Влияние магнитно-импульсной обработки железистых кварцитов на коэффициент вязкости разрушения на границе фаз Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

--© П.П. Ананьев, Ю.И. Головин,

C.B. Ермаков, А.М. Купряжкин, А.В. Плотникова, А.И. Тюрин, 2013

УДК 622.7

П.П. Ананьев, Ю.И. Головин, C.B. Ермаков, А.М. Купряжкин, A.B. Плотникова, А.И. Тюрин

ВЛИЯНИЕ МАГНИТНО-ИМПУЛЬСНОЙ ОБРАБОТКИ ЖЕЛЕЗИСТЫХ КВАРЦИТОВ НА КОЭФФИЦИЕНТ ВЯЗКОСТИ РАЗРУШЕНИЯ НА ГРАНИЦЕ ФАЗ

На основе методики наноиндентирования произведена оценка величины коэффициента вязкости разрушения на границе срастания магнитной и немагнитной фазы в железистых кварцитах. Проведен сравнительный анализ размеров трещин, возникших в результате наноиндентирования, на границе фаз образцов подверженных и неподверженных предварительной магнитно-импульсной обработке (МИО). Ключевые слова: наноиндентирование, магнитно-импульсная обработка, коэффициент вязкости разрушения.

Повышение качественно-количественных показателей при переработке железорудного сырья (ЖРС) в большей степени определяется селективностью разрушения по границе раздела фаз при механическом воздействии на этапе рудопод-готовки, что требует соз- 0! дание условий по ослаблению связей на этих границах. Идеальным результатам дезинтеграции должно являться отделение рудной фазы, то есть минералов, содержащих железо от нерудной фазы. Учитывая, что процесс обогащения железистых кварцитов, как правило связан с магнитным обогащением, а часть рудных минералов (например гематит) являются слабомагнитными, ослабление связей по границам фаз магнитных и слабомагнитных железосодержащих

минералов является нежелательным.

Кроме того, нежелательным является создание условий, способствующих разрушению самих рудных материалов, что может привести к их переизмельчению и потерям в процессе обогащения.

Рис. 1. Микроструктура железистого кварцита:

1 фаза — гематит (Ре203), 2 фаза — кварцит (БЮ2), 3 фаза — магнетит (Ре2+Ре3+204),4 фаза — фаялит (Ре2БЮ4)

Таблица 1

Массовая доля железа в минеральных фазах

№ п/п Название минерала Формула соединения Массовая доля железа Примечание

1 гематит Ре2<Эз 0,700 рудный, слабомагнитный

2 кварц ЭЮ2 - нерудный, немагнитный

3 магнетит Рез<Э4 0,724 рудный, магнитный

4 фаялит Ре2БЮ4 0,549 рудный, слабомагнитный

Рис. 2. Трешинообразование на границе фаз 2 - 3: а — фотография поверхности образца в области индентирования, б — схематическое изображение процесса разрушения на границе фаз 2 и 3

На рис. 1 представлена микроструктура железистого кварцита Михайловского месторождения. В таблице 1 приведены данные о массовой доли железа в минеральных фазах, рассчитанного с учетом атомной массы элементов.

Из табл. 1 следует, что потери гематита и фаялита при магнитном обогащении по причинам снижения прочностных характеристик этих минералов, или границ их срастания с магнетитом может значительно снизить показатели извлечения железа в товарный концентрат.

Настоящая работа посвящена исследованию влияния магнитно-им-

пульсной обработки (МИО) железистых кварцитов на коэффициент вязкости разрушения на границе срастания магнетита и кварца. Оценка величины коэффициента вязкости разрушения на границе фаз осуществлялась путем внедрения наноиндентора в область срастания магнетита и кварца (рис. 2).

При этом наблюдалось развитие микротрещин вдоль границы разделения фаз. Длинна возникшей микротрещины характеризовала коэффициент вязкости разрушения.

Для оценки влияния МИО на изменение механических свойств на границе срастания проводился срав-

б

а

нительный анализ прироста длинны развивающихся микротрещин в образцах подверженных и неподверженных МИО.

Анализ результатов показал, что применение магнитно-импульсной

обработки способствует повышению качественно-количественных показателей при переработке железорудного сырья за счет ослабление связей на границах фаз магнетита и кварцита. ШИН

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -

Ананьев Павел Петрович — кандидат технических наук, генеральный директор НП «ЦИКТ»,

Головин Юрий Иванович — доктор физико-математических наук, профессор, заслуженный деятель науки РФ, директор научно-образовательного центра «Нанотехнологии и наномате-риалы» «ТГУ» имени Г.Р. Державина,

Ермаков Сергей Васильевич — кандидат технических наук, старший сотрудник НП «ЦИКТ», Тюрин Александр Иванович — кандидат физико-математических наук, доцент, заместитель директора по НИР научно-образовательного центра «Нанотехнологии и наноматериалы» «ТГУ» имени Г.Р. Державина,

Плотникова Анна Валерьевна — старший научный сотрудник НП «ЦИКТ», старший преподаватель, Московский государственный горный университет, ud@msmu.ru, Купряжкин Алексей Михайлович — аспирант научно-образовательного центра «Нанотехно-логии и наноматериалы» «ТГУ» имени Г.Р. Державина.

Л

- РУКОПИСИ,

ДЕПОНИРОВАННЫЕ В ИЗДАТЕЛЬСТВЕ «ГОРНАЯ КНИГА»

ГЕОМЕХАНИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ГИДРОМЕХАНИЗИРОВАННОЙ ТЕХНОЛОГИИ РАЗРАБОТКИ КРУТЫХ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ

(№ 942/02-13 от 26.11.12, 24 с.)

Мельник Владимир Васильевич — доктор технических наук, заведующий кафедрой,

msmu-prpm@yandex.ru,

Сергеев Сергей Васильевич — аспирант,

rus642006@yandex.ru,

Московский государственный горный университет.

GEOMECHANICAL JUSTIFICATION OF PARAMETERS OF HYDROMECHANIZED TECHNOLOGY OF DEVELOPMENT OF ABRUPT COAL LAYERS

Melnik Vladimir Vasilyevich, Sergeyev Sergey Vasilyevich