影響破碎的巖礦力學性質

破碎是外界對巖礦施加作用力以克服巖礦內部質點之間內聚力從而使巖礦發生解散分離的過程。因此，影響破碎過程的因素不外兩大類：外因的破碎力及內因的巖礦機械強度。當外界施加破碎力破碎巖礦時，必然要受到巖礦機械強度引起的阻力。巖礦破碎的難易程度與這種阻力有關。也就是說，巖礦的機械強度嚴重地影響著破碎過程的進行。巖礦的機械強度由一系列力學性質綜合決定，它是巖礦一系列力學性質的綜合指標。研究認為影響破碎過程的巖礦力學性質主要包括硬度、解理、韌性及巖礦的結構缺陷等。

硬度是指巖礦抵抗外界機械力侵入的性質。硬度愈高、抵抗外界機械力侵入的能力愈大，破碎時愈困難。反之，硬度愈低、抵抗外界機械力侵入能力愈小，破碎時愈容易。因此，硬度實際是巖礦的一個堅固性指標。

近代固體理論，在熱學、電學、磁學和光學行為方面部得到了根本的理論說明。而在固體力學行為方面雖然也有很大進展，但還難以指導工程計算，只能采取立按測量辦法。對于巖礦堅固性指標的測定，一種是從能耗觀點出發，如F.C.邦德功指數就是以能耗來測定巖礦堅固性的；另一種是從力的強度出發，如巖礦硬度的測定。在資本主義國家，多數用F.C.邦德功指數反映巖石的堅固性，這種辦法一般說來比較可靠，只要測出各種巖礦的功指數大小既能判明各種巖礦的堅固性，表22列出了一些常見巖石的功指數。但是，對策些礦石而言，功指數并不適用，如云母、滑石及鱗片狀的煤塊等，它們的硬度本來不高，但在磨礦中卻容易從朗球之間沿出去，導致用磨機測功指數時數值很高，所以在這種情況下用功指數反映巖礦堅固性時就會出現很大誤差。我國對巖礦的堅固性通常用莫氏硬度及普氏硬度系數f來表示。其氏硬度是一種相對硬度，選取10種標準礦物作硬度等級，這10種礦物及硬度等級分別是：

滑石(1)  石膏(2)  方解石(3)  螢石(4)  磷灰石(5)

長石(6)  石英(7)  黃玉(8)    剛玉(9)  金剛石(10)

這種辦法比較粗略，而且各個硬度等級之間有的差距小，有的差距大。普氏硬度系數f與巖礦的抗壓極限強度密切相關。

但f實際是一個綜合強度指標，并不單純反映硬度。總之，上述這些辦法均不很完善，但它們畢竟詫反映出巖礦的硬度倚況，數值愈大表示巖礦愈項，危難破牌。當幾種礦物存在時，用上述方法測出的數嫡大小順序也就反映它們破碎的難易順序。這就為分析礦物的選擇性磨碎提供了依據，因為礦物硬度的差異往往是產生選擇性磨碎現象的力學基礎。

礦物受壓軋、切割、錘擊、拉伸、彎曲等外力作用時所表現出的抵抗性能叫韌性，它包括脆性、柔性、延展性、撓性、彈性等等力學性質。一般說來，自然界礦物多數都具有脆性，但有的較大，有的較小。脆性大的礦物在磨礦中容易被粉碎，易過度磨細，過粉碎粒級量大。脆性小的則不容易被粉碎，磨礦中不容易過磨，過粉碎。延展性多數為一些自然金屬礦物所具有，它們在磨礦中容易被打成薄片而不易磨成細粒，所以產品顆粒形狀較為特殊，多為薄片狀。柔性、控性及彈性多數為一些纖維結晶礦物(如石棉)、片狀結晶礦物(云母、輝鉬礦等)所具有，這些礦物的破碎及解離并不困難，但要粉碎成細粒卻十分因難。它們的磨礦產品粒子形狀也比較特殊，在磨礦小也容易產生選擇性磨碎現象。對這類礦物破碎磨種產品的粒子形狀，往往是要求保留它們天然的結晶形狀，例如石棉要求保持纖維狀，云母要求保留片狀，這樣才能使產品具有特殊功用。選別這類礦物的磨礦產品時也應充分注意產品粒子的特殊形狀方能取得好的效果。

解理是結晶礦物特有的性質。礦物在外力作用下沿一定方向破裂成光滑平面的性質叫解理，所形成的平滑頂稱作解理面(若不沿一定方向破裂而成凹凸不平的表面者稱為斷口)。按解理發育程度可分為下面五種類型：

(1)極完全解理——礦物受外力作用時易分成很薄的片且解離面光滑，如云母及輝鉬礦等；

(2)完全解離——易沿解離面分成小碎塊，解離面也平滑，如方解石及方鉛礦等；

(3)中等解離——容易形成解離面，也容易產生斷口，如長石、角閃石等；

(4)不完全解離——不易形成解離面，易產生斷口，如磷灰石、錫石等；

(5)極不完全解理——不生成解離面而生成斷口，如石英、磁鐵礦等。

解理面的存在降低了曠物的強息  出于礦物在解理面上的結合力很弱，所以受外力作用時破碎行為往往先從解理面發生。而且解理發育的曠隊破碎脫產品粒子也往往呈片。狀、纖維狀等特殊形狀。具有不同解理性質的礦物當征一起磨礦時也會產生選擇性磨碎現象。

自然界的礦物巖石，出于成礦地質條件或經歷的不同，常常導致不同地方產出的同種礦物在力學性質上存在差異。巖礦結構中存在缺陷便是造成這種差異的重要原因之一。缺陷有先天的，也有后天的，有微觀的也有宏觀的。例如形成礦物晶體時所存在的離子缺位及錯位是微觀缺陷，屬先天性的。巖礦形成后由于地完或巖層的運動或自然力的作川又會使巖礦產生裂縫；此外礦石的開采、搬運、特別是磨礦前的多次破碎均會使礦石產生裂縫。這些缺陷多數為宏觀裂縫，也有的愿微觀裂縫。因為它們多是巖礦形成以后產生汛所以屆后天性的。

巖礦結構中存在的這些缺陷，常常構成巖礦塊中的脆弱面，所以破碎行為將首先發生在這些脆弱面上。結構缺陷對粗礦塊破碎的影響較為顯著，因為粗塊小的裂縫及裂紋較多，機械強度降低較為明顯。隨著礦塊粒度的變小，裂縫及裂紋逐漸消失，強度逐漸增大，入學的均勻性增高，故細磨更為阻難。可以預料，缺陷對選擇性磨碎的影響也是沮磨時更為顯著，因為細磨時軟硬兩種礦構的強度美陽之縮小。

總之，巖礦的機械強度包括硬度、韌性、解理及結構缺陷等均影響巖礦的破碎行為，也影響礦物的選擇性磨碎行為。巖礦的機械強度是巖礦幾個方面力學性質的綜合性指標。由上述分析可見，離開巖礦的機械強級就難于解釋清楚破碎過程的各種力學現象，巖礦中各種礦物機械強度的差異也正是礦物選擇性磨碎現象產生的基礎。