在工具破碎岩石的同時，工具也受到岩石的磨蝕。在採礦工藝過程中，岩石對所使用的工具產產生磨蝕作用的性質稱為岩石的磨蝕性。磨蝕是一個較為複雜的觀象，磨蝕過程是一個綜合的作用過程。磨蝕作用至少包括擦蝕、磨損和衝擊疲勞三個方面。
基本介紹
- 中文名：岩石磨蝕性
- 外文名：rock abrasiveness
- 類別：採礦專有名詞
- 主要因素：岩石整體堅固程度和硬礦物含量
- 影響因素：岩石的結構組成
- 機理：擦蝕、磨損和衝擊疲勞
磨蝕作用的物理實質,岩石磨蝕性測定的基本關係和指標,岩石磨蝕性的測定方法,岩石的結構組成和磨蝕性的關係,
磨蝕作用的物理實質
岩石的磨蝕作用，包含有兩種不同的機理，一種是類似於銼刀銼金屬的作用，稱之擦蝕，其特徵是被磨蝕物體的硬度小於磨蝕物體，而後者表面又必須是粗糙的，它在前者的表面上翹削下碎屑末。另一種作用是類似於硯台受墨的研磨，久而久之也要被磨蝕，稱之磨損。對於鋼製工具而言，除了含有石英顆粒的岩石以外，岩石的磨蝕作用主要是以磨損的形式進行的。對於硬質合金制的工具而言，更是以磨損為主了。不過實際上擦蝕和磨損種機理是難以截然區別開的，經常伴隨出現，所以我們在中文上用術語“磨蝕性”統稱之。
磨蝕過程是一個綜合的作用，至少包括下列五種作用；
- 由於接觸面並非絕對平整，真實的接觸面只有外觀面積的百分之一到萬分之一。局部的真實接觸壓力很大，當它超過了彈性限度時便被壓堆而磨損；
- 由於兩物體緊密接觸，若其相互間的分子間的引力勝過自身分子間的引力，那么兩物體相對移動時，便把表面的分子層“粘”了下來。尤其當物體在結構上存在缺陷時，這種作用更易發生；
- 由於物體表面參差不齊，產生機械的嚙合作用，相對移動時，便產生磨損。表面雖平整，但軟硬不均，也將會產生嚙合而磨損的作用；
- 嚙合作用不大，相對位移時雖然不足以使其磨損，但在反覆微小的撞擊作用之下，表面便因疲勞而損壞；
- 由於局部凸起接觸，摩擦時產生大量熱能，使溫度升高到塑性變形乃至熔化。
一般說來，上述作用3在工具磨蝕時是主要的作用，尤其是在擦蝕作用下更為重要，其他1、2、4三種作用在磨損作用下有著更多的意義。作用5，對於硬質合金工具的磨蝕作用有重要意義。
岩石磨蝕性測定的基本關係和指標
岩石對工具產生磨蝕的主要原因是由於工具和岩石之間產生了相對移動，其接觸面上的摩擦力和摩擦力作的功是造成工具磨蝕的重要因素。因此，測定岩石磨蝕性採用的指標所依據的基本關係是，當工具與岩石相摩擦時，工具的磨蝕體積ΔV（或重量ΔG）與摩擦功A成正比：
A－摩擦功；
M－比例係數，取決於材料的性質；
μ－摩擦係數，取決於摩擦系統；
p－正壓力；
s－摩擦路程。
為使測定的磨蝕性指標具有可比性，需消除其壓力不同，路程長短之異，對上式整理後常果用下面幾種指標表示岩石的磨蝕性。
1.用單位摩擦路程所磨蝕的體積表示：
式中，ΔVs－磨蝕率（磨損率）。
2.用單位摩擦路程、單位正壓力下的磨蝕體積表示：
式中，ω－摩蝕性係數。
3.用單位摩擦功所磨蝕的體積或單位磨蝕體積所消耗的功表示：
式中，A0－單位磨蝕體積所消耗的功。
4.用規定條件下（一定的路程、一定的壓力等等）標準物或岩石的失重ΔG失體積ΔV表示。如巴氏岩石磨蝕性係數α，切槽法中試棒失重ΔW。
5.用規定條件下，標準物磨蝕量與岩石磨蝕量之比，即磨蝕比W0表示。
