在花岗岩石矿场一些岩石强度性能对颚式破碎机性能的影响.doc

在花岗岩石矿场一些岩石强度性能对顎式破碎机性能的影响
联邦理工大学采矿工程系，阿库雷，尼日利亚
摘要：岩石强度性能对颚式破碎机性能的影响通过检测岩石粉碎时间和岩石的晶体粒度分布来实现。调查了四种不同的岩石样品，及大理石，白云石，花岗岩，他们是分别从矿场的碎块里选出的。无侧限抗压强度和集中荷载测试在每个岩石样品以及粉碎时间和大小分析上得以实行。每个样品的强度参数的结果是与岩石类型的破碎时间和粒度分布相关联的。强度试验的结果表明，花岗岩具有最高的平均值，在无侧限抗压强度测试中为101.67兆帕，集中荷载测试中为6.43兆帕。然而白云石是最低平均值，在无侧限抗压强度测试中为30.56兆帕，集中荷载测试中为0.95兆帕。根据国际岩石协会标准，花岗岩样品可以被分类到具有非常高强度而白云石样品为低强度。此外，花岗岩具有最高的破碎时间(21.0 s)及白云石有最小值(5.0 s)。根据调查结果显示，强度性能在岩石类型的破碎时间上有很大的影响。
关键词:岩石强度 颚式破碎机 粉碎 粒度分布 效率
1 介绍
材料的强度指的是材料在抵抗外作用力上的能力。岩石的强度性能是指岩石材料在抵抗故障上的能力，即当进行荷载时不屈服或不发生破裂。岩石的力学性能取决于晶体、颗粒和构成的黏结材料之间的相互作用。一种材料的屈服强度是材料的力学性能的一种适当的指示器，且是在材料中预报塑性变形的参数，通过这样便可根据微型态结构性能就如何增强一种材料的强度作出明智的决定。强度在被视为抗压强度，抗张强度和切变强度方面时即分别是抗压应力，张应力和剪切应力的极限状态。根据参考，动力荷载的作用很可能是材料强度的最重要的实践部分，尤其是在疲乏问题上。重复载荷经常发生碎裂，这种碎裂问题进行得很缓慢直到故障发生。
最重要的是先实行在实验室规模里减少一种矿石和岩石材料的尺寸以至于矿石或岩石材料可以有益地、经济地进行工业处理。这样允许参数的测定如自由尺度，易磨性，粗糙到中等到良好对任何产品在破碎和研磨器材上的比例及细土中的脉石的标准的比例。颚式破碎机是用与在矿井和矿石场中粉碎岩石材料的。它在重载碎石机设计上提供了最新技术，这技术给予了高生产率，无穷集调节，更大的加料口螺栓连接大型机，铸造旋启式，颚夹固定器和破碎机支架脚的可选择定位性来满足安装需求。设计这种破碎机是用于超大型及持续运用重载零件以便达到最佳运作和长期使用期限，而且这可以受到岩石强度性能的影响。岩石的强度性能影响可以导致规定功能完成能力的损失，这样就设计了颚式破碎机。无侧限抗压强度是描述岩石材料强度的主要的定量法。集中荷载测试是用于在土工技术的实践上检测岩石强度指数。岩石学被分进一般分类及换算系数被分进每一分类。这样就可以通过对数值土工分析进行集中荷载测试和通过实验上的岩体分类系统如CMRR得到完整的岩石强度资料。破碎过程是一种对矿物加工操作的完整部分，且对矿石加工操作中矿石的下部分加工准备非常关键。对开采出的矿石破碎分阶段进行，初始破碎阶段典型地用颚式破碎机操作及后来的（第二阶段和第三阶段）。通过实地观察，破碎阶段的那一数字越大，在整个工厂比例中好产品的数量就越多。破碎机的类型也直接影响了好的产品的数量。一项对采矿场细土最近研究着眼于采矿场的车间操作和采矿场细土的产生之间的潜在联系。总结图表已经精密地揭示了硬质岩石的产品与破碎阶段的数字是直接成比例的；它随着产品阶段的增加而增长。细土在每个阶段减少量比较少尤其是岩石或矿石易碎的时候，然而，累积的细土产品可能比用较小阶段减少量较多的一次加工更加得多。粒度分析是一种用来决测定粒度分布或岩石、矿石材料的颗粒大小分布的。在实际操作中，需对投入矿石处理设备中的矿石（岩石）其外形大小进行严格的控制，以减小太大的矿石对破碎机性能效率造成的影响，并且保证破碎后的颗粒都能分离开来（及颗粒间进行独立的相对运动）。一种材料的粒度分布在理解它的物理性能及化学性能时是很重要的。它影响着岩石的强度和载重性能。最早测定矿物粒度的常规方法是筛分分析，通过这种方法用摇动筛粉器对于不同尺寸的筛子/径孔分隔出晶粒大小。这样，粒度分布在离散粒度范围方面就确定了并用微米测量出。通常是在一系列几乎涵盖了当前样品中所有尺寸的粒度范围之上测定的。一些检测方法允许更加窄的尺度范围来确定可以用筛子来获得并适用于筛子触及范围之外的粒度。然而，保留高于一定大小的粒子及筛掉低于那个大小的粒子的这种概念性的过滤想法普遍用在呈现各种粒度分布资料上。粒度分布可以表达为值域分析，通过这种分析每种粒度范围的值就根据粒子的纯度按次序列出。这也可以以累积形式存在,仅用一种概念性过滤保留下的或筛掉的各种尺寸在一系列尺寸中已被给出。在找到一种特别理想的中等的粒度大小时是很适合用值域分析而当尺寸大小必须受到控制时适合用累积分析法。
2材料和方法
2.1样品采集，制备和测试
在尼日利亚从不同的采石场采取岩石样本进行调查。在尼日利亚，白云石，石灰石和大理石样品采自埃多州而花岗岩岩石样品采自翁多州。具有典型天然缺陷的尺寸大小为90厘米×50厘米×50厘米的岩石部分，如裂缝、节理、断面等方面进行妥善包装以避免在运输过程中损坏。对于无约束抗压强度试验，用游标卡尺量取尺寸并用切砖机将岩石样本被切割成正方形为60毫米×60毫米。同时，对于点荷载试验，岩石样品用大锤分解成不规则的形状。游标卡尺是用于测量不同场合的直径和形状不规则的岩石样品平均直径长度的确定的。
在实验室分别用砖石锯床，压缩试验机和集中载荷仪对岩石样品制备和岩石力学进行强度测试，并与国际标准比较，记录采取的数据。用实验室颚式破碎机减少岩石样本重量并用摇筛机进行筛选颗粒大小不同的。记录采集样品的粉碎时间，重量粒度分布。 用砖石切割机将岩石样品切成方形，切割样品规则，平滑并无应力。通过观察轴向抗压试验机对五个岩石样品进行破坏载荷的测试，记录数据。
记录实验室颚式破碎机破碎不同岩石块的时间。用实验室摇筛机筛选一组岩石样品。筛子保证顶部最大开口和底部最少开口筛网按孔径减小顺序为：4700,2000,1700,1180,850,600,425和212微米。在筛子底下紧配合一个接收器已得到最合适的颗粒，这些颗粒被称为尺寸不足颗粒。用盖子盖住放有粉碎样品的顶筛，防止破碎过程中样品飞出来。将一组筛子放在筛子摇床上振动筛选适当的筛子。每五分钟对岩石样品测一次，使用振动筛自动控制计时器。筛选分析后，测量每个筛样本重量平衡并记录到相应的筛孔孔径。
3 结果与讨论
表1〜6是无侧限抗压强度，粉碎时间和不同的岩石样本颗粒大小分布的结果，同时图1〜2分别是抗压强度值和岩石类型的大小分布。

