SU1631411A1

SU1631411A1 - Способ определени содержани хрупких минералов в рудах

Info

Publication number: SU1631411A1
Application number: SU874337590A
Authority: SU
Inventors: Эдуард Афанасьевич Хопунов; Андрей Владиславович Первухин
Priority date: 1987-12-07
Filing date: 1987-12-07
Publication date: 1991-02-28

Abstract

Изобретение относитс к исследованию структуры и состава многокомпонентных материалов, преимущественно руд, и может быть использовано дл определени содержани хрупких минералов с близкими отрэ- жательными способност ми. Целью изобретени вл етс сокращение длительности при одновременном повышении надежности способа. Поставленна цель достигаетс за счет воздействи на поверхность образца индектором на двух уровн х нагрузки, что вызывает возникновение акустической эмиссии. Сканирование поверхности образца производитс по пилообразной линии с амплитудой размаха, равной половине шага сканировани , который выбираетс равным половчее минимального размера зерна из числа анализируемых, что позвол ет исключить вли ние микродефектов от предыдущей трассы сканировани . 2 ил.

Description

Изобретение относитс к исследованию структуры и состава многокомпонентных материалов, преимущественно руд, и может быть использовано дл определени содержани хрупких минералов с близкими отражающими способност ми.

Цель изобретени - сокращение длительности при одновременном повышении надежности способа.

На фиг, 1 показана траектори сканировани ; на фиг. 2 - результаты измерени интенсивности акустической эмиссии I во времени Т.

Основой дл реализации данного способа вл етс существование хрупкой прочности , при которой материал противостоит

прилагаемым к нему увеличивающимс до некоторой величины нагрузкам (с достаточной степенью приближени ) практически без трещинообразовани . При превышении нагрузки величины, характеризующей хрупкую прочность, наступает лавинообразное разрушение нагружаемого материала. В случае микронагружени индентором разрушение происхоит в локальном обьеме, не- посредственно контролирующем с индентором. После образовани сетки трещин и релаксации внутренних напр жений процесс хрупкого разрушени заканчиваетс (еспи не происходит дальнейшего увеличени нагрузки или движени индентора вдоль поверхности). При перемещении

Os

00

индентора (сканировании) по поверхности в соседнюю, неразрушенную область данной фазы, происходит возобновление процесса трещинообразовани , разрушение нового локального объема. Таким образом, при ска- нировании индентором, нагруженным силой , превышающей хрупкую прочность данной фазы, происходит локальное разрушение (образование сетки трещин) объема, включающего траекторию сканировани , при этом, вследствие механического контакта индентора и разрушаемого объема, сигналы акустической эмиссии, возникающие в процессе трещинообразовани , проникают через зону контакта в индентор и возбуждают колебани датчика акустической эмиссии, соединенного с индентором. Сигнал, снимаемый с этого датчика, вл етс мерой процесса разрушени в нагружаемом объекте данной фазы. Процесс разрушени зависит от механических свойств нагружаемой фазы, нагрузки на им- ндентор и скорости его перемещени . Следовательно , зафиксировав нагрузку на индентор и скорость его перемещени вдоль поверхности при сканировании различных участков одной и той же фазы, получат сходные процессы разрушени , а значит, и сигналы акустической эмиссии с одинаковыми параметрами (например, интенсивно- стью). Сканирование фазы с хрупкой прочностью, превышающей нагрузку на индентор , не вызовет ее разрушени , т. е. сигнал акустической эмиссии будет ниже порогового (определ емого микурорелье- фом, трещиноватостью и шумами аппаратуры ). Учитыва , что скорость движени индентора посто нна, дл траектории его движени можно записать следующее выражение

SS-SP + SH;(1)

V -Т VTP + VTH;(2)

Т Тр + Т„,(3)

где S - обща длина траектории сканировани ;

Sp - сумма длин участков траектории, где происходило разрушение;

SH - сумма длин участков траектории, где разрушени не было;

V - скорость движени индентора;

Т - общее врем сканировани ;

Тр - общее врем процесса разрушени ;

Тн - врем сканировани без разрушени .

