Физико-механические основы измельчения. В процессе дробления куски твёрдого материала сначала подвергаются объёмной деформации по действием внешних сил, а затем разрушаются по ослабленным дефектами сечениям с абразованием новых поверхностей. Куски продукта дробления ослаблены трещинами значительно меньше, чем исходные. Поэтому с увеличением степени измельчения возрастает расход энергии на процесс.
Отсюда можно сделать вывод, что работа, полезно затрачиваемая на дробление, расходуется на объёмную деформацию разрушаемых кусков и образование новой поверхности. Работа Ауд упругого деформирования объёма разрушаемого тела пропорциональна изменению объёма (или деформированному объёму).
Здесь: - коэффициент пропорциональности, численно равный работе деформирование единицы объёма твёрдого тела.
Работа образования новой поверхности при измельчении , Ап, пропорциональна изменению этой поверхности:
где: - коэффициент пропорциональности, численно равный работе, затрачиваемой на образование единицы новой поверхности, - величина вновь образованной поверхности.
Полная работа внешних сил при дроблении выражается уравнением Ребиндера.
(1)
При дроблении крупных кусков с малой степенью измельчения можно пренебречь работой образования новой поверхности вследствие её незначительной величины. Тогда уравнение (1) будет
(2)
Уравнение (2) выражает гипотезу дробления Кика – Кирпичёва. Согласно этой гипотезе работа дробления пропорциональна объёму (или массе) дробимого куска.
Если дробление происходит с большой степенью измельчения, то в уравнении (1) можно пренебречь работой деформирования объёма вследствие её малости по сравнению с работой образования новой поверхности. Тогда уравнение для работы:
(3)
Уравнение (3) является выражением гипотезы Риттингера, согласно которой работа дробления пропорциональна величине вновь образованной при дроблении поверхности.
Как видим, теория Ребиндера объединяет гипотезы Кирпичева и Риттингера.
Уравнение (1) – (3) не позволяют вычислить абсолютное значение работы измельчения, поскольку неизвестными остаются коэффициенты пропорциональности K1 и . Поэтому указанные уравнения используются только для сравнительной оценки процессов измельчения. Используя гипотезы измельчения. Используя гипотезы измельчения, можно наметить правильную организацию процессов измельчения и в первом приближении определить затраты энергии на процесс.