Энергетические законы разрушения. Условия преимущественного использования того или иного закона.

В основу определения расхода энергии на (дробление) твердых тел положены энергетические законы разрушения Риттингера и Кирпичева.

По закону Риттингера работа, затраченная при дроблении, пропорционально вновь полученной поверхности измельченного материала или степени измельчения.

 

По закону Кирпичева энергия, затрагиваемая на дробление геометрических подобных тел при одинаковом напряженном состоянии, пропорциональна объему разрушаемых тел.

Работу разрушения единицы объема по закону Кирпичева можно представить в виде.

,

где - прочность на сжатие при данных линейных размерах дробимого тела.

Н.А. Ребиндер предложил использоваться единым законом дробления, исходя из того что вся работа дробления А складывается из работы А_V,, затрагиваемый на деформирование дробимого тела, которая определяется по закону Кирпичева, и работы А_S, расходуемый на образование новой поверхности и определяемой по Закону Риттингера, т.е.

С.Є. Андреев, исследуя измельчение руд, показал, что

 

 (2)

 (3)

 

где k1, k2 – коэффициенты пропорциональности, величина которых зависит от способности материала измельчаться и степени его размельченности;

D – диаметр тела, которое измельчается.

 

Решающее влияние на затраты энергии в процессе разрушения оказывает дисперсность (величина, обратная линейным размерам тела) продуктов разрушения. Это связано с тем, что площадь вновь образуемых поверхностей при каждой последующей стадий дробления увеличивается по сравнению с предыдущей6 а суммарная работа по закону Риттингера с увеличением дисперсности растет по степенному закону. Если исходит из закона подобия, то зависимость работы разрушения от дисперсности продуктов разрушения линейная, так как объем тела при каждой стадии дробления и работа разрушения постоянны, а суммарная работа дробления до заданной дисперсности равна произведению постоянной работы на число стадии дроблении.

 

Ось: Дисперсность

1 – по закону Риттенгера

2 – по закону Кирпичева

 

Л.А. Шрейнер показал, ято в случае использования закона подобия необходимо учитывать масштабный фактор, т.е. увеличение прочности тела при уменьшении его линейных размеров.

 

По размерам частиц образующихся в процессе бурение скважин, можно судить об эффективности разрушения горных пород. Так, если при бурении в продуктах разрушения горных пород преобладает мелкая фракция, то, очевидно с энергетической точки зрения процесс разрушения малоэффективен, поскольку большое количество энергии затрагивается на образование огромной новой поверхности.

 

Полностью избежать получения мелких и весьма мелких фракции при бурении невозможно, так как их образование является закономерным следствием процесса разрушения горных пород. Однако с энергетической точки зрения следует стремится к тому, чтобы количество мелких фракции в продуктах разрушения горных пород при бурении скважин было минимальным.