توصيفگر ها :
خردايش , مكانيزم شكست , نرخ بارگذاري , كانسنگ مس سولفيدي , ناحيه فرآيند شكست
چكيده فارسي :
با توجه به سهم بالاي مصرف انرژي در مرحله خردايش و اهميت بهينهسازي آن در فرآوري مواد معدني، اثر نرخ بارگذاري بر مكانيزم شكست كانسنگ مس سولفيدي بررسي شده است. هدف اصلي، يافتن شرايطي است كه بتوان شكست را به گونهاي كنترل كرد كه آزادسازي كانيهاي با ارزش به حداكثر و اتلاف انرژي به حداقل برسد. براي دستيابي به اين هدف، آزمايشهاي مكانيك سنگ بر روي نمونههاي ديسكي و SCB از كانسنگ مس سولفيدي انجام شد. اين نمونهها تحت چهار نرخ بارگذاري، از شبهاستاتيكي تا ديناميكي، با استفاده از دستگاههاي بارگذاري مناسب قرار گرفتند. دادهها در دو مقياس ماكروسكوپي (شامل طول ترك، اعوجاج و اندازه قطعات خرد شده) و ميكروسكوپي (شامل ناحيه فرآيند شكست، درصد شكست دروندانهاي/بيندانهاي و تحليل بافتشناسي) ثبت و تحليل شدند. نتايج نشان داد كه با افزايش نرخ بارگذاري، اندازه متوسط قطعات كاهش يافته و درصد شكست دروندانهاي افزايش پيدا كرده است. در نمونههاي SCB، به دليل وجود شيار اوليه، مسير ترك كنترلشدهتر و تغييرات اعوجاج محدودتر بود، در حالي كه در نمونههاي ديسكي، آزادي بيشتر مسير ترك منجر به تغييرات غيرخطي در بازشدگي و مسير شكست شد. در نرخهاي پايين، تركها بيشتر در امتداد مرزدانهها حركت كرده و كانيهاي فلزي ارزشمند مانند كالكوپيريت و پيريت سالم باقي ماندند؛ اما در نرخهاي بالا، شكست درون دانهاي حتي در اين كانيهاي سخت نيز رخ داد و آزادسازي مس بيشتر شد. تحليل بافتشناسي نشان داد كه ناهمگني دانهبندي و تفاوت خواص مكانيكي كانيها نقش مهمي در انتخاب مسير شكست دارند. همچنين افزايش نرخ بارگذاري باعث بزرگتر شدن ناحيه فرآيند شكست (FPZ) و گسترش ريزتركها پيش از شكست اصلي شد. اين يافتهها نشان ميدهد كه كنترل نرخ بارگذاري و انتخاب هندسه مناسب نمونه ميتواند بهينهسازي خردايش را ممكن سازد، به گونهاي كه هم مصرف انرژي كاهش يابد و هم آزادسازي كانيهاي باارزش به شكل هدفمند انجام شود.
چكيده انگليسي :
Given the high share of energy consumption in the comminution stage and the importance of its optimization in mineral processing, the effect of loading rate on the fracture mechanism of sulfide copper ore was investigated. The main objective was to find conditions under which fracture can be controlled so that the liberation of valuable minerals is maximized while energy loss is minimized. To achieve this goal, rock mechanics tests were performed on disk-shaped and SCB specimens of sulfide copper ore. These specimens were subjected to four loading rates, ranging from quasi-static to dynamic, using appropriate loading devices. Data were recorded and analyzed at two scales: macroscopic (including crack length, tortuosity, and fragment size distribution) and microscopic (including fracture process zone (FPZ), percentage of transgranular/intergranular fracture, and petrographic texture analysis). The results showed that with increasing loading rate, the mean fragment size decreased and the percentage of transgranular fracture increased. In SCB specimens, due to the presence of a pre-notch, crack paths were more controlled and changes in tortuosity were more limited, whereas in disk specimens, the greater freedom of crack propagation led to nonlinear variations in crack opening and fracture path. At low loading rates, cracks tended to propagate along grain boundaries, leaving valuable metallic minerals such as chalcopyrite and pyrite intact; however, at higher loading rates, transgranular fracture occurred even in these hard minerals, resulting in greater copper liberation. Petrographic analysis indicated that grain size heterogeneity and differences in the mechanical properties of minerals play an important role in fracture path selection. Moreover, increasing the loading rate enlarged the FPZ and promoted microcrack development prior to the main fracture. These findings demonstrate that controlling the loading rate and selecting an appropriate specimen geometry can enable the optimization of comminution, in such a way that both energy consumption is reduced and the liberation of valuable minerals is achieved in a targeted manner.