微波照射下玄武岩强度参数尺寸效应分析

通过对不同尺寸玄武岩试件进行微波照射和单轴抗压强度试验,并基于ANSYS有限元模拟软件对玄武岩进行微波加热模拟,研究分析了不同参数微波照射情况下由于尺寸效应对玄武岩强度劣化的影响。结果表明:在微波照射玄武岩的相关试验中,大高宽比尺寸试件和高微波功率能减小尺寸效应带来的影响,使试验结果更接近于实际工程。     

微波照射下玄武岩冲击破碎特性研究

为了研究微波照射和动态冲击荷载下玄武岩的破碎损伤特性,基于分形理论,利用微波发射装置和SHPB霍普金森动态试验装置,通过收集玄武岩碎块进行颗粒筛分,试验研究微波照射后玄武岩破碎特性变化规律。结果表明:采用分形维数可定量描述玄武岩岩样的破碎程度;在1300W微波功率照射后和0. 4MPa冲击气压作用下岩石破碎程度更大,为微波辅助机械破岩提供借鉴和参考。     

微波照射下玄武岩中产生裂纹原因的研究

通过对玄武岩试件进行一定条件下微波照射以及CT扫描试验,研究微波照射下岩石中产生裂纹的宏观和细观特征,并利用商业软件ANYSYS12.0进行数值模拟,揭示出产生裂纹的原因。基于有限元法和宏观、细观试验所得到的微波照射下玄武岩试件中产生裂纹的原因完全一致。     

微波照射玄武岩引起强度劣化试验研究

在一定微波参数下,对玄武岩试件进行微波照射,使其产生初始损伤,再在常温水中进行冷却处理以加剧内部损伤。以超声波检测试验为辅,得到照射前后的纵波波速;以单轴抗压试验为主,得到照射前后的抗压强度。基于能量理论和脆性断裂的微观机制,由试验结果对比分析,得出微波照射不仅能弱化岩石强度,起到辅助破岩的功效,还能有效减小在破岩过程中岩爆发生的频数和烈度的结论。     

微波照射后花岗岩裂纹扩展规律试验研究

硬岩裂隙的形成和扩展规律是研究岩石损伤机理的重要内容。为了探究微波照射下,岩石裂隙的扩展规律,为微波辅助破岩技术提供理论依据,利用扫描电镜(SEM)设备对花岗岩试件在微波照射及单轴抗压强度测试后进行扫描观测,分析岩石断口的形貌、裂纹的类型及断裂模型。结果表明：高功率微波照射后,试件表面出现颜色变化,并伴随有张拉裂纹出现,在压缩试验后,试件上部结构呈粉末状破碎|SEM设备观测下花岗岩断口形貌特征主要为平坦面状和条纹状断裂|花岗岩的裂纹类型主要为张拉裂纹和压剪裂纹|花岗岩的断裂模型主要为沿晶断裂、穿晶断裂以及两者叠加。     

微波照射对玄武岩强度的影响分析

微波辅助破岩技术可以降低岩石强度,提高破岩效率。利用ANSYS有限元软件对微波照射下玄武岩的升温效应和热应力分布进行了仿真模拟,通过改变微波照射强度和时间,获得了玄武岩试样在不同情况下的升温效应和热应力分布规律。     

微波照射后花岗岩裂纹扩展规律试验研究

硬岩裂隙的形成和扩展规律是研究岩石损伤机理的重要内容。为了探究微波照射下，岩石裂隙的扩展规律，为微波辅助破岩技术提供理论依据，利用扫描电镜(SEM)设备对花岗岩试件在微波照射及单轴抗压强度测试后进行扫描观测，分析岩石断口的形貌、裂纹的类型及断裂模型。结果表明：高功率微波照射后，试件表面出现颜色变化，并伴随有张拉裂纹出现，在压缩试验后，试件上部结构呈粉末状破碎|SEM设备观测下花岗岩断口形貌特征主要为平坦面状和条纹状断裂|花岗岩的裂纹类型主要为张拉裂纹和压剪裂纹|花岗岩的断裂模型主要为沿晶断裂、穿晶断裂以及两者叠加。     

