РАЗДЕЛ 2
НАУЧНЫЕ ПРЕДПОСЫЛКИ ПРИМЕНЕНИЯ ЭЛЕКТРОВОЗДЕЙСТВИЙ В ПРОЦЕССЕ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ В
БАРАБАННЫХ МЕЛЬНИЦАХ
2.1. Характеристика магнетитовых кварцитов ОАО «ЦГОК» и «СевГОК»
Граница раздела минеральных компонентов определяет передачу внешней нагрузки от
одного минерала к другому и является поверхностью соприкосновения двух
минералов с кристаллическими решетками различной структуры. Прочность связи
между минералами предопределяет механическую прочность границ срастания и
является одним из параметров влияющих на селективность разрушения железных руд
при измельчении. Данные о прочностных свойствах минералов железных руд
используются для оценки раскрытия фаз в процессе рудоподготовки, для расчета
показателей цикла обогащения [64, 65].
Магнетитовые кварциты ОАО "ЦГОК" характеризуются крупнослоистой текстурой (рис.
2.1, а). Мощность рудных слоев колеблется от 0,5 до 6 мм, нерудных 1-5 мм,
иногда до 12 мм. Первые - на 70-80 % состоят из рудных минералов, вторые
сложены в основном зернами нерудных минералов, рудных минералов в них
содержится до 15 %. Основным рудным минералом является магнетит, иногда вместе
с ним отмечается гематит. Главный нерудный минерал - кварц. Магнетит
распространен в виде, сравнительно, крупных зерен. Размер их колеблется от 0,01
до 1,5 мм, а средний размер составляет 0,05-0,07 мм. В процентном соотношении
основные минералы распределены следующим образом: магнетит - 45-50 %, кварц -
45-50 % и гематит - 3-5 %.
Магнетитовые кварциты ОАО "СевГОК" характеризуются среднеслоистой текстурой с
мелкозернистым магнетитом, рассеянным в кварцевых зернах. Размер зерен
магнетита в рудных слоях колеблется от 0,005 до 0,02мм (рис. 2.1, б). Нерудная
вкрапленность в рудных агрегатах встречается редко. Главный нерудный минерал
кварц, минеральный состав руды следующий: 45 % - магнетит, 45–55 % - кварц и
5-8 % - гематит.
а) б)
Рис. 2.1. Особенности структуры руды ОАО «ЦГОК» (а) и ОАО «СевГОК» (б)
Увеличение 50х, проходящий свет, николь ??.
Черное – магнетит; белое – кварц; серое – силикаты
Горные породы являются сложными многокомпонентными системами, минеральные
составляющие которых образуют структурное целое. С этих позиций руды могут
рассматриваться как природный композиционный материал. Матрицей этого материала
могут быть породообразующие минералы с включением рудной части и наоборот,
рудная фаза с включением нерудных минералов в зависимости от их формы
срастания.
Механические свойства многокомпонентных систем определяются как индивидуальными
физико-механическими характеристиками компонентов системы, так и свойствами
границ их раздела. Роль границы раздела (срастания) минералов в рудах не
ограничивается только образованием структурного целого. Границы срастания во
многом определяют передачу внешней нагрузки от одного компонента к другому,
перераспределяя напряжения в руде при внешних нагрузках, и определяют механизм
разрушения компонентов руды. Структурное целое такого композиционного материала
обеспечивается силами связи, действующими на поверхность раздела компонентов.
Границы срастания, с одной стороны, соединяют в единое целое минералы, имеющие
разные упругие характеристики, а с другой стороны, разделяют минералы с разными
пластическими свойствами. Границы срастания обладают свойством концентрации в
приграничных областях микродефектов (дислокаций). Концентрация микродефектов по
границам срастания всегда значительно выше, чем в соединяемых ими минералах.
Для того чтобы прогнозировать раскрытие руд, управлять этим процессом,
необходимо знать прочность взаимосвязи рудных и нерудных её компонентов. В
зависимости от температуры, давления, химического состава и продолжительности
процесса минералообразования прочность границ срастания может изменяться в
широких пределах. Упрочнение или разупрочнение границ срастания могут быть
обусловлены диффузией примесей по границам, ликвационными явлениями в процессе
кристаллизации минералов, топохимическими реакциями на поверхности срастания.
Установлено, что концентрация примесей у границ в тончайшем слое размером 10-6
мм может в сотни раз превышать среднюю концентрацию их в зерне [66]. Основной
задачей интенсификации должно быть не только реализация микродефектности
структуры минералов, а направленное развитие разрушения по границам срастания
минералов.
Значения микротвердости минералов зависят от концентрации микродефектов и
упругих характеристик материала и отражают условия их образования [67].
Результаты измерения микротвердости минералов и границ срастания в исследуемых
рудах приведены в табл. 2.1, а результаты статистической обработки
экспериментальных данных – на рис. 2.2. По результатам измерений можно сделать
вывод, что граница срастания для исследуемых руд имеет промежуточное значение
микротвердости между магнетитом и кварцем. Для магнетитовых кварцитов ОАО
«ЦГОК» граница срастания минералов по микротвердости приближается к магнетиту,
а для магнетитовых кварцитов ОАО «СевГОК» занимает промежуточное значение между
кварцем и магнетитом.
а) б)
Рис. 2.2. Результаты статистической обработки измерений микротвердости
минералов магнетитовых кварцитов ОАО «ЦГОК» (а) и ОАО «СевГОК» (б).
(Доверительная вероятность 95%)
Таблица 2.1
Микротвёрдость минералов исследуемых руд*, кН/мм2
Руда
Число исследованных образцов
Магнетит
Граница срастания
Кварц
Пределы
Среднее
Пределы
Среднее
Пределы
Среднее
Магнетитовые кварциты ЦГОКа
81
5,98-8,25
7,09
7,21-8,34
7,82
1,02-1,245
11,21
Магнетитовые кварциты СевГОКа
64
5,38-6,95
5,89
6.42-8,21
7,13
9,82-1,265
11,08
* Определение значений микротвёрдости выполнено по методике [64].
Меж