Ашигт малтмалын хатуулгийг хэрхэн хэмжих вэ
Пендахулуан
Ашигт малтмалын хатуулаг нь геологи, минералогийн чухал физик шинж чанар юм. Энэ шинж чанар нь ашигт малтмалын зураас эсвэл үрэлтэд тэсвэртэй байдалтай холбоотой. Ашигт малтмалын хатуулгийг хэмжих нь үнэн зөв үр дүнд хүрэхийн тулд янз бүрийн арга, зохих багаж хэрэгсэл шаарддаг үйл явц юм. Энэ нийтлэлд Мохсын шатлал гэх мэт стандарт аргуудаас эхлээд Викерсийн хатуулгийн тест гэх мэт илүү нарийн техник хүртэл ашигт малтмалын хатуулгийг хэмжих янз бүрийн аргуудыг авч үзэх болно.
Мохсын хэмжээс: Үндсэн арга
Ашигт малтмалын хатуулгийг хэмжих хамгийн энгийн бөгөөд хамгийн алдартай аргуудын нэг бол Мохсын шатлал юм. 1812 онд минералогич Фридрих Мохсын нэвтрүүлсэн Мохсын шатлал нь эрдэс бодисыг маажих эсвэл бусад эрдэс бодисоор маажих чадвараар нь ангилдаг. Шалгуур нь 1 (хамгийн зөөлөн эрдэс болох тальк)-аас 10 (хамгийн хатуу эрдэс болох алмаз) хүртэл хатуулгийн дугаартай 10 лавлагаа эрдэс бодисоос бүрдэнэ.
Мохсын хэмжээсийг ашиглах алхамууд:
1. Дээжийг бэлтгэ: Шинжилгээ хийхийг хүссэн эрдэс бодисоо сонгоод, гадаргуу нь цэвэрхэн, үр дүнд нөлөөлж болзошгүй бохирдлоос ангид байгаа эсэхийг шалгаарай.
2. Лавлах тодорхойлолт: Мохсын шатлалаас тальк (1), гипс (2), кальцит (3), флюорит (4), апатит (5), хээрийн жонш (6), кварц (7), топаз (8), корунд (9), алмаз (10) зэрэг лавлах эрдсийн багцыг бэлтгэ.
3. Маажлагын туршилт хийх: Шинжилж буй дээжинд лавлах эрдэсийг үрнэ. Хэрэв лавлах эрдэс дээжийг маажвал дээжийн хатуулаг нь лавлах эрдэсийн хатуулгаас бага байна. Хэрэв үгүй бол дээжийн хатуулаг өндөр байна.
4. Үр дүнг тэмдэглэ: Зураасны шинжилгээний үр дүнд үндэслэн таны дээж Мохсын шатлалын хаана байгааг тодорхойл.
Жишээ тохиолдол:
Хэрэв кальцит (хатуулаг 3) нь таны дээжийг маажсан ч флюорит (хатуулаг 4) нь таны дээжийг маажаагүй бол таны эрдэс бодисын хатуулаг Мохсын шаталбараар 3-4 хооронд байна.
Энэ арга нь энгийн байдлаасаа болоод маш их алдартай боловч хатуулгийн завсрын утгын нарийвчлал, нарийвчлалын хувьд хязгаарлалттай байдаг.
Викерсийн хатуулгийн тест
Викерсийн арга нь ашигт малтмалын хатуулгийг илүү нарийвчилсан, нарийвчлалтай хэмжихэд ашигладаг дэвшилтэт арга юм. Энэ арга нь тодорхой хүчээр алмазан пирамидийг ашигт малтмалын гадаргуу дээр дарах явдал юм. Үүний үр дүнд үүссэн зураасны гүн эсвэл өргөнийг хэмжиж Викерсийн хатуулгийг (HV) тодорхойлно.
Викерсийн аргыг ашиглах алхамууд:
1. Дээжийг бэлтгэх: Эрдэс дээжийг гадаргуу нь маш гөлгөр болтол нь хайчилж, өнгөлнө.
2. Викерсийн туршилтын хэрэгслийг бэлтгэ: Энэ хэрэгсэл нь ихэвчлэн муруйлтыг хэмжих алмазан пирамид болон микроскопоос бүрдэнэ.
3. Даралтын туршилт хийх: Алмазан пирамидыг эрдсийн гадаргуу дээр тодорхой хүчээр дарж, тодорхой хугацаанд барина.