微波辐射下硬岩损伤规律研究

为了探究微波辐射对硬岩损伤的影响规律,减轻破岩难度,以湖北花岗岩作为研究对象,岩石孔隙率、超声波波速和岩石抗拉强度作为损伤变量指标,通过试验法测得岩石在微波辐射下的损伤规律。结果表明:在一定微波辐射功率范围内,花岗岩受微波辐射影响不大,而当辐射功率与辐射时间达到某一值时,随着辐射功率增大、辐射时间增长,岩石会出现明显的损伤,表现为孔隙率上升、抗拉强度降低、超声波波速下降;在等耗能情况下,高辐射功率、短辐射时间较低辐射功率、长辐射时间更能引起岩石的损伤;水是引起岩石损伤的重要因素,饱和岩石试件相对于干燥岩石试件在微波辐射后损伤变量指标变化更加显著;低功率、短时间微波辐射能使岩石强度增强。     

微波助磨技术处理某钼矿

以金堆城低品位铜钼矿为研究对象,取破碎后粒度为-2 mm的矿石,分别经常规加热及微波加热预处理,然后水淬骤冷,考察相同磨矿条件不同预处理方式对试验样磨细的影响,通过力学分析经常规加热和微波加热预处理后试验样岩石强度的变化情况,并借助SEM-EDS研究了微波加热对矿石内部产生裂纹的影响。结果表明,对该试验样加热到相同温度时,采用微波加热的预处理方式,更易使试验样磨细。常规加热预处理和微波加热预处理后试验样岩石强度随加热温度的升高都有不同程度的减弱,但采用常规加热预处理方式较微波加热预处理方式岩石强度的减弱程度更大。采用微波加热的预处理方式,当温度达到350℃时,然后进行水淬处理,通过SEM可检测出辉钼矿和黄铜矿与硅酸盐矿物边缘处出现了裂缝。     

微波照射下岩石颗粒温度分布及影响因素分析

采用有限元方法对微波照射下由黄铁矿和方解石组成的岩石颗粒的温度场分布进行了分析,并讨论了微波功率和时间对温度场的影响。研究结果表明:岩石颗粒中心温度最高且受微波腔体内电场强度影响;温度梯度最高点位于黄铁矿和方解石的交界面,热应力最大;岩石颗粒最高温度相同时,微波加热功率与时间成反比;岩石颗粒能耗相同时,采用短时间高功率的加热方法可以提高破岩效率。     

微波技术在矿石粉碎中应用的研究进展

矿石的粉碎作业在选矿厂中消耗的能量最多,目前国内外大多从设备和工艺两方面入手,进行节能降耗。微波技术是一种新型加热方式,由于被加热物料介电特性不同,引起被加热物料温度产生差异,这种特殊的加热方式有助于矿石粉碎。概述了微波在矿石破碎和磨矿过程中,促进裂纹的产生和扩展,降低粉碎过程中的能量消耗作用。同时对现阶段微波技术在矿石破碎中存在的问题作出分析,并对今后微波在矿石粉碎过程应用进行了展望。      

岩石冲击损伤特性与超声波速的实验研究

利用一级轻气炮对岩石试件进行冲击损伤实验，并对回收的试件进行声波测试，将声波测试结果与微观观测相结合，得到岩石的冲击损伤特性及其损伤程度与声波速度变化率的关系。结果表明，岩石超声波速的变化可以很好地反映岩石的损伤程度，得出的岩石的损伤特性可以为岩石的爆破设计提供依据。     

