7.3.2. Штучный камень

Основная характеристика штучного камня - объем блока, который можно извлечь из массива без потери его целостности. Согласно ГОСТ 9479-98 блоки должны иметь прямоугольную форму или близкую к ней (длина 0,4…3,5 м; ширина и высота 0,2…2 м). При этом по объему блоки делятся на 4 группы: I – свыше 5 м³; II – 3…5 м³; III – 0,7…3 м³; IV – 0,1…0,7 м³.

К другим характеристикам штучного камня относятся: средняя плотность, водопоглощение, предел прочности при одноосном сжатии в сухом состоянии, снижение прочности при сжатии в водонасыщенном состоянии, сопротивление удару, микротвердость и др.

Морозостойкость и истираемость штучного камня определяются согласно ГОСТ 30629-99.

Допустимое количество циклов замораживания – оттаивания фиксируется при снижении относительной прочности при сжатии более чем на 20%. При этом снижение прочности вычисляется по формуле

, (7.22)

где - предел прочности породы в водонасыщенном состоянии, - то же после цикла замораживания – оттаивания. Маркировка штучного камня по морозостойкости аналогична рассмотренной в §7.3.1.

Истираемость штучного камня определяется на вращающемся круге. Истираемость образцов обеспечивается нанесенным на круг абразивным порошком при заданных усилии прижима образца к кругу и расстоянии, которое проходит круг при вращении по образцу. Величину истираемости вычисляют по формуле

, (7.23)

где - потеря массы образца в результате испытания, - площадь истирания.

Истираемость обязательно учитывается, если изделия из штучного камня используются в качестве элементов полов, лестниц, т.е. подвергаются постоянным механическим воздействиям. В зависимости от уровня воздействия истираемость не должна превышать 0,5…2 г/см².

Помимо указанных характеристик штучный камень оценивают по декоративным свойствам, солестойкости, микротрещиноватости.

7.4. Физико-механические и технологические свойства железорудных пород

Среди рудных пород железорудные породы имеют наибольшее народнохозяйственное значение благодаря той роли, которое играет железо в производстве тяжелого оборудования, транспорта, в строительстве.

Физико-механические свойства железорудных пород характеризуются большим диапазоном изменения прочностных характеристик. Это хорошо прослеживается на примере единой классификации по буримости (табл. 7.2), согласно которой железные руды по этому показателю находятся в пределах с VI по XX категории.

Прежде всего, это связано с большим разнообразием минералов, образующих железорудные породы. Только по содержанию основного минерала (более 80% от состава руды) согласно ГОСТ 25473-82 «Руды железные... Метод определения минералогического типа» выделяют следующие виды руд: магнетитовые ( ); гематитовые ( ); гетит-гематитовые ( , ); бурожелезняковые ( ); сидеритовые ( ); шамозитовые .

Существует большое количество параметров, характеризующих технологические свойства железных руд и прочих руд черных металлов. Условно параметры можно подразделить на следующие группы:

1. Группа параметров механических свойств;

2. Группа параметров влажности;

3. Группа параметров, характеризующих содержание примесей в рудах и продуктах переработки;

4. Группа электрофизических параметров, характеризующих способность руд к обогащению с помощью магнитного поля.

Группа параметров влажности была рассмотрена в главе 3. Третья группа параметров относится к химическим методам анализа содержания в рудах различных элементов (мышьяка, серы, углерода, фосфора и др.). Четвертая группа параметров относится к методам испытаний на обогатимость в магнитном поле.

Рассмотрим группу параметров механических свойств. К этой группе относятся технологические параметры, характеризующие сопротивляемость руд разрушению при механических воздействиях: прочность во вращающемся барабане, прочность на сбрасывание, прочность на сжатие, размолоспособность, истираемость. Следует отметить, что в основе методов определения указанных параметров (за исключением метода определения прочности окатышей на сжатие) лежит анализ изменения гранулометрического состава пробы в результате ее механической обработки. Пробы для испытаний берутся в сухом состоянии.