6.以某種礦物或岩石為基準，相對地表示其它岩石的磨蝕性係數和磨蝕比。
岩石磨蝕性的測定方法
岩石磨蝕性的測定方法較多，衡量指標也不統一。國內外測定磨蝕性的方法和觀點概括起來有三類：
1.直接利用礦山生產中的工具消耗率來表示岩石的磨蝕性。礦山生產中的工具消耗不僅與岩石的磨蝕性有關，而且還和岩石堅固性、生產條件、工藝參數等因素有關，後者中的一些條件是變化的，因此，難以用數量準確描述磨蝕性；
2.在測定其它指標的同時測定磨蝕性。如鑿碎法可鑽性分級中，在測定可鑽性指標鑿碎比功的同時測定了釺刃磨鈍寬作為磨蝕性指標；
3.模擬試驗測定岩石磨蝕性。模擬工具在破碎岩石過程中受磨蝕的實質，利用和研製簡單的儀器，測定岩石的磨蝕性。這是岩石磨蝕性研究中用得較多的一種方法。
下面介紹常見的幾種測定岩石磨蝕性的方法。
1.鑽磨法
利用台鑽等裝置，夾住標準物，使其在岩樣上轉動，“鑽”磨岩樣，以標準物的損耗作為指標表示磨蝕性。由於它比較符合鑽進磨蝕的實際情況，方便簡單，因而常被用來測定岩石的磨蝕性。
鑽磨法2.圓盤磨蝕法
把標準物作成圓盤（圓環）形，使其以固定的轉數和壓力在岩石上轉動，同時岩石也作水平移動，以圓盤和岩石的磨蝕量表示岩石的磨蝕性。由手其測定過程和設備與銑過程和銑床類似，該法又稱為銑磨法。
圓盤磨蝕法3.衝擊磨蝕法
該法是把岩石裝進滾筒里，筒里或有磨料或有葉片等磨蝕物。滾筒轉動，筒內岩石之間，或岩石與磨料（葉片）之間產生衝擊，互相之間都受到了磨蝕。該法以筒內磨料（或岩石）磨蝕的重量或磨蝕的百分比（與原始重量之比）為指標表示岩石的磨蝕性。
岩石的結構組成和磨蝕性的關係
從史萊涅爾和巴隆對一系列岩石磨蝕性測定的結果，可得出下述岩石結構組成對鋼質材料磨蝕性的一般關係。
- 岩石具有硬的礦物組成時，磨蝕性增大。
- 對於岩漿岩和礦物而言，磨蝕係數ω大體上與其組成的礦物微痕硬度成正比例。
- 由軟硬不同的幾種礦物組成的岩石，其磨蝕性比單一礦物組成的岩石為大。
- 結晶體的礦物比其非晶態的磨蝕性為大。
- 沉積岩的磨蝕性係數幾乎和它的石英含量成正比例。按照史氏觀點，對於砂岩來說，岩石的磨蝕性和其侵入硬度成反比。岩石的侵入硬度反映了岩石的堅固性，而不是岩石的顆粒硬度。但據另外一些研究者的意見，含石英量相等的岩石，堅固的磨蝕性要大。而含石英多的砂岩，堅固性可能小於含石英多的。
無論是砂岩或岩漿岩，顆粒越細磨蝕性越弱。這是因為細粒構造的岩石表面較平整，接觸點的真實應力較小。同時，物體的赫芝硬度隨著壓頭的曲率半徑減小將直線地增大。因此其磨蝕性也就削弱了。
砂岩的顆粒大小及其膠結物的強度對其磨蝕性影響很大，對於鋼製工具來說，岩石顆粒由石英或長石組成，對磨蝕性的影響退居第二位。常常是花崗砂岩或長石砂岩，只要其粒度及侵入硬度跟石英砂岩相當，其磨蝕性也就差不多。但是對硬質合金的磨蝕，石英顆粒和長石顆粒大概是會不一樣的。
岩石的磨蝕性，在很大程度上還取決於摩擦面的粗糙程度。如在正長石、石英和黃玉的晶面（或解理面）上摩擦，巴氏磨蝕性指標a值各為27.3、21.3和19.0，即反比例於硬度；而在其自然斷口上摩擦，相當的a值卻各為31.1、35.4和46.2，即說明只有在粗糙面上的磨蝕性才和硬度成正比。據此，巴氏採取了自然斷口作為測定其磨蝕性的標準條件。
從以上介紹可知，對於沉積岩，影響其磨蝕性的因素莫過於石英的含量、顆粒大小以及岩石的堅固性了。
