Физические основы процесса дробления

Процесс дробления чрез­вычайно сложен. Существует ряд гипотез процесса размельчения, из которых наиболее достоверной считается так называемый обобщен­ный закон разрушения твердых тел. Сущность этого закона заключается в следующем.

При механическом разделении твердого куска на части внешние силы преодолевают силы внутреннего сцепления между частицами, образуя новые поверхности. Поверхностные слои частиц обладают некоторым избытком свободной энергии (поверхностной энергией). Это объясняется тем, что частицы кристаллической решетки матери­ала, расположенные на его поверхности, в отличие от частиц, расположенных внутри тела, взаимодействуют односторонне – со стороны тела. В связи с этим, для перевода внутренних частиц на поверхность (дробление) требуется затратить определенную работу. Частное от деления этой работы к площади вновь образованной поверхности называют удельной поверхностной энергией.

Для разделения тела на части и удаление их друг от друга на расстояние, при котором прекращается взаимодействие между ними, потребуется дополнительная энергия, которую называют внутренней энергией.

Таким образом, обобщенный закон разрушения твердых тел выражается формулой

,

(98)

где A – полная работа, идущая на разрушение твердого тела, Дж;

s_пов – удельная поверхностная энергия, Дж/м²;

D F – вновь обра­зующаяся при разрушении поверхность, м²;

s – предел прочности материала, Па;

D V ₁ – часть объема тела, подвергшаяся деформа­ции, м³.

Первое слагаемое в формуле представляет собой работу по созданию новой поверхности D F, второе слагаемое – работу упругих и пластических деформаций в объеме тела DV₁. В связи с особенностями работы оборудования, при расчете дробилок можно пренебрегать первым слагаемым, при расчете мельниц – вторым.