表1 测试岩石样品无侧限抗压强度结果
岩石样本
USC平均数（MPa）
PLI平均数（Mpa）
大理石
86.11
5.28
白云石
34.72
1.98
石灰石
81.94
3.68
花岗岩
125.00
8.61
表2岩石样品破碎时间结果
岩石样本
破碎量（kg）
破碎时间（s）
大理石
5
14.0
白云石
5
5.0
石灰石
5
11.0
花岗岩
5
21.0
表3 大理石岩石样品颗粒尺寸分布结果

筛范围（微米）
孔近似值（微米）
筛分粒度级
Wt（g） Wt（%）
尺寸不足累计（%）
太大尺寸累计（%）
logN
logM
+4700
4700
2420 40.33
59.67
40,33
3.68
1.78
-4700~2000
2000
696 11.60
48.07
51.93
3.30
1.68
-2000~+1700
1700
546 9.10
38.97
61.03
3.23
1.59
-1700~+1180
1180
600 10.00
28.97
71.03
3.07
1.46
-1180~+850
850
576 9.60
19.37
80.63
2.93
1.29
-850~+660
600
610 10.17
9.20
90.08
2.78
0.96
-600~+425
425
192 3.20
6.00
94.00
2.63
0.78
-425~+212
212
140 2.33
3.67
96.33
2.33
0.56
-212

