Физико-механические свойства горных пород для их разделения во фрикционных сепараторах
А.И. Афанасьев1, М.В. Архипов1, В.В. Потапов1, А.М. Кузнецов1, Д.С. Корельский2
1 Уральский государственный горный университет, г. Екатеринбург, Российская Федерация
2 Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II, г. Санкт-Петербург, Российская Федерация
Горная Промышленность №4S/ 2026 стр. 40-47
Резюме: Процесс сепарации (разделения) горных пород на фракции опирается на различия в траекториях, скоростях или направлениях движения частиц. Ключевыми параметрами, определяющими разделение, являются коэффициенты трения при столкновении частиц с поверхностью. Различие в коэффициентах трения частиц разделяемой породы положено в основу принципа действия фрикционных сепараторов, повышение эффективности работы которых является актуальной задачей. В статье представлено исследование физико-механических свойств асбестосодержащих продуктов, изменение которых повышает эффективность работы фрикционных сепараторов в процессе сепарации. В рамках исследования применяются анализ и обобщение данных из научно-технической и патентной литературы, а также синтез полученной информации. Дополнительно используются методы физического и математического моделирования, проводятся экспериментальные исследования и осуществляется регрессионный анализ. Представлены данные экспериментальных замеров коэффициентов трения, восстановления (упругости) и мгновенного трения асбеста, перидотита, серпентинита и офита. С использованием программного обеспечения, основанного на модели равновесия действующих сил, выполнен численный эксперимент по анализу траекторий движения частиц асбеста и медно-цинковой руды. Результаты эксперимента показали, что увеличение кинетического коэффициента трения в 1,5 раза приводит к уменьшению дальности полета частиц асбеста для заданной высоты зоны сепарации (0,1 м) также в 1,5 раза. Это позволяет стабильно разделять эти материалы. Дальность полета горных пород, имеющих существенное различие в кинетических коэффициентах трения, пропорционально этому различию. При несущественной разнице в кинетических коэффициентах трения кусков горной массы их разделение должно проводиться с учетом коэффициента восстановления.
Ключевые слова: фрикционный сепаратор, горная порода, разделение горных пород, асбест, коэффициент трения, коэффициент восстановления, пневмотранспортные системы
Для цитирования: Афанасьев А.И., Архипов М.В., Потапов В.В., Кузнецов А.М., Корельский Д.С. Физико-механические свойства горных пород для их разделения во фрикционных сепараторах. Горная промышленность. 2026;(4S):40–47. https://doi.org/10.30686/1609-9192-2026-4S-40-47
Информация о статье
Поступила в редакцию: 10.06.2026
Поступила после рецензирования: 29.07.2026
Принята к публикации: 06.08.2026
Информация об авторах
Афанасьев Анатолий Ильич – доктор технических наук, профессор кафедры технической механики, Уральский государственный горный университет, г. Екатеринбург, Российская Федерация; https://orcid.org/0000-0002-7869-9208
Архипов Максим Владимирович – старший преподаватель кафедры геологии и защиты в чрезвычайных ситуациях, Уральский государственный горный университет, г. Екатеринбург, Российская Федерация; https://orcid.org/0000-0003-1689-6262
Потапов Владимир Валентинович – кандидат технических наук, доцент кафедры горного дела, Уральский государственный горный университет, г. Екатеринбург, Российская Федерация; https://orcid.org/0000-0003-4862-523X
Кузнецов Андрей Михайлович – старший преподаватель кафедры безопасности горного производства, Уральский государственный горный университет, г. Екатеринбург, Российская Федерация; https://orcid.org/0009-0003-9690-1881
Корельский Денис Сергеевич – кандидат технических наук, доцент кафедры геоэкологии, Санкт-Петербургский государственный горный университет императрицы Екатерины II, г. Санкт-Петербург, Российская Федерация; https://orcid.org/0000-0001-6467-095X; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Список литературы
1. Жабко А.В. Теоретические и экспериментальные аспекты пластического деформирования и разрушения горных пород. Известия Уральского государственного горного университета. 2018;(1):68–79. Режим доступа: https://iuggu.ru/download/2018-1-Jabko.pdf (дата обращения: 19.04.2026).
2. Линник Ю.Н., Линник В.Ю. Взаимосвязь показателя дробимости горных пород при ударном приложении нагрузки с физико-механическими свойствами горных пород. Уголь. 2025;(3):121–125. Режим доступа: https://ugolinfo.ru/artpdf/RU2503121.pdf (дата обращения: 19.04.2026).
