Физические основы процесса размельчения

Процесс размельчения материалов чрезвычайно сложен. Наиболее достоверной из известных гипотез процесса размельчения является так называемый обобщенный закон разрушения твердых тел, предложенный П.А. Ребиндером, сущность которого состоит в следующем: при механическом разделении твердого куска на части внешние силы преодолевают силы внутреннего сцепления между частицами, образуя новые поверхности. Поверхностные слои частицы обладают некоторым избытком свободной энергии или поверхностной энергией. Это объясняется тем, что частицы кристаллической решетки материала, расположенные на его поверхности, в отличие от частиц, расположенных внутри, взаимодействуют односторонне – со стороны тела.

Таким образом, для перевода энергии внутренних частиц на поверхность (размельчение) требуется затратить определенную работу, которая, будучи отнесенной к единице поверхности, называется удельной поверхностной энергией.

Для разделения тела на части и удаления их друг от друга на расстояние, при котором прекращается взаимодействие между ними, потребуется энергия. Следовательно, обобщенный закон разрушения твердых тел выражается полной работой (Дж):

img-2016-09-04-12-58-11

где ?пов ?F – работа, перешедшая в свободную энергию поверхности ?F, Дж (при расчете дробилок первым членом можно пренебречь);
?2в?V/(2E) – работа упругих, вязких и пластических деформаций в объеме тела ?V, пропорциональная этому объему, Дж (при расчете мельниц вторым членом можно пренебречь);
?пов – удельная поверхностная энергия, Дж/м2;
?F – поверхность, образующаяся при разрушении материала, м2;
?в – временное сопротивление материала, Па;
?V- часть объема тела, подвергшаяся деформации, м3.