为了从宏观-细观角度探究不同形状矿石颗粒的破碎强度、破碎模式、碎块尺寸分布及断口表面形貌等破碎特性,首先,基于三维扫描技术重构矿石颗粒图像,获取颗粒形状参数;其次,定量表征矿石颗粒外部宏观层次轮廓形态及细观层次凹凸度;最后,...为了从宏观-细观角度探究不同形状矿石颗粒的破碎强度、破碎模式、碎块尺寸分布及断口表面形貌等破碎特性,首先,基于三维扫描技术重构矿石颗粒图像,获取颗粒形状参数;其次,定量表征矿石颗粒外部宏观层次轮廓形态及细观层次凹凸度;最后,对扫描后的几何平均粒径范围为20~45 mm的不规则磁铁矿矿石颗粒进行单颗粒压缩破碎试验,并重构颗粒断口表面以定量探究断面粗糙度的影响因素。研究结果表明:矿石颗粒的破碎强度分布可用Weibull函数模型拟合,其中Weibull参数m为2.17,特征强度F0为7.20 k N;矿石颗粒破碎模式分为边部磨损、中部破碎、贯通缝破坏、随机开裂4种类型;中部破碎为主要破碎模式,占比为0.433,“第一尺寸碎块”及“第二尺寸碎块”质量分数分布均符合正态分布,均值分别在0.65和0.30左右;但当颗粒3个主维度长度接近时,颗粒不容易发生中部破碎。以分形维数D定量表征颗粒破碎断口表面粗糙度,当截面面积大于36 mm^(2)时,分形维数D更稳定。球度显著影响颗粒破碎断口表面平均分形维数D,扁平度、能量、棱角度及等效粒径4种因素影响程度次之且相近,延伸率的影响不存在统计学差异。展开更多
岩石颗粒破碎是影响粒状材料剪切强度和变形的最主要因素,岩石颗粒破碎并不是想象的那么难,像花岗岩颗粒有时在很小的压应力作用下就可以破碎。岩石单颗粒破碎的物理试验结果常常很离散,完成大量单颗粒破碎的物理试验费时费力不现实,采...岩石颗粒破碎是影响粒状材料剪切强度和变形的最主要因素,岩石颗粒破碎并不是想象的那么难,像花岗岩颗粒有时在很小的压应力作用下就可以破碎。岩石单颗粒破碎的物理试验结果常常很离散,完成大量单颗粒破碎的物理试验费时费力不现实,采用离散单元法(Discrete element method,DEM)PFC软件模拟单颗粒压缩破碎试验,既能克服单颗粒破碎物理试验的缺陷,又能解决单颗粒破碎物理试验工作量大的难题,是研究单颗粒破碎的理想选择。基于DEM的软件PFC2D,将粒径为0.075~0.1245mm的基本粒子捆绑成不同粒径的单颗粒,模拟岩石单颗粒压缩破碎试验,观察颗粒破碎演化过程,统计单颗粒破碎强度。计算单颗粒压缩破碎后颗粒分布的分维,验证单颗粒破碎强度的分形模型和单颗粒破碎强度的尺寸效应。文中引用玄武岩单颗粒破碎试验结果,与单颗粒破碎的离散单元模拟结果进行比较,验证单颗粒破碎强度的尺寸效应和修正的Weibull理论的离散单元模拟结果。展开更多
文摘为了从宏观-细观角度探究不同形状矿石颗粒的破碎强度、破碎模式、碎块尺寸分布及断口表面形貌等破碎特性,首先,基于三维扫描技术重构矿石颗粒图像,获取颗粒形状参数;其次,定量表征矿石颗粒外部宏观层次轮廓形态及细观层次凹凸度;最后,对扫描后的几何平均粒径范围为20~45 mm的不规则磁铁矿矿石颗粒进行单颗粒压缩破碎试验,并重构颗粒断口表面以定量探究断面粗糙度的影响因素。研究结果表明:矿石颗粒的破碎强度分布可用Weibull函数模型拟合,其中Weibull参数m为2.17,特征强度F0为7.20 k N;矿石颗粒破碎模式分为边部磨损、中部破碎、贯通缝破坏、随机开裂4种类型;中部破碎为主要破碎模式,占比为0.433,“第一尺寸碎块”及“第二尺寸碎块”质量分数分布均符合正态分布,均值分别在0.65和0.30左右;但当颗粒3个主维度长度接近时,颗粒不容易发生中部破碎。以分形维数D定量表征颗粒破碎断口表面粗糙度,当截面面积大于36 mm^(2)时,分形维数D更稳定。球度显著影响颗粒破碎断口表面平均分形维数D,扁平度、能量、棱角度及等效粒径4种因素影响程度次之且相近,延伸率的影响不存在统计学差异。
文摘岩石颗粒破碎是影响粒状材料剪切强度和变形的最主要因素,岩石颗粒破碎并不是想象的那么难,像花岗岩颗粒有时在很小的压应力作用下就可以破碎。岩石单颗粒破碎的物理试验结果常常很离散,完成大量单颗粒破碎的物理试验费时费力不现实,采用离散单元法(Discrete element method,DEM)PFC软件模拟单颗粒压缩破碎试验,既能克服单颗粒破碎物理试验的缺陷,又能解决单颗粒破碎物理试验工作量大的难题,是研究单颗粒破碎的理想选择。基于DEM的软件PFC2D,将粒径为0.075~0.1245mm的基本粒子捆绑成不同粒径的单颗粒,模拟岩石单颗粒压缩破碎试验,观察颗粒破碎演化过程,统计单颗粒破碎强度。计算单颗粒压缩破碎后颗粒分布的分维,验证单颗粒破碎强度的分形模型和单颗粒破碎强度的尺寸效应。文中引用玄武岩单颗粒破碎试验结果,与单颗粒破碎的离散单元模拟结果进行比较,验证单颗粒破碎强度的尺寸效应和修正的Weibull理论的离散单元模拟结果。