微波照射对岩石强度的影响研究

岩石破碎作业有很多新兴的方法,微波辅助机械破岩便是其中之一。研究该方法的关键是掌握微波照射对岩石强度的影响规律。采用特制的微波设备,通过微波照射岩石,研究岩石在微波照射下的强度变化。通过改变微波对岩石照射的强度和时间,测得不同情况下岩石强度,最后得出微波照射对岩石强度的影响规律:微波对岩石的照射时间越长、微波的强度越大,对岩石强度的影响也就明显。该方法的研究有利于微波辅助机械破岩方法的实现,可以使岩石破碎作业方法更加多样化,岩石破碎作业的费用大大降低,工人的工作环境得到改善。     

微波照射下层理矿石破碎的能耗与粒度研究

在矿山的矿石破碎过程中,存在着能耗巨大的弊端,严重阻碍了企业的绿色发展。利用落锤冲击破碎试验,结合微波加热技术,针对含层理面的矿石试件进行冲击破碎试验,并基于岩石剪切破坏角的Coulomb准则,对未经微波照射与经微波照射下,含不同层理倾角矿石的吸收能及碎屑块度分布情况进行了研究。研究表明,随着层理倾角的增大,矿石吸收能呈先降低后增大的趋势,当倾角为90°时,吸收能存在最小值;经微波加热处理后的矿石吸收能E_(WJL)低于未经微波处理的矿石吸收能E_(JL),且在10°～20°时,E_(JL)-E_(WJL)值最大。随着层理倾角的增大,矿石破碎后的平均块度呈逐渐减小趋势,破碎程度加重;经微波预处理后,矿石的平均块度显著降低,破碎程度最高;因冲击破碎后的碎屑尺寸影响,矿石的平均块度与分形维数相关性较弱。研究成果对于矿石破碎中的能耗控制具有一定参考价值。     

微波照射对鞍山式铁矿石磨矿效果的影响

破碎磨矿能耗在选厂总能耗中占比较大,但其中仅有1%的能量用于新表面的生成,造成了资源的极大浪费。微波照射作为一种有效的预处理手段,能显著提升矿石的磨矿效果。为研究微波照射对鞍山式铁矿石磨矿效果的影响,以鞍山式赤铁矿为主要研究对象,开展了微波照射功率、微波照射时间、矿石块度以及冷却方式等条件试验,同时对比了鞍山式磁铁矿石的磨矿效果。结果表明：①微波照射能显著提升鞍山式赤铁矿石的磨矿效果,最佳的微波照射条件为：矿石块度20~25 mm、微波照射功率3 kW、照射时间45 s、水淬冷却。在此条件下,磨矿产品中-0.074 mm粒级含量为65.80%,相比未经微波处理的矿样,提高了5.57个百分点。②在相同的微波照射条件下,赤铁矿石的磨矿效果要明显优于磁铁矿。微波照射能显著降低鞍山式赤铁矿石和磁铁矿石的最大抗压强度,且赤铁矿石的降低程度要大于磁铁矿石。③SEM微观结构分析结果表明,微波照射后赤铁矿和石英之间出现明显裂痕,有助于提高选择性磨矿效果。赤铁矿石和石英的升温特性曲线表明,微波照射功率3 kW、微波照射时间60 s的赤铁矿石,其中心顶部温度可以达到600 ℃以上,而石英的温度几乎不随微波加热时间而变化,该特性有助于实现有用矿石和脉石矿物的有效分离。     