3. Фалько А.Л., Фалько А.Л. Сепарация пищевых смесей с мелкодисперсными фракциями. Современная наука и инновации. 2019;(4):165–172. Режим доступа: https://msi.elpub.ru/jour/article/view/160 (дата обращения: 19.04.2026).
4. Сирота Д.Ю., Бедарев К.Р. Способ определения основных механических характеристик горных пород в натурных условиях. Вестник Кузбасского государственного технического университета. 2024;(1):73–81. https://doi.org/10.26730/1999-4125-2024-1-73-81
5. Пугачёв В.В., Петько В.Г., Шахов В.А., Рахимжанова И.А., Пушко В.А., Байков А.С. Методика и результаты исследования щелевого сепаратора сыпучих материалов. Аграрный научный журнал. 2024;(5):137–146. https://doi.org/10.28983/asj.y2024i5pp137-146
6. Жиров Д.К., Королева М.Р. Математическое исследование движения сыпучих материалов в ударно-отражательном измельчителе. Химическая физика и мезоскопия. 2016;18(3):361–369. Режим доступа: https://www.mathnet.ru/rus/chphm287 (дата обращения: 19.04.2026).
7. Кухтина П.А. Извлечение ценных компонентов из золошлакового сырья с использованием магнитной сепарации. В кн.: Моя специальность: тезисы докладов конкурса научных работ обучающихся, г. Санкт-Петербург, 15–17 октября 2025 г. СПб.: Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II; 2026. С. 184–185.
8. Бондарев А.В., Шванкин М.В., Василенко Т.А., Прекин Е.А., Мороз Д.И., Спорный А.И. Особенности деформаций и разрушений подстилающих пород газоносного пласта с попутным газовыделением при его разработке. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2026;(5):124–138. Режим доступа: https://giab-online.ru/files/Data/2026/5/05_2026_124-138.pdf (дата обращения: 19.04.2026).
9. Королев Н.А. Инструмент оценки технического состояния электротехнических горнодобывающих комплексов на основе диагностической кривой в узлах нагрузки. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2025;(11-1):166–182. Режим доступа: https://giab-online.ru/files/Data/2025/11-1/166.pdf (дата обращения: 19.04.2026).
10. Алтынников Н.А., Плащинский В.А., Иванов С.Л. Классификация футеровок шаровых барабанных мельниц. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2026;(5):5–19. Режим доступа: https://giab-online.ru/files/Data/2026/5/05_2026_5-19.pdf (дата обращения: 19.04.2026).
11. Кусков В.Б., Ильин Е.С. Влияние углов конусности фильер, количества связующего и его вида на прочностные характеристики экструзионных брикетов. Черные металлы. 2025;(1):4–9. https://doi.org/10.17580/chm.2025.01.01
12. Опалев А.С., Алексеева С.А. Методическое обоснование выбора оптимальных режимов работы оборудования схемы стадиального вывода концентрата при обогащении железных руд. Записки Горного института. 2022;256:593–602. https://doi.org/10.31897/PMI.2022.80
13. Холодилов А.Н., Истомин Р.С., Кириленко В.И. Совершенствование метода изготовления эквивалентных материалов для моделирования нелинейных геомеханических процессов при подземной разработке полезных ископаемых. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2024;(10):108–122. Режим доступа: https://giab-online.ru/files/Data/2024/10/Kholodilov-108-122.pdf (дата обращения: 07.02.2026).
14. Лутов Д.А. Пример рационального подбора пар трения механизма. В кн.: Максаров В.В. (ред.) Инновации и перспективы развития горного машиностроения и электромеханики: IPDME-2021. Сб. тезисов 8-й Междунар. науч.-практ. конф., г. Санкт-Петербург, 22–23 апреля 2021 г. СПб.: Санкт-Петербургский горный университет; 2021. С. 50–54.
