Добыча и обработка природного камня

Направленный раскол породы электротехническими способами

Из электротехнических наибольшую перспективность имеет электродинамический способ, сущность которого заключается в том, что разрушение породы производится энергией электри­ческого импульса, получаемого от конденсаторных батарей. Как показывают результаты отечественных и зарубежных исследова­ний, электроимпульсные установки, работающие на принципе искрового разряда в жидкости, оказались слабожизненными по сравнению с электроимпульсными установками. В этих установ­ках электрогидравлический эффект получают взрывом провод­ников в жидкости, что достигается разрядом электрической энергии через проволочную перемычку между положительными и отрицательными электродами, расположенными в технологи­ческом узле. Основная задача процесса электрического взрыва­ния состоит в том, чтобы подвести к проволоке возможно боль­шее количество энергии в возможно более короткий промежуток времени, причем такого количества энергии, которое в не­сколько раз превышало бы энергию, необходимую для испаре­ния металла. Для этого блок конденсаторов емкостью в не­сколько тысяч микрофарад заряжают до напряжения, близкого к 1000 кв. Замыкание цепи может осуществляться через меха­нические разрядники или другое коммутирующее устройство типа импульсного выключателя, такого, как игнитрон, время срабатывания которого составляет всего лишь несколько ноно- секунд (10-9 с), или через который можно пропустить ток в не­сколько тысяч ампер, достаточный для взрыва проволоки. Элек­трический взрыв проволоки интерпретируется следующим обра­зом: в результате замыкания разрядного контура происходит у резкое возрастание тока, носящее нелинейный характер из-за изменения величины сопротивления проволбчки и индуктивно­сти, обусловленных нагревом и расширением проволочки. Про­волочка нагревается, плавится, доходит до температуры кипе­ния, но не кипит, так как в жидком металле (проволочке) отсутствует центр кипения. Жидкий металл, продолжая пере­греваться и расширяться, переходит в газообразное состояние, после чего наступает период мгновенного испарения. Перегре­тый газообразный металл обладает большим сопротивлением, в нем почти полностью исчезает проводимость, падение же ин­дуктивного напряжения становится весьма большим и прово­лочка взрывается. Ударная волна от взрыва проволочки через жидкость (воду) воздействует на окружающую среду, выполняя механическую работу. Параметрами и характером ударной волны йджно управлять, так как параметры ударной волны зависят от геометрических размеров взрывающейся проволочки и параметров цепи, а характер ударной волны можно регули-

Роватъ изменением формы проволочки, при этом волну можно получить цилиндрическую, эллиптическую, плоскую. Наиболь­ший интерес в этом плане представляет электроимпульсная установка «Базальт» Института электродинамики АН УССР, основанная на электрогидравлической технологии разрушения горных пород. ,

Перспективным, применительно к карьерам по добыче бло­ков облицовочных камней, следует считать высокочастотный контактный электротермический способ, реализованный в уста* новке «Электра» ИГД им. А. А. Скочинского, базирующийся на электротермическом разрушении пород током промышленной частоты с использованием установки УРН-400. Сущность заклю­чается в следующем: на поверхность породы в нужных направ­лениях раскола наносят тонкие полосы токопроводящего мате­риала или бурят шпуры малого диаметра, в которые устанавли­вают электроды, к которым подводят напряжение 15 кВ, часто­той 5,28 кГц. Эксперименты подтверждают, что при мелкошпу­ровом методе на раскол блока площадью 0,8 м2 затрачивается 3 мин при энергоемкости процесса 3,6 квт*ч/м2.

При этом способе происходит нагрев тех минералов, которые могут поглощать электромагнитную энергию. Способ обуслов­ливает большой расход электроэнергии, "что сдерживает его практическое применение. Определенный интерес представляют электротермические способы разрушения, формирование рабо­чего раскалывающего органа. Электротермические способы ос­нованы на инфракрасном или сверхвысокочастотном световом излучении.

Ультразвуковое раерушение горных пород сводится к нало­жению ультразвуковых колебаний с частотой 20 кГц на рабо­чий инструмент. Под действием высокочастотных колебаний по­рода разрушается.