微波作用下铁矿石力学性能劣化及能量演化规律研究

摘要

为系统揭示微波辐射参数(功率、时间)对铁矿石力学性能劣化及能量耗散机制的影响规律，提升铁矿石破碎效率。基于辽宁思山岭铁矿石为研究对象，采用微波预处理与多尺度力学试验以及微观试验相结合的方法，开展了不同微波作用下铁矿石试样的静态试验、动态冲击试验和XRD试验，通过分析不同微波作用下铁矿石的力学特征及能量守恒理论，揭示了微波-力学耦合作用下铁矿石的损伤演化特征以及能量演化规律。研究结果表明：(1)随微波功率与辐照时间的增加，试样质量略微下降，纵波波速、单轴抗压强度及弹性模量呈线性劣化趋势，微观试验证实了其损伤源于热应力致裂而非成分改变；(2)能量演化分析表明，微波预处理使试样总输入能密度和弹性能占比降低，耗散能占比提升，揭示了矿石储能能力弱化并向塑性屈服转变；(3)动态冲击试验显示，微波损伤度增加使反射能占比提升45.58%,透射能降低16.12%,能量耗散增加37.49%。研究结论对微波辅助破岩技术的能量调控具有参考价值。

关键词

微波辐射 / 铁矿石 / 力学特性 / 能量演化 / 矿石损伤

基金资助

国家自然科学基金重点项目(No.52130403); 国家重点研发计划项目(No.2023YFC2907202)