سایت مهندسی معدن

 
آزمایش سقوط ورنه JK
نویسنده : MiningGroup - ساعت ۱:٢٥ ‎ب.ظ روز ۱۳۸٩/۸/٢۳
 

آزمایش سقوط وزنه JK در آزمایشگاه JKMRC به عنوان روشی در تعیین خصوصیات شکست نمونه ای از کانسنگ در آسیاهای خود شکن و نیمه خود شکن توسعه داده شد. در یک آسیای خودشکن یا نیمه خودشکن، دو مکانیسم اصلی شکست وجود دارد: شکست ضربه ای (سطح انرژی بالا) و شکست سایشی (سطح انرژی پایین). این روش آزمایش، پارامترهای شکست و سایش را برای یک نمونه مشخص کانسنگ با استفاده از دو روش مجزا اندازه گیری می کند:

  • تعیین پارامتر شکست سایشی، ta، توسط آزمایش آسیای گردان
  • تعیین پارامترهای شکست ضربه ای، A و b، با استفاده از دستگاه شکست ضربه ای با انرژی بالا، به نام دستگاه آزمایش سقوط وزنه JK (شکل ۱).

پارامترهای حاصل از این آزمایش، در نرم افزار شبیه ساز جی.کی.سیم.مت مورد استفاده قرار می گیرند. در این نرم افزار، پارامتر های به دست آمده، با مشخصات و جزئیات دستگاه و شرایط عملیات ترکیب شده و عملکرد آسیا های خودشکن و نیمه خودشکن مدلسازی می شود. کاربرد دیگر این نرم افزار، بهینه سازی مدار های خردایش موجود یا طراحی مدار های خردایش جدید می باشد.

 

شکل ۱: دستگاه سقوط وزنه JK (JKtech website)

 


 

 

 

 


نحوه انجام آزمایش سقوط وزنه JK

این آزمایش، از دو بخش تشکیل شده که در ادامه به اختصار توضیح داده می شود:

  • آزمایش شکست ضربه ای

100 کیلوگرم از نمونه در 5 بخش اندازه بندی می شود: 53+63- (mm)، 37+45- (mm)، 5/26+5/31- (mm)، 19+4/22- (mm)، 2/13+16- (mm). در هر بخش اندازه، حدود 10 تا 30 ذره در سه سطح انرژی خرد می شوند و در نتیجه، 15 ترکیب اندازه-انرژی به دست می آید.

ذرات تحت ضربه و در سطوح انرژی مورد نیاز با استفاده از دستگاه وزنه افتان خرد می شوند. محصولات شکست ذرات در تمامی ترکیبات اندازه-انرژی جمع آوری و دانه بندی شده و سپس توزیع دانه بندی به دست آمده، نسبت به اندازه ذرات اولیه نرمال می شود. برای گستره مختلفی از انرژی ورودی، اندازه ذرات و انواع کانسنگ ها، توزیع دانه بندی مربوطه از نظر شکل، یکسان باقی می ماند و می تواند تنها با یک نقطه روی نمودار، مشخص شود. جی.کی.تک، درصد عبوری از یک دهم اندازه اولیه ذره را در نظر می گیرد. در آزمایش سقوط وزنه JK، برای هر طبقه اندازه، اندازه اولیه ذرات برابر میانگین هندسی محدوده اندازه در نظر گرفته می شود. این مقدار، با نماد t10 شناخته می شود.

با استفاده از این روش، مجموعه ای از مقادیر Ecs و t10 برای 15 ترکیب اندازه-انرژی به دست می آید. معادله 2-19 بیانگر ارتباط بین مقدار شکست،t10، و انرژی مخصوص خردایش، Ecs، می باشد:

t10=A(1-e^(-bEcs))

با استفاده از مقادیر حاصل از 15 ترکیب اندازه-انرژی و استفاده از روش کمینه کردن جذر خطا، بهترین مقدار A و b محاسبه می شود. مقادیر نهایی این دو پارامتر، با مقاومت کانسنگ در برابر شکست ضربه ای در ارتباط هستند. به طوریکه هر چه مقادیر آنها کمتر باشد، کانسنگ سختتر بوده و مقاومت بیشتری را در مقابل شکست ضربه ای از خود نشان می دهد.