Прочность и истираемость руды во вращающемся барабане определяют согласно ГОСТ 15137-77 «Руды железные… Метод определения прочности…». Конструкция барабана, режим испытаний за некоторыми отличиями аналогичны таковым, как и при испытании угля по ГОСТ 15490-70 (§7.2.4, рис. 7.7). Исходная проба должна иметь следующую крупность: 10…40 мм для руды, 5…40 мм для агломератов и 5…25 для окатышей. Режим механической обработки пробы: частота вращения барабана – 25 об/мин, количество оборотов – 200. Результатом испытаний является измерение масс следующих фракций: крупнее 5(6,3) мм - ; крупнее 0,5 мм, но мельче 5(6,3) мм - ; мельче 0,5 мм - .

Показатели прочности руды, агломератов, окатышей вычисляются по формуле

, (7.24)

истираемости –

. (7.25)

Физическое обоснование выражений (7.24)-(7.25) вполне очевидно. Если в результате механической обработки (которая представляет собой ударное воздействие на частицы пробы) гранулометрический состав не изменяется ( ), то прочность достаточна, чтобы частицы не разрушились. Присутствие мелких фракций в пробе после испытания свидетельствует лишь о выколах с поверхности частиц пробы при трении их друг о друга и о барабан при сохранении общей целостности частиц. Таким образом, показатель характеризует истираемость руды.

Прочностные характеристики руды определяются еще и в процессе технологических обработок ее. Согласно ГОСТ 19575-84 «Руды железные, агломераты и окатыши. Метод определения прочности в процессе восстановления» испытания пробы ведутся во вращающемся барабане в среде газа, имеющего состав 33% , 65% (остальное – допускаемые примеси). Согласно стандарту по массе промежуточной фракции - пробы после испытаний вычисляется еще и показатель разрушаемости

. (7.26)

Прочность на сжатие определяют согласно ГОСТ 24765-81 «Окатыши железорудные. Метод определения прочности на сжатие». Прочность каждого окатыша, находящегося между параллельными плитами, устанавливают в момент его раздавливания. В качестве показателя прочности берется среднее значение по результатам нескольких испытаний. Следует заметить, что при таких испытаниях прочность на сжатие не имеет ничего общего с пределом прочности при сжатии, рассмотренного в главе 6.

Прочность на сбрасывание определяют согласно ГОСТ 25471-82 «Руды железные… Метод определения прочности на сбрасывание». Исходная проба должна иметь следующую крупность: 10…40 мм для руды или агломератов; 5…25 для окатышей. Испытания производят путем трехкратного сбрасывания пробы с высоты 2 м. Результатом испытаний является измерение масс следующих фракций: крупнее 5 мм - и мельче 5 мм - . Показатель прочности на сбрасывание вычисляют по очевидной формуле

. (7.27)

Размолоспособность определяют согласно ГОСТ 25472-82 «Руды железные. Метод определения коэффициента размолоспособности». Испытания проводятся путем дробления руды исходной крупностью мельче 6 мм стальными шарами в присутствии воды (мокрое дробление) в шаровой мельнице. Производится дробление 4 проб. Причем первая проба измельчается в течение 10 мин, 2-ая – 20 мин, 3-ья – 30 мин и 4-ая – 40 мин. После испытаний анализируется продукты рассева каждой пробы крупнее 71 мкм. Таким образом, получается информация о зависимости относительного содержания фракций заданной крупности от продолжительности дробления (кинетики измельчения), по сути, о размолоспособности руды. На основе этой информации по известному уравнению кинетики измельчения в шаровой мельнице и данным по расходу электроэнергии на холостой ходу мельницы и в загруженном состоянии вычисляются характеристики производительности промышленных мельниц.

1⁾ «Методика оценки и классификации показателей разрушаемости угольных пластов угольных пластов основных бассейнов СССР». ИГД им А.А. Скочинского, Москва, 1978.

158