Estudio Numérico Comparativo sobre los Efectos de Debilitamiento de la Irradiación por Microondas y los Tratamientos Previos de Calentamiento por Flujo Superficial en la Conminución de Granito
Autores: Pressacco, Martina; Kangas, Jari; Saksala, Timo
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Estudio Numérico Comparativo sobre los Efectos de Debilitamiento de la Irradiación por Microondas y los Tratamientos Previos de Calentamiento por Flujo Superficial en la Conminución de Granito
Categoría
Ciencias Naturales y Subdisciplinas
Subcategoría
Ciencias de la Tierra y Geología
Palabras clave
Tratamientos térmicos previos
Fractura de rocas
Análisis numérico
Propiedades mecánicas
Calentamiento por microondas
Resistencia a la compresión uniaxial
Licencia
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Consultas: 34
Citaciones: Sin citaciones
Los tratamientos térmicos de las rocas, como el calentamiento convencional y la irradiación por microondas, han recibido una atención considerable recientemente como un método viable para mejorar la eficiencia energética de los procesos mineros que implican la fractura de rocas. Este estudio presenta un análisis numérico de los efectos del choque térmico y el calentamiento por microondas en las propiedades mecánicas de rocas duras, similares al granito. Más específicamente, el objetivo es evaluar numéricamente la reducción de la resistencia a la compresión uniaxial de las muestras tratadas térmicamente en comparación con las intactas. También comparamos el rendimiento de estos dos tratamientos (calentamiento convencional e irradiación por microondas) en términos de energía consumida y daño inducido. La fractura de la roca se modela mediante un modelo de daño-viscoplasticidad, con variables de daño separadas en tensión y compresión. Se desarrolla una estrategia de solución global para resolver el problema termo-mecánico (calentamiento convencional) y el problema electromagnético-termo-mecánico (calentamiento por microondas). La parte electromagnética del problema de calentamiento por microondas se resuelve primero en el software COMSOL Multiphysics versión 6.1. La solución electromagnética se utiliza como entrada para el problema termo-mecánico, que finalmente se resuelve mediante un método de solución explícita escalonada. Debido a la predominancia de las fuentes térmicas externas, las partes térmica y mecánica del problema en ambos casos se consideran desacopladas. Se utilizan simulaciones de elementos finitos tridimensionales para estudiar el modelo de daño-viscoplasticidad. Se utiliza una muestra numérica de roca de tres minerales con forma de mineral en pruebas de compresión uniaxial.
Descripción
Los tratamientos térmicos de las rocas, como el calentamiento convencional y la irradiación por microondas, han recibido una atención considerable recientemente como un método viable para mejorar la eficiencia energética de los procesos mineros que implican la fractura de rocas. Este estudio presenta un análisis numérico de los efectos del choque térmico y el calentamiento por microondas en las propiedades mecánicas de rocas duras, similares al granito. Más específicamente, el objetivo es evaluar numéricamente la reducción de la resistencia a la compresión uniaxial de las muestras tratadas térmicamente en comparación con las intactas. También comparamos el rendimiento de estos dos tratamientos (calentamiento convencional e irradiación por microondas) en términos de energía consumida y daño inducido. La fractura de la roca se modela mediante un modelo de daño-viscoplasticidad, con variables de daño separadas en tensión y compresión. Se desarrolla una estrategia de solución global para resolver el problema termo-mecánico (calentamiento convencional) y el problema electromagnético-termo-mecánico (calentamiento por microondas). La parte electromagnética del problema de calentamiento por microondas se resuelve primero en el software COMSOL Multiphysics versión 6.1. La solución electromagnética se utiliza como entrada para el problema termo-mecánico, que finalmente se resuelve mediante un método de solución explícita escalonada. Debido a la predominancia de las fuentes térmicas externas, las partes térmica y mecánica del problema en ambos casos se consideran desacopladas. Se utilizan simulaciones de elementos finitos tridimensionales para estudiar el modelo de daño-viscoplasticidad. Se utiliza una muestra numérica de roca de tres minerales con forma de mineral en pruebas de compresión uniaxial.