4. Муруйг хэмжих: Үүссэн муруйн диаметрийг туршилтын багажтай нэгтгэсэн микроскоп ашиглан хэмжинэ.
5. Викерсийн хатуулгийг тооцоолох: Хатуулгыг тооцоолохын тулд Викерсийн аргаар өгөгдсөн томъёог ашиглана уу. Викерсийн хатуулгийг HV = 1.854 F/D² гэж томъёолж болох бөгөөд энд F нь шахалтын хүчийг килограмм хүчээр (кгс), D нь хонхорхойн диаметрийг миллиметрээр илэрхийлнэ.
Бринелл хатуулгийн тест
Бринеллийн арга нь голчлон зөөлөн эсвэл илүү хэврэг материалд ашигладаг өөр нэг арга юм. Энэ систем нь тодорхой хүчээр материалын гадаргуу дээр дарагдсан ган эсвэл карбидын бөмбөлөг ашигладаг. Үүссэн хонхорхойн диаметрийг Бринеллийн хатуулгийн (HB) утгыг тодорхойлохын тулд хэмждэг.
Бринелл аргыг ашиглах алхамууд:
1. Дээжийг бэлтгэ: Ашигт малтмалын гадаргуу тэгш, бохирдолгүй байх ёстой.
2. Бринеллийн туршилтын төхөөрөмжийг бэлтгэх: Ихэвчлэн хонхорхойг хэмжих ган бөмбөлөг болон микроскопоос бүрдэнэ.
3. Даралтын туршилт хийх: Ган бөмбөлгийг ашигт малтмалын гадаргуу дээр тодорхой хүчээр дарж, тодорхой хугацаанд барина.
4. Муруйг хэмжих: Микроскоп ашиглан муруйн диаметрийг нарийвчлалтай хэмжинэ.
5. Бринеллийн хатуулгийг тооцоол: HB = 2F / (πD(D – sqrt(D² – d²))) томъёог ашиглана уу, энд F нь Ньютон дахь шахалтын хүч, D нь туршилтын бөмбөлгийн диаметр, d нь хонхорхойн диаметр юм.
Нэмэлт техникүүд
Дээр дурдсан аргуудаас гадна ашигт малтмалын хатуулгийг хэмжих хэд хэдэн өөр аргууд байдаг, тухайлбал Кнупын арга, Роквеллийн арга, наноиндентаци ашиглан бичил хатуулгийн шинжилгээ хийх. Арга бүр өөрийн гэсэн давуу болон хязгаарлалттай боловч бүгд өндөр нарийвчлалтай, нарийвчилсан өгөгдөл гаргах зорилготой.
Кнуп арга
Кнупын хатуулгийн тест (KHN) нь Викерсийн аргатай төстэй боловч гурвалжин пирамид хэлбэрийн хонхорхой ашигладаг арга юм. Энэ аргыг ихэвчлэн маш нимгэн эсвэл хэврэг материалыг туршихад ашигладаг.
Роквеллийн арга
Роквеллийн хатуулгийн тест нь ачаалал дор байгаа материал руу нэвтрэх гүнийг хэмжихэд бөмбөрцөг эсвэл конус хэлбэрийн хонхорхой ашигладаг арга юм. Хүч хэрэглэхээс өмнө болон дараа хонхорхойн нэвтрэх гүнийг харьцуулж утгыг тооцоолно.
Нано догол
Илүү орчин үеийн, боловсронгуй арга болох наноиндентаци нь материалын механик шинж чанарыг нано хэмжээсээр хэмжихэд маш жижиг индентер ашиглах явдал юм. Энэ арга нь эрдэс бодисын бичил бүтцийн шинж чанарыг судлахад маш хэрэгтэй.
Дүгнэлт
Ашигт малтмалын хатуулгийг хэмжих нь геологи, эрдэс судлалын чухал тал юм. Хатуулгийн хэмжилтийн аргууд нь Мохсын шатлал гэх мэт энгийн аргуудаас эхлээд Викерс, Бринелл, Кнупын хатуулгийн туршилт гэх мэт дэвшилтэт аргууд хүртэл янз бүр байдаг. Аргын сонголт нь туршиж буй эрдсийн төрөл болон хүссэн нарийвчлалын түвшингээс хамаарна. Эдгээр аргуудыг эзэмшсэнээр эрдэмтэд, техникчид эрдсийн физик шинж чанарыг ойлгож, шинжлэх ухааны судалгаанаас эхлээд үйлдвэрлэл хүртэл янз бүрийн хэрэглээнд ашиглаж чадна.
