微波場中礦石熱應(yīng)力的理論分析

微波場中礦石熱應(yīng)力的理論分析

    物體隨溫度升高而膨脹，隨溫度下降而收縮，即熱脹冷縮.如果這種熱脹冷縮是自由自在的，不受任何約束，那么，物體就只有應(yīng)變(即位移的變化)，而無熱應(yīng)力產(chǎn)生；但是，處于微波輻射下的礦石體系，不僅各種礦物的吸波性能不同，具有不同的溫度變化；而且各礦物的熱膨脹性能也不一樣.這必然會(huì)導(dǎo)致礦物的膨脹受到約束。就是說，在礦石體系中，熱膨脹不僅造成位移的變化，而且也有應(yīng)力的重新分布。

    依據(jù)彈性力學(xué)的基本理論，對微波輻射加熱所造成的礦石體系中熱應(yīng)力的分布情況進(jìn)行分析和討論

    彈性力學(xué)理論認(rèn)為，要求解物體內(nèi)的應(yīng)力分布，必須首先建立平衡方程、幾何方程和物理方程。任取一微單元，不難得出平衡方程是完全個(gè)變的，幾何方程只反映應(yīng)變與位移的純粹幾何關(guān)系．不考慮引起應(yīng)變的原因是什么、只要彈性體連續(xù)，關(guān)系就—定會(huì)滿足．

    能量吸收率不問，溫度不同，對應(yīng)的主應(yīng)力也不一樣。能量越大，溫度越高．黃銅礦內(nèi)的壓應(yīng)力強(qiáng)度也越大，或者說是石英內(nèi)的拉應(yīng)力強(qiáng)度越大。壓應(yīng)力與拉應(yīng)力的轉(zhuǎn)換，發(fā)生在兩礦物的結(jié)合面附近。從數(shù)值上分析，按采用最大微波功率。黃銅礦中的壓府力近于1500MPa，石英中的拉庇力為290MPa；按中等的微波功率，黃銅礦的壓應(yīng)力為590MPa．石英中的拉應(yīng)力也相應(yīng)變小，約為80MPa。顯然，這些應(yīng)力分布情況與溫度分布曲線非常相似。

    粒度對應(yīng)力梯度的影響，類似于粒度對溫度梯度的影響，即：粒度大，溫度高，應(yīng)力大，但在應(yīng)用中，千萬要記住微波穿透深度的限制，不能片面追求粗粒度。

    比較抗壓強(qiáng)度而言，抗拉強(qiáng)度要小得多。亦即礦石在拉風(fēng)力狀態(tài)下，更易被破壞。雖然測定巖石的抗拉強(qiáng)度非常困難，但仍有幾種巖石的抗拉強(qiáng)度可供參考：花崗巖為9．4MPa，石灰石為3.5-5．5MPB．沙石為2．1-6．9Mpa。石英的數(shù)值雖未曾測出，但參照這3種主要脈石礦物的已知值，從理論上分析，可以認(rèn)為微波輻射產(chǎn)生的熱應(yīng)力是足以破壞石英的。