Труды КНЦ (Технические науки вып. 6/2023(14))

и разрушения материалов. Проводятся обширные исследования по увеличению эффективности дробления и измельчения горных пород и руд, обогащения хвостов добычи ископаемых и доизвлечения полезных компонентов из шлаков металлоплавильных производств, работы по улучшению качества и степени разделения компонентов техногенного сырья при его переработке. Электрофизические (электроразрядные) методы разрушения по характеру воздействия принято разделять на электроимпульсный и электрогидроимпульсный — в зависимости от того, разрушается ли материал непосредственно электрическим разрядом и отражёнными волнами или же опосредованно с помощью ударных волн давления от пробоя среды, в которую помещён материал. В качестве альтернативы механическим методам дробления, электрофизические методы могут предложить следующие преимущества: независимость эффективности разрушения от показателей твёрдости материала; разделение различных по диэлектрической проницаемости фаз, входящих в структуру материалов; выделение из структуры разрушаемого вещества проводящих включений; малый износ измельчающего инструмента; возможность регулирования гранулометрического состава продукта за счёт изменения амплитуды воздействующего напряжения. Однако у данных технологий присутствуют и недостатки: изменение химического состава поверхности продуктов дробления при воздействии на материалы с низкой температурой плавления; необходимость в жидкой среде с низкой проводимостью для осуществления импульсного пробоя материала; снижение эффективности воздействия при уменьшении характерных размеров образцов для разрушения; низкая или практически нулевая эффективность фрагментации минералов и руд с малым удельным сопротивлением. Основные цели исследований электроразрядного разрушения горных пород и руд последних лет — это определение факторов, влияющих на гранулометрический состав получаемого продукта и эффективность выделения отдельных компонентов [1, 2]. Также проводятся эксперименты по осуществлению предварительного электроимпульсного разупрочнения рудных пород для снижения затрат энергии на последующей стадии механического дробления [3]. В отношении электроимпульсного воздействия на металлосодержащие шлаки и техногенное сырьё главной задачей выступает достижение наибольшей избирательности разрушения и степени разделения составляющих фаз [4]. Поскольку исследователи в большей степени ориентируются только на преимущества электроразрядного разрушения по сравнению с механическим дроблением, то достаточно малая часть научных работ в этой области освещает удельные энергозатраты на процесс фрагментации различных материалов. По этой причине в Центре энергетики Севера КНЦ РАН были проведены исследования по электроимпульсному и электрогидроимпульсному разрушению различных искусственных материалов и горных пород, направленные на рассмотрение зависимостей удельных энергозатрат стадиального разрушения материалов и определения возможности описания этих зависимостей с помощью аналитических выражений, схожих с моделями «размер-энергия», применяемыми при механическом дроблении. Исследуемые материалы Для экспериментов по определению удельных энергозатрат на электроимпульсное и электрогидроимпульсное разрушение использовались образцы следующих материалов: • апатит-нефелиновая руда АО «Апатит»; • железная руда комбината «ОЛКОН»; • шлак медно-никелевого производства комбината «Североникель»; • сростки необработанного карбида кремния (SiC) собственного производства Волжского абразивного завода. Руды, добываемые АО «Апатит» (рис. 1, a ), представляют собой многокомпонентный материал, основную часть которого составляют минералы — фторапатит и нефелин [5]. В проведённых ранее исследованиях было установлено, что использование электроимпульсного измельчения (по сравнению с механическими методами разрушения) позволяет повысить процент высвобождения некоторых Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2023. Т. 14, № 6. С. 84-92. Transactions of the Kola Science Centre of r A s . Series: Engineering Sciences. 2023. Vol. 14, No. 6. P. 84-92. © Климов А. А., Селиванов В. Н., 2023 85