220 3.67

表4 白云石样品颗粒大小分布
筛范围（微米）
孔近似值（微米）
筛分粒度级
Wt（g） Wt（%）
尺寸不足累计（%）
太大尺寸累计（%）
logN
logM
+4700
4700
2340 39.00
61.00
39.00
3.68
1.79
-4700~+2000
2000
830 13.83
47.17
52.83
3.30
1.67
-2000~+1700
1700
380 6.33
40.84
59.16
3.23
1.61
-1700~+1180
1180

410 6.83
34.01
65.99
3.07
1.53
-1180~+850
850
190 3.17
30.84
69.16
2.93
1.49
-850~+600
600
230 3.84
27.00
73.00
2.78
1.43
-600~+425
425
280 4.67
22.33
77.67
2.63
1.35
-425~+212
212
380 6.33
16.00
84.00
2.33
1.20
-212

960 16.00

表5 石灰岩样品颗粒大小分布
筛范围（微米）
孔近似值（微米）
筛分粒度级
Wt（g） Wt（%）
尺寸不足累计（%）
太大尺寸累计（%）
logN
logM
+4700
4700
4300 71.67
28.33
71.67
3.68
1.45
-4700~+2000
2000
570 9.50
18.83
81.17
3.30
1.27
-2000~+1700
1700
100 1.67
17.16
82.84
3.23
1.23
-1700~+1180
1180
190 3.16
14.00
86.01
3.07
1.15
-1180~+850
850
110 1.83
12.17
87.84
2.93
1.09
-850~+600
600
130 2.17
10.00
90.01
2.78
1.00
-600~+425
425
160 2.67
7.33
92.68
2.63
0.87
-425~+212
212
245 2.08
3.25
96.76
2.33
0.51
-212

195 3.25

表6 花岗岩样本颗粒大小分布

筛范围（微米）
孔近似值（微米）
筛分粒度级
Wt（g） Wt（%）
尺寸不足累计（%）
太大尺寸累计（%）
logN
logM
+4700
4700
3800 63.33
36.67
63.33
3.68
1.56
-4700~+2000
2000
940 15.67
21.00
79.00
3.30
1.32
-2000~+1700
1700
118 1.97
19.03
80.97
3.23
1.28
-1700~+1180
1180
210 3.50
15.53
84.47
3.07
1.19
-1180~+850
850
160 2.67
12.86
14.2
2.93
1.11
-850~+600
600
200 3.33
9.53
90.47
2.78
0.98
-600~+425
425
170 2.83
6.70
93.30
2.63
0.83
-425~+212
212
210 3.50
3.20
96.80
2.33
0.51
-212

190 3.20

注意：分别记录筛范围和过大尺寸累的logM和logN

表1显示了测试的大理石，白云石，石灰石，花岗岩平均无侧限抗压强度值分别为86.11,34.72,81.94和125.00(MPa),平均负荷指数分别为5.28,1.98，3,68，8.61。表2显示大理石，白云石，石灰石和花岗岩岩石样品破碎时间分别为14.0s，5.0s，11.0s和21.0s。结果显示，花岗岩具有最高的强度值和破碎时间，而白云石值最小。破碎时间跟抗压强度呈上升趋势，意味着破碎时间与岩石的抗压强度成正比，也就是石头越硬，颚式破碎机破碎时间越长。

大理石 白云石 石灰岩 花岗岩

图1 岩石样品强度值

图2 岩石对粒度分布块状图
图2显示不同段一般粒度分布呈上升趋势变化。筛析时记录每个筛子不同段的晶粒度变化。从图上看，可以看出重量粒度分布和其他参数也遵循类似变化趋势，也就是岩石样本之间各参数有良好的相关性。此外，这项分析指出产品最佳进给料粒度的最高效率过程，并确定它的大小范围尽量降低不合格率。影响破碎机破碎力归因于岩石硬度，也指应力岩石标本或其中一元岩体破裂状态。在采石场岩石强度一般影响破碎机的性能。岩石强度影响破碎机性能基于对破碎时间和大小分布的影响。此外，粉碎过程中强度参数指出岩石类型对破碎机性能影响很小。

4 结论
破碎时间和岩石类型的强度参数的关联性，工作表明，强度值越大，破碎机破碎岩石的影响越大。据国际岩石力学学会对岩石的分类，花岗岩被认为具有很高的强度相应的破碎值高而白云石强度低相应的破碎值低。这项工作将协助通过岩石的强度基于粉碎时间和粒径分布的影响预测破碎机用于破碎不同类型的性能和效率。这些强度参数显示在采石场岩石类型已减少对破碎机性能的影响，这有助于采石场经理选择适当的岩石破碎设备。