场微波作用下岩石体破裂特征及其机制探索

硬岩高效破裂是深部地下空间、深部资源勘探开发的重要前提,寻求和发展高效破岩技术成为大势所趋。微波具有加热效率高、无二次污染等优点,被认为是一种极具发展潜力的高效辅助破岩技术。微波场内岩石体破裂差异性行为解译是实践微波辅助破岩技术的重要基础。从宏-细-微观不同尺度对微波场内砂岩、花岗岩和辉长岩开展了跨尺度破裂行为机理研究。结果表明：在岩石宏观膨胀破裂层面,砂岩表现为低温崩裂破坏,实测最高温度为194℃,辉长岩和花岗岩则为高温熔融破坏,实测最高温度分别可达367℃和492℃;岩石脱离本身基质约束产生裂纹或宏观破裂面时体积变化明显,高温熔融破坏时岩石体积膨胀率最大,花岗岩和辉长岩破裂时体积膨胀率为2.1%和1.8%。在岩石细观破裂面特征层面,微波场内高温熔融作用所产生的破裂面比低温崩裂面分维高2.0%,其中花岗岩、辉长岩和砂岩的破裂面分维分别为2.109 2,2.070 4和2.066 0。在岩石微观损伤差异性机制层面,岩石破裂特征与主要成岩矿物的组分、含量和含水率密切相关。一方面,由于石英和其他矿物介电特性差异较大,当岩石内部石英含量较高时,热应力迅速增长;另一方面,水在微波作用下迅速汽化...     

基于加卸载响应比的载荷岩石动力学特征试验研究

利用单轴循环加卸载扰动试验,在不同应力水平对岩石试件施加幅度较小、周期较短的循环扰动荷载,得到试件在不同应力条件下扰动时的应力-应变状态,同时利用声发射监测设备对加卸载过程中试件内部损伤演化过程进行记录.试验显示,加卸载响应比值Y的变化特性与岩体所处的应力状态及其稳定程度相关,当荷载水平较低时,加卸载响应比值Y接近于1,试件比较稳定;而当荷载水平较高,接近试件破坏的临界状态时,加卸载响应比值会急剧增加,所以可以用加卸载响应比理论定量地分析岩石试件损伤演化过程,为扰动致灾动力学机理、诱发模式及预测预报提供试验基础.     

考虑细观特征的红砂岩动态损伤与破碎的能量耗散

从细观角度深入探讨岩石动态力学特性,是理解岩石爆破破碎机理的方式之一。采用分离式霍普金森压杆对围压作用下的红砂岩试件进行动态加载,以孔隙率变化表征细观特征,基于能量耗散指标研究了红砂岩动态损伤与破碎的能量耗散。结果表明：冲击次数总体趋势是随着气压的增加逐渐减少,试件破碎前能量耗散增加,并没有明显的回弹;在第3次冲击或第4次冲击时,动态特性存在差异;在初始冲击中,孔隙度由中孔、大孔闭合到微孔,随着冲击载荷的增加,微孔孔隙度差值的峰值向后移动。     

微波场中矿物颗粒裂纹分布及演化研究

以方铅矿和方解石组成的岩石颗粒为研究对象,采用离散单元法研究了在微波照射下矿物颗粒内部裂纹扩展演化过程及其分布特征,并分析了照射时间、功率密度、能耗、矿物尺寸等的影响。结果表明,矿物裂纹主要表现为拉伸裂纹,根据分布特征及所在位置可以将其分为三类:在方解石内的扩散型裂纹、在方解石和方铅矿交界处的环形裂纹和方铅矿内裂纹,前两者的形成是微波能辅助碎矿磨矿的根本原因。其中方解石内的扩散型裂纹和交界面处的环形裂纹的形成是微波辅助碎矿和磨矿的根本原因。矿物裂纹数目随微波照射时间及能量消耗增长的曲线可以分为两类:功率密度低的为三阶段增长形式,功率密度高的为两阶段增长形式。矿物形成裂纹数目相同的情况下,随着功率密度提高,能耗降低,但高于一定值后,能耗变化不大。微波辅助方法和其他碎矿磨矿的方式类似,矿物越小越难破碎。     

微波照射后花岗岩动力响应及破碎特征

利用分离式霍普金森压杆(SHPB)对微波加热后的湖北麻山花岗岩进行动态冲击压缩试验,研究了不同含水状态下花岗岩动态力学性质及破碎特征,对比分析了不同微波加热参数对其力学性能的影响,揭示了微波对花岗岩强度弱化的作用机制.研究结果表明:当微波功率小于2.6 kW时,岩石强度降低是由微波生热及岩石内部水分共同作用造成的;当微...