB, strivire calității etc. Factorul comun este criteriul de eficiență economică. Dacă presupunem că criteriile specifice sunt direct legate de consumul de energie, măsura cantitativă a eficienței va fi un minim de consum de energie pe unitatea de produs final. consumul specific de energie de display este o parte integrantă din costurile fiecărui proces. IA Tangai având în vedere costurile integrale ca suma variabilelor și uslovnopostoyannyh părțile sale. Variabilele includ salariile, costurile de materiale, energie, etc. și o variabilă condiționată -amortizatsionnye deduceri etc. .. Se pare că consumul specific de energie poate servi drept o eficiență energetică echivalentă, este pe invers.
Consumul de energie al fracturii moduri diferite este prezentată în tabelul. 1.3. Aceste metode sunt folosite pentru etapa de distrugere sau de producție de prelucrare a materiei prime. Dacă trimiteți un ciclu de producție dintr-o bucată de la extracție până la metalurgie, care de fapt este distrus, atunci ponderea consumului de energie al diferitelor operațiuni va fi după cum urmează (Tabelul 1.3.):
Din tabelul. 1.3 că consumul de energie prin sablare un foraj de ori mai mare de 10 și măcinare în - 30 de ori.
consumul specific de energie al procesului real, are două componente:
în cazul în care TF - consumul specific de energie pentru a depăși rezistența de rocă la influență externă;
Nxx - cantitatea de energie consumată pentru propriul are nevoie de sistem tehnic (mașini, excavatoare, concasoare si pt);
k - factorul de proporționalitate (transferul energiei termice în energie electrică și invers);
Q - performanța operațională.
specii rezistente pot fi determinate de raportul de distrugere:
Deoarece extracția și prelucrarea a trei surse de bază de energie (combustibil diesel, BB și electricitate) și costul unitar al energiei, exprimate în MJ au, respectiv, este într-un raport de 4: 20: 1, este posibil, în conformitate cu IA Tangail, să dezvolte o strategie comună pentru a determina gradul de fragmentare în fiecare etapă de producție și de prelucrare la costuri optime:
unde ee, ee, unități, ex - consum de energie specific pentru foraj și excavare, strivire, măcinare;
qp - consum specific BB per 1 t cariera zdrobire;
TDT - Consumul specific de combustibil diesel în cazul transportului 1 tonă de materie primă;
k 'k "și k'" - Factori de conversie de 1 kWh 1 kg BB, 1 kg de motorină în MJ;
c“, c“, c“„- cost unitar 1 MJ, putere, respectiv, BB și motorină.
În ultima ecuație al treilea termen variază ușor în funcție de gradul de fragmentare. Prin urmare, rezultatul controlului efectiv al energiei economice și poate fi primul și al treilea termeni. De exemplu, o creștere a consumului specific de BB - in mod natural creste gradul de sfărâmare și reducerea costurilor de excavare și de zdrobire și măcinare. În cazul în care consumul de energie pentru foraj este cel mai mic, este logic forarea unor sonde mai des, dar un diametru mic (cu un diametru mare pentru a crește consumul specific al BB), acest lucru va conduce la o matrice mai uniformă saturație BB și mai fine și fragmentarea uniformă, ceea ce reduce consumul specific de energie pentru concasare și măcinare la un consum relativ constant specific de exploziv.
Metodele de distrugere termică se bazează pe proprietățile termice ale rocilor. roci absorbție de căldură însoțită de o creștere a energiei cinetice a moleculelor și atomilor care se înregistrează ca temperatura crește, iar mai dQ căldura transferată la energia internă # 916 U, cea mai mare creștere a temperaturii # 916; T, adică.:
unde c - căldura specifică a corpului.
Deoarece rocile sunt în mare parte dielectrici pentru conductivitatea termică poate fi reprezentat ca un tip special de vibrații elastice cvasiparticulelor - fononi, adică cuante câmp de vibrații cu zăbrele. Numărul fononilor nu este întotdeauna și în 1 cm3 de mai mult, cu cât temperatura. Apoi, procesul de transfer termic poate fi reprezentat ca un flux de fononi „gaz“ din regiune, cu o mai mare densitate la o regiune inferioară. Deoarece matrice este neuniformă, iar transferul de căldură poate avea loc printr-o anumită suprafață de delimitare (fisuri, laminare, formarea de gaz, apă roca și altele asemănătoare), adică mediu diferă în proprietăți termice. În acest caz vorbim de transfer de căldură, iar cantitatea de căldură transferată de la un mediu la altul, va fi:
în cazul în care Kt - coeficient de transfer termic; AS - zona, se filtrează căldură; T - timpul de transfer de căldură.
