冲击载荷下磁铁矿石耗能规律与破坏机理实验研究

发布时间：2023-04-01 21:20

　　随着我国矿山生态文明的建设,要求企业进行绿色发展及产业转型。然而,在金属矿山的铁矿石破碎各流程中,存在着能耗巨大的问题,严重阻碍了矿山的转型升级。通过对不同工况下的磁铁矿石试件,进行落锤冲击破碎试验,系统地研究了矿石的耗能规律及破坏机理,主要研究成果如下:1)当层理结构面矿石的倾角为60°时,其实际破坏角与Coulomb准则剪切角基本重合,矿石呈沿层理面的剪切滑移破坏,动态强度最小、吸收能最低;在其他角度时,矿石呈劈裂与剪切滑移的混合破坏模式,强度较大、吸收能较高。2)在总输入能不变时,与单级破碎相比,经多级破碎处理的矿石,其能量利用率较高、破碎程度较重;且在多级破碎中,依次采用“高→中→低”方式,可有效提高矿石的能量利用率,实现较高的破碎效果。3)由波动力学可知,矿石自由面处的应力波经叠加碰撞后产生了轴向裂纹,矿石端部的弹性应变能释放产生了环形裂纹;在两自由面相交处破坏程度较高;拉伸波使矿石自由面处发生层裂破坏。建立了矿石的冲击破坏模型。4)随微波加热总功或层理倾角的提高,矿石由沿晶裂纹为主、穿晶裂纹为辅的脆性断裂,逐渐向既有穿晶断裂、又有层状撕裂的韧性破坏转变,耗能方式逐渐升高、破...

【文章页数】：87 页

【学位级别】：硕士

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摘要
abstract
引言
第1章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 冲击载荷下无层理面岩石破坏特性的研究现状
        1.2.2 层理结构面效应对岩石破坏过程影响的研究现状
        1.2.3 岩石微波加热处理的研究现状
        1.2.4 岩石微观破裂机理的研究现状
    1.3 研究目的、内容与方法
        1.3.1 研究目的
        1.3.2 研究内容
        1.3.3 关键问题与创新点
        1.3.4 技术路线
第2章 磁铁矿石冲击破碎试验
    2.1 落锤冲击试验装置及破碎原理
    2.2 微波辅助加热技术及原理
    2.3 试验方案简介
        2.3.1 试件制备
        2.3.2 实验方案
        2.3.3 试件基本物理参数测定
        2.3.4 试验过程
    2.4 基本实验结果
        2.4.1 微波加热处理对磁铁矿石裂纹扩展影响
        2.4.2 微波加热处理对磁铁矿石裂纹扩展影响
第3章 磁铁矿石冲击破坏特性研究
    3.1 落锤冲击下矿石力学性质
        3.1.1 落锤冲击下矿石应力应变曲线的处理
        3.1.2 层理倾角效应对矿石力学性质的影响
        3.1.3 加热路径对矿石力学性质的影响
        3.1.4 冷却路径对矿石力学性质的影响
    3.2 磁铁矿石的冲击破坏过程分析
    3.3 本章小结
第4章 冲击载荷下矿石破碎的能耗与粒度分布研究
    4.1 落锤冲击破碎下的矿石吸收能变化规律
        4.1.1 层理效应对磁铁矿石吸收能的影响
        4.1.2 破碎方式对磁铁矿石吸收能的影响
        4.1.3 加热路径对磁铁矿石吸收能的影响
        4.1.4 冷却路径对磁铁矿石吸收能的影响
    4.2 落锤冲击破碎下的碎屑粒度分布特性
        4.2.1 矿石碎屑的物理量表征
        4.2.2 矿石碎屑的筛分试验
        4.2.3 矿石粒度分布规律
        4.2.4 磁铁矿石的破碎效果
    4.3 本章小结
第5章 磁铁矿石冲击破坏机理研究
    5.1 磁铁矿石宏观破坏机理研究
        5.1.1 轴向裂纹与环形裂纹的产生机理
        5.1.2 边帮脱落机理
        5.1.3 自由面层裂破坏机理
        5.1.4 磁铁矿石冲击破坏模型的建立
    5.2 磁铁矿石微观断裂分析
        5.2.1 仪器介绍
        5.2.2 磁铁矿石断口的微观特征形貌
        5.2.3 磁铁矿石的微观形貌特征及裂纹扩展类型
        5.2.4 磁铁矿石冲击破坏碎屑的断口形貌微观破裂机理
    5.3 本章小结
结论
参考文献
致谢
导师简介
作者简介
学位论文数据集



本文编号：3777884