Разрушение горных пород под воздействием СВЧ-энергии

А. Н. ДИДЕНКО, Б. В. ЗВЕРЕВ, А. В. ПРОКОПЕНКО,
А. Ю. ЩУКИН

Московский инженерно-физический институт (государственный университет)

Разрушение горных пород
Под воздействием СВЧ-энергии

Рассматриваются вопросы разрушения веществ на примере горных пород под воздействием СВЧ-энергии. Предлагаются конструкции установок по СВЧ-измель-чению горных пород.

Вопросу разрушения горных пород всегда уделялось большое внимание. Наряду с традиционным способом механического разрушения вещества появляются новые тепловые методы разрушения. Общим для всех этих методов является то, что в результате такого воздействия в веществе создаются напряжения, большие напряжения разрушения для данного вещества, которые для большинства горных пород равны десяткам, а иногда и сотням кг/см2. Большую перспективу имеют тепловые методы разрушения, однако, их возможности сильно ограничиваются трудностями быстрого прогрева горных пород на большую глубину в силу малого коэффициента теплопроводности таких веществ. Применение объемного СВЧ-нагрева веществ позволяет снять эти ограничения.

Было проведено изучение диэлектрических характеристик горных пород в диапазоне сверхвысоких частот, показавшее, что их можно отнести к классу несовершенных диэлектриков. Выполнены исследования по разрушению разных горных пород (гранитов, кимберлитов), которые показали перспективность применения нового метода разрушения. Разрушения горной породы происходило по структурным составляющим. Исследовательская установка выполнена на базе H111-резонатора и магнетрона М105 с выходной СВЧ-мощностью 600 Вт на частоте 2450 МГц с КПД передачи СВЧ-мощности образцу ³75%.

Таким образом, предложена новая технология измельчения горных пород и на основании теоретических выводов работы разработан эскизный проект опытной установки по измельчению горных пород с питанием СВЧ-мощностью 50 кВт и производительностью ~600 кг/час.

Работа выполнена в рамках гранта Президента РФ поддержки ведущих научных школ № НШ-1991.2003.8.