Prezența obstacolelor (fisuri, lichide, gaze) etc. regenera transferul de căldură în căldură.
Căldura absorbită de roca consumat în afară de încălzirea sa, și de a lucra ca o dilatare termică, alungirea este:
unde L - lungimea corpului; # 945; - coeficient de dilatare liniară; V este volumul corpului;
# 945; v - volum coeficient de dilatare.
valoare # 945; și # 945; v pentru aceeași rocă și minerale nu sunt aceleași în direcții diferite, diferența poate fi de 1,5-2 ori, ceea ce face anizotropie lor termic.
încălzirea neuniformă sau diferențe în valorile coeficienților de dilatare termică și proprietățile elastice ale mineralelor de rocă - au cauze solicitări termice.
Dacă ne imaginăm miezul, fiind mărginit pe ambele părți (Fig. 1.14), încălzirea acestuia va duce la o expansiune (alungire) la # 916; l sa lungime l original. Ho, deoarece este într-o stare care nu poate fi prins, și anume # 916; l tinde la 0, tensiunea proporțională # 916; l, și anume:.
unde E - modulul de elasticitate.
distrugere termică se efectuează pe influența roca de jet de gaz supersonic la temperaturi ridicate. Acesta este capabil să încălzească un strat subțire de suprafață a rocilor, în care tensiunile termice apar ca rezultat fisurarea friabil de la suprafața fulgilor și particule mici (Fig. 1.15).
Din această relație rezultă că tensiunile termice sunt proporționale cu valoarea absolută a E, adică, mai greu roca, astfel încât acestea sunt mai mari și, prin urmare, o eficiență mai mare distrugere termică. Prin urmare, în contrast cu, intensitate metodă de distrugere termică mecanică cu creșterea E crește, la fel ca în mecanică - cade. Pentru a sparge piatra ar trebui să fie îndeplinite:
unde # 963; t - stres termic.
Prin urmare, distrugerea este determinată de temperatura:
unde V - raportul Poisson.
De exemplu, pentru cuartit glandular MRA temperatură rațională este de aproximativ 400-500 ° C
Din relațiile de mai sus rezultă că tensiunile termice sunt direct proporționale cu gradientul de temperatură # 916; T, adică Aceasta depinde de rata de transfer de căldură, și punct de vedere tehnic este turnat în viteza de evacuare a jetului de gaz și magnitudinea fluxului termic. Intensitatea fluxului de căldură este asigurată prin amestecarea combustibilului și oxidantului în arzători.
Puteți calcula fluxul de căldură specific:
unde r0 - raza de pornire de volum (sau intervalul de canal) încălzit; # 955; - conductivitatea termică (W / mk); T - timpul de expunere; s - căldura specifică (J / kgK); # 961; - densitatea de rock.
Puterea necesară pentru electro volum fractură V:
în care KPL - factorul de ductilitate;
# 945; - coeficient de dilatare liniară;
# 963; p - solicitarea la tracțiune este exprimat ca:
în cazul în care Epr - a redus modulul lui Young, care este egală cu:
unde Eh și E0 - Module încălzit și corpul neîncălzite; S - suprafața relativă a canalului de încălzire.
Conținutul specific de energie fractură este exprimat ca:
în cazul în care un - difuzivitate termică a rocilor, care este egală cu:
Mobile 150 kW capabil timp de 1 oră pentru a distruge 25-40 m3 supradimensionat.
Combinația de metode electro-termice și mecanice a creat distrugere mașini elektroteromomehanicheskogo. Aici, un câmp electromagnetic se pregătește să distrugă roca, iar fractura finală are loc sub influența stresului mecanic.
Pentru a fractura roca dură rocă și metoda eficientă pentru ruperea prin încălzire în infraroșu anterior. roci Atenuare plastic permite apoi aplicarea distrugere mecanică prin mecanismul de tăiere și -shock pentru roci friabile.
Radiații în roca de diferite frecvențe ale undelor electromagnetice pot accelera electronii liberi la viteze considerabile și, prin urmare, se încălzește formarea. Radiația are loc în roca la o adancime h care este proporțională cu permeabilitatea dielectrice și magnetice, și este absorbit în volumul său, prin care se încălzește cu introducerea tensiunilor termice.
Aplicarea practică au găsit doar câteva dintre aceste metode de distrugere din cauza complexității mecanismelor modele.
distrugerea termomecanic a mașinii de foraj este implementat pe SBIYU-250 SBSh-250K unde se creează fluxul de căldură o flacără de gaz sau plasmă și ruperea mecanică se realizează freze. rezistență rocă Viteza de 15-16 de foraj este crescută în comparație cu forarea termică de 30% și este de 32 m / h, iar la pur mecanic - aceasta nu depășește 22-24 m / h.