Таким образом, зна врем сканирова- ни , а также суммарное врем регистрации сигналов акустической эмиссии, можно подсчитать удельное содержание фаз, хрупка прочность которых выше (или ниже) нагрузки , приложенной к индентору при данном сканировании,

Сканирование образца инденторсм по пилообразной линии с пр мыми углами при вершине и амплитудой размаха относительно среднего положени , равной половине шага сканировани , позвол ет повышать надежность усреднени сигналов акустической эмиссии за счет удлинени пути сканировани в пределах одного зерна, избежать вли ни возможной текстурной анизоропии за счет того, что по зерну сканирование происходит как минимум один раз в двух взаимно перпендикул рных направлени х (пр мой угол между вершинами). Выбор шага сканировани , равного половине размера минимального зерна, позвол ет повысить надежность вы влени фаз, так как при таком шаге зерна малых размеров неизбежно попадут на линию сканировани .

При большой густоте линий сканировани надежность идентификации фаз, а следовательно , и надежность определени их содержани , падает в силу взаимного вли ни на параметры акустической эмиссии, в частности, интенсивность, близко расположенных линий с микротрещинами, возникающих при микродеформировании и развивающихс при сканировании.

Способ реализуетс следующим образом .

Образец с полированной безрельефной поверхностью помещаетс в устройство, которое позвол ет осуществить взаимное относительное перемещение образца и индентора. Например, при неподвижном образце по определенному закону по его поверхности перемещаетс индентор, сканиру поверхность образца. Возможна и об- ратна ситуаци - когда индентор неподвижен, а по тому же закону перемещаетс образец и, таким образом, происходит сканирование образца. При пересечении индентором в менее прочном по отношению к исследуемому минерале возникают микротрещины , которые регистрируютс пьезоэлектрическим преобразователем как интенсивность акустической эмиссии. Про- сканировав весь анализируемый участок по- верхност1.- образца и зарегистрировав распределение интенсивности акустической эмиссии во времени в тех участках ми-нерала , где она возникла, получают акустограмму. Затем провод т сканирование поверхности анализируемого минерала при нагрузке на индентор, равной хрупкой прочности исследуемого минерала. По аку- стограммам определ ют длительность участков с интенсивностью, превышающей

пороговые значени при первом и втором нагружени х и по формулам определ ют содержани искомых минералов.

Проверка способа проводилась на искусственно приготовленных образцах. Об- разцы представл ли собой композитную смесь из зерен кварца и кальцита крупностью 2-3 мм в шеллаке. При изготовлении контролировалс объемный процентный состав компонентов, Необходимые физиче- ские свойства, используемые при измерени х, предварительно были измерены . Данные приведены в табл. 1. В ней прин ты следующие обозначени : А - отражающа способность анализируемой фа- зы, относ, ед. Рр - хрупка прочность, Н Y - интенсивность сигналов, имп/с, акустической эмиссии при сканировании исследуемой фазы индентором, нагруженным силой Р Рр. Дл изменени отражающей способ- ности кальцита - придани оптического контраста с кварцем - проводилось травление образцов в течение 10 мин в 15%-ном растворе HCI. Измененна отражающа способность обозначена ат,

В табл.2 представлены сравнительные данные о процентном содержании фаз в искусственных образцах, полученных оптическим способом с использованием структурного анализатора и по предлагаемому способу. По предлагаемому способу образец сканировалс дважды - первый раз с нагрузкой на индентор Р Рр дл кварца, второй раз с нагрузкой на индентор Р Рр дл кальцита. Содержание фаз при этом опреде- л лось на основании акустограммы (фиг. У).

Таким образом, предлагаемый способ позвол ет повысить надежность определени содержани хрупких фаз с малым оптическим контрастом, а также сократить врем измерени исключить процедуру подбора травителей и специальной подготовки поверхности образцов.

Кроме того, на основе результатов таких исследований можно судить о механических свойствах изучаемых руд и прогнозировать их поведение при измельчении (в зависимости от содержани и распределени хрупких компонентов),

Claims

Формула изобретени

Способ определени содержани хрупких минералов в рудах, включающий сканирование поверхности образца и регистрацию физических характеристик, по которым суд т о содержании минералов , отличающийс тем, что, с целью сокращени длительности при одновременном повышении надежности способа, сканирование выполн ют индентором при двух уровн х нагрузки, соответствующих хрупкой прочности анализируемого и предшествующего ему по прочности минералов, при этом сканирование осуществл ют по пилообразной линии с пр мыми углами при вершинах и амплитудой размаха относительно среднего положени , равной половине шага сканировани , который выбираетс равным половине размера минимального зерна анализируемых минералов, а содержание минералов оценивают по разнице суммарной длительности интен- сивности акустической эмиссии от последовательного сканировани минералов,

Таблица

Таблица 2

Фиг.1

I

Пенное погружение

Второе погружение