Электротермические методы разрушения и обработки горных пород
Горные породы неоднородны по составу, следовательно, разрушение их происходит при меньшем пробивном напряжении, чем однородных диэлектриков. Процесс, протекающий в момент разрушения, начинается в одном месте и затем распространяется по направлению к электродам.
Рис. 1. Принципиальные схемы электротермических методов разрушения (контактные методы):
а - низкочастотный метод разрушения слоистых материалов; Т - трансформатор;
Э - электроды; б - низкочастотный метод одностороннего нагрева;
в - высокочастотный контактный метод теплового пробоя; г - метод разрушения высокочастотными импульсным пробоем: R - зарядное сопротивление; С - емкостный накопитель; Р - зарядник; д - избирательное дробление при высоковольтном импульсном пробое; е -разрушение одновременным воздействием токами высокой и промышленной частоты; С - конденсатор, пропускающий токи высокой частоты
При использовании импульсного высоковольтного пробоя при напряжении 50 кв. разрушались образцы бурого железняка, каменного угля. Эффект разрушения этих материалов пропорционален крутизне переднего фронта импульса, выделяющегося при пробое образца (рис. 1,г). Импульсный метод применяется в основном при дроблении горных пород.
Бесконтактные способы воздействия электромагнитного поля могут, применяется для разрушения и обработки горных пород. Руда имеет всегда большее сопротивление, чем составляющие ее рудные минералы. Наличие в руде высокоомных компонентов, которые в ряде случаев обволакивают зерна рудных минералов, повышает сопротивление руды по сравнению с чистыми минералами. Так, например, электрическое сопротивление чистого минерала магнетита равно 0,01 Om/m, а для магнети-товой руды он изменяется от 1 до 1100 Om/m. Проводящие полупроводниковые минералы значительно нагреваются в электрическом поле, а диэлектрические практически не греются. На границах раздела минералов развиваются термомеханические напряжения, в результате прочность пород с ростом температуры уменьшается в несколько раз, что облегчит и удешевит последующий помол и сепарацию. Так, например, железистые кварциты, перерабатываемые на обогатительных фабриках, представляют собой многокомпонентные системы различных по прочности и измельчаемости минералов. Основное место в подготовке их к обогащению занимают процессы раскрытия минералов: дробление, измельчение, классификация. Эти процессы являются наиболее энергоемкими и дорогостоящими. Капитальные и эксплуатационные затраты на них могут достигать 70% всех затрат на обогащение. Поэтому совершенствование процессов рудоподготовки, приводящих к снижению прочностных свойств и уменьшению энергетических затрат при обогащении, являются важной народнохозяйственной задачей.
Перспективными являются создание установок с индукционным нагревом проводящих и магнитных руд электромагнитным полем, которые могут оказаться более производительными, экономичными и эффективными для промышленного применения.
Технология разрушения энергетически выгодна, прежде всего, для пород, содержащих небольшое количество рудных минералов, когда нагревается один этот минерал без нагрева пустой породы и затрачивается небольшое количество энергии, а на последующих операциях измельчения и обогащения оно значительно экономится.