Vplyv mikrovlnného žiarenia na porušenosť hornín

Ingrid Murová, Michal Lovás, Štefan Jakabský
2000 Acta Montanistica Slovaca Ročník   unpublished
The influence of microwave radiation on the failure of rocks The heating and processing of materials using microwaves becomes increasingly popular for industrial applications. Compared to conventional heating, microwave processing can provide a rapid, the production of materials with unique properties, and reductions in manufacturing costs and processing times. The positive influence of the microwave radiation on the faulting of the individual rocks is described. At the heating of the
more » ... ng of the heterogeneous ores, the microwaves have an selective effect for individual mineral components. Owing to the different degree of to heating and thermal dilatation the stress and destructive attendants arise, which increase the faulting of rocks. The rate of the faulting has been investigated on the basis of measurement of the elastic waves motion velocity by the impulse-dynamic method. On the basis of the measured values of elastic wave motion in the observed rocks before and after their microwave heating the coefficient of faulting was computed according to the relation (1). Subsequently, from these coefficients the rate of faulting was determined for individual rocks according to Jaeger (Table 1). Various rate of rocks faulting caused by the radiation depend on their ability to absorb microwave power. High rate of faulting was observed in rocks with strong absorption of microwave power unlike from substances which weakly absorb the radiation. Particularly, a high rate of faulting after microwave heating was observed at samples of limestone (Rožňava-Jovice) and magnesite (Hačava). Low rate of faulting was obtained in the case of granodiorite (Podhradová), granite (Hnilec), sandstone (Horelica), marble (Koelga) and andesite (Hubošovce). The influence of microwave energy on the rate of rocks faulting was confirmed. The new knowledge can be applied for the intensification of the rock disintegration processes. Úvod V súčasnosti sa mikrovlnná energia stále viac využíva v mnohých priemyselných odvetviach pri inovácii technológií spracovania rôznych druhov materiálov. Mikrovlnami definujeme oblasť elektromagnetického žiarenia s vlnovou dĺžkou od decimetrového až do submilimetrového pásma. Pre technickú prax je významný efekt, založený na generácii tepla v dôsledku pohltenia alebo indukcie elektromagnetických vĺn materiálmi. Tepelný efekt mikrovĺn je možné využiť pri intenzifikácii procesu rozpojovania nerastných surovín zvýšením ich stupňa porušenosti. Stupeň porušenosti a rozpojenia hornín vplyvom tepla určujú: pevnosť a pružnosť hornín, tepelná vodivosť hornín a nerastov, merné teplo a súčiniteľ tepelnej rozťažnosti (Stiebitz, 1975). Porušenosť sledovaných hornín pred a po ich mikrovlnnom ožarovaní bola sledovaná prostredníctvom merania rýchlosti šírenia ultrazvukových vĺn. Hodnotenie porušenosti hornín Porušenosť sa hodnotí na základe šírenia pozdĺžnych a priečnych vĺn v horninách. Rýchlosť šírenia týchto vĺn je určovaná pružnými parametrami horniny a mení sa v závislosti od jej mineralogického zloženia, objemovej pórovitosti, vlhkosti, štruktúry a textúry, teploty, anizotrópie, porušenosti a stavu napätosti. U väčšiny hornín zvýšenie teploty spôsobuje vznik trhlín a puklín, ktoré spôsobujú zníženie rýchlosti šírenia vĺn, ktoré je spojené so zvýšením stupňa porušenosti. Rýchlosť šírenia pozdĺžnych vĺn môže byť preto charakteristikou stavu napätosti hornín (Pandula, 1989; 1992). Metódy merania sú založené na výskume sledovania polí vznikajúcich pri tvorení trhlín a porušení hornín. Podľa odporúčania Medzinárodnej spoločnosti pre mechaniku hornín ISRM, je koeficient porušenosti K P určovaný podľa vzťahu (Pandula, 1995): ν POR K P =  100 [%] (1) ν NEPOR kde ν POR-rýchlosť šírenia pozdĺžnych vĺn vo vzorke po mikrovlnnom ohreve [ms-1 ]. ν NEPOR-rýchlosť šírenia pozdĺžnych vĺn vo vzorke pred mikrovlnným ohrevom [ms-1 ].
fatcat:da5qxcjd3barnhpvvcz5wrjqj4