 

  • آزمایش شکست سایشی

شکست سایشی یا انرژی پایین با استفاده از آزمایش آسیای گردان بر روی نمونه تک اندازه شده انجام می گیرد. در این آزمایش، 3 کیلوگرم از ذرات با اندازۀ 38+55- میلی متر به مدت 10 دقیقه در آسیای آزمایشگاهی که با سرعتی معادل 70% سرعت بحرانی در حال چرخش است، تحت خردایش قرار می گیرد. در مرحله بعد، محصولات شکست دانه بندی شده و مقدار t10 برای آن محاسبه می شود. میانگین هندسی محدوده اندازه اولیه، 55×38 میلی متر، برابر 7/45 میلی متر می باشد. بنابراین، t10 برابر خواهد بود با:

1/10*45.7=4.75 (mm)

 

سپس پارامتر سایش، ta، به صورت زیر محاسبه می شود:

ta=t10/10

 

هر چه مقدار ta کمتر باشد، نشان دهنده آنست که درصد کمتری از مواد از 10/1 اندازه اولیه عبور عبور کرده اند و بنابراین، مقاومت کانسنگ در برابر شکست سایشی بیشتر است.

نمودار t10 بر حسب Ecs به صورت شماتیک در شکل 2 نشان داده شده است. مقدار A، بیانگر بیشترین مقدار برای t10 است. این پارامتر در سطوح انرژی بالاتر شکست بسیار مهم است. قدر مطلق A به دلیل آنکه حاصل از شکست کانسنگ در سطوح انرژی بالاتر نسبت به آنچه که در آسیا های نیمه خود شکن قابل دستیابی می باشد، بحرانی تلقی نمی شود. این پارامتر در تعیین نمودار نهایی شکست نقش مهمی را ایفا می کند. در حالیکه مقدار b، شیب نمودار t10 بر حسب Ecs، در سطوح انرژی پایین تر می باشد. A و b به یکدیگر وابسته اند به طوریکه مقدار یکی مستقیما بر مقدار دیگری تأثیر گذار است. به دلیل این وابستگی، معمولا پارامتر تک مقداره A*b تعریف می شودکه معرف سختی کانسنگ در ارتباط با شکست ضربه ای است. این پارامتر، شیب نمودار t10 بر حسب Ec بوده و محاسبه ای از وضعیت شکست کانسنگ در سطوح انرژی پایین تر به شمار می رود که غالبا در تفسیر شکست هایی که در آسیا های نیمه خود شکن در سطوح انرژی پایین تر رخ می دهد، به کار گرفته می شود.

 

شکل 2: نمودار شماتیک t10 بر حسب Ecs (JKtech website)

 

جدول ۱، مشخصاتی از نوع کانسنگ، و مقادیر معمول پارامترهای A، b و ta حاصل از آزمایشات انجام شده بر روی انواع مختلف کانسنگ ها را نشان می دهد.

جدول ۱ (JKtech website)

خصوصیت

بسیار سخت

سخت

نسبتا سخت

متوسط

نسبتا نرم

نرم

بسیار نرم

A*b

30>

30-38

38-43

43-56

56-67

67-127

127<

ta

24/0>

35/0-24/0

41/0-35/0

54/0-41/0

65/0-54/0

38/1-65/0

38/1<

 

آزمایش سقوط وزنه JK برای پیش بینی خصوصیات کانسنگ هایی که در آسیا های خود شکن و نیمه خودشکن تحت خردایش قرار می گیرند، استفاده می شود. این نوع کانسنگ ها ترد و شکننده بوده و قبل از شکستن قادر به تحمل تغییر شکل پلاستیک نمی باشند. تعیین خصوصیات کانسنگ هایی که تغییر شکل پلاستیک از خود نشان می دهند (مانند کانسنگ هایی که درصد رس آنها بالاست) توسط آزمایش سقوط وزنه JK، چندان مورد اعتماد نیست.

همچنین اندازه ذراتی که توسط این روش قابل آزمایش هستند، عامل محدود کننده دیگری برای این روش آزمایش محسوب می شود. نتایج مورد نیاز برای ذرات درشتتر، بر اساس داده های حاصل از محدوده اندازه مورد آزمایش تخمین زده می شوند. اگر کانسنگی در محدوده اندازه بزرگتر از اندازه 53+63- میلی متر ضعیفتر باشد، نتایج حاصل از این روش در مورد کانسنگ مذکور، محافظه کارانه خواهد بود (JKtech website)

 

 

 

 


 
comment نظرات ()