15. Пашкевич М.А., Куликова Ю.А. Мониторинг и оценка негативного воздействия техногенных массивов минерально-сырьевого комплекса. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2023;(9-1):231–247. https://doi.org/10.25018/0236_1493_2023_91_0_231
16. Okamoto A.S., Verberne B.A., Niemeijer A.R., Takahashi M., Shimizu I., Ueda T., Spiers C.J. Frictional properties of simulated chlorite gouge at hydrothermal conditions: implications for subduction megathrusts. Journal of Geophysical Research: Solid Earth. 2019;124(5):4545–4565. https://doi.org/10.1029/2018jb017205
17. Morozov Yu.A., Matveev M.A., Skublov S.G., Smulskaya A.I., Terekhov E.N., Larkov A.S. Geochemical aspects of the frictional melting of metapsammites during seismic slips (with reference to pseudotachylytes of the Ladoga region). Doklady Earth Sciences. 2023;509(1):118–132. https://doi.org/10.1134/S1028334X22601833
18. Barbot S. The normal stress dependence of rock friction. Seismica. 2026;5(1):1–18. https://doi.org/10.26443/seismica.v5i1.2027
19. Tesei T., Harbord C.W.A., De Paola N., Collettini C., Viti C. Friction of mineralogically controlled serpentinites and implications for fault weakness. Journal of Geophysical Research: Solid Earth. 2018;123(8):6976–6991. https://doi.org/10.1029/2018jb016058
20. Исматов И.А. Оценка коэффициента трения качения в зависимости от механических характеристик материала. Политехнический вестник. Серия: Инженерные исследования. 2025;(1):65–67.
21. Яхимович В.А., Токарев В.О., Виноградов Д.А., Нагхави Я. Экспериментальное определение коэффициентов трения покоя и скольжения пары трения «ПКМ-Сталь». В кн.: Скотникова М.А., Попович А.А. (ред.) Интеллектуальная трибология в машиностроении: BALT TRIBO 2024: материалы 1-й Междунар. науч.-практ. конф., г. Санкт-Петербург, 21–22 июня 2024 г. СПб.: Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого; 2024. С. 358–365. https://doi.org/10.18720/SPBPU/2/id24-270
22. Потапов В.Я., Симисинов Д.И., Архипов М.В., Потапов В.В. Обоснование параметров пневмотрубопровода загрузочного устройства. Горное оборудование и электромеханика. 2025;(6):51–57. https://doi.org/10.26730/1816-4528-2025-6-51-57
23. Сугак Е.В. Равновесные траектории аэрозольных частиц в турбулентном потоке. Фундаментальные основы механики. 2019;(4):149–155. https://doi.org/10.26160/2542-0127-2019-4-149-155
24. Михайлов Г.А., Лотова Г.З., Рогазинский С.В. Исследование смещения N-частичных оценок метода Монте-Карло в задачах со взаимодействием частиц. Доклады Российской академии наук. Математика, информатика, процессы управления. 2024;519(1):33–38. https://doi.org/10.31857/S2686954324050076
25. Иванова А.А., Ростовщикова О.С., Пономарев В.Б. Погрешности вычисления коэффициентов сопротивления движущихся частиц в газовой среде. В кн.: Балдин В.Ю., Никитина Г.И., Селезнева И.С. (ред.) Энерго- и ресурсосбережение. энергообеспечение. нетрадиционные и возобновляемые источники энергии. атомная энергетика: материалы Междунар. науч.-практ. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых, посвящ. памяти проф. Н.И. Данилова (1945–2015) – Даниловских чтений, г. Екатеринбург, 9–13 декабря 2019 г. Екатеринбург: УрФУ; 2019. С. 174–177. Режим доступа: https://elar.urfu.ru/handle/10995/88243 (дата обращения: 07.02.2026).
26. Акрамов Б.Н., Аминов Ф.М., Исматов И.А. Взгляд на трение скольжения с точки зрения механических характеристик материала. Вестник Технологического университета Таджикистана. 2020;(1):8–12.
27. Легаев В.П., Генералов Л.К., Галковский О.А. Аналитический обзор существующих гипотез о природе трения. Вестник Московского авиационного института. 2019;26(1):174–181. Режим доступа: https://vestnikmai.ru/publications.php?ID=103839 (дата обращения: 07.02.2026).
28. Филипп А.Р., Жолнеревич И.И., Гуринович В.В. Установка для изучения трения качения. Физическое образование в вузах. 2016;22(3):120–132.
29. Ведищев С.М., Прохоров А.В., Глазков А.Ю., Шемонаев И.А., Прохорова В.О. Устройства оценки коэффициентов трения сыпучих материалов. Наука и образование. 2020;3(4):30. Режим доступа: https://opusmgau.ru/index.php/see/article/view/2464 (дата обращения: 07.02.2026).
30. Славянский А.А., Семенов Е.В. Анализ процесса фракционирования сыпучих смесей. Технология и товароведение инновационных пищевых продуктов. 2016;(1):3–8.
31. Fedorova E., Pupysheva E., Morgunov V. Modeling of particle size distribution in the presence of flocculant. Symmetry. 2024;16(1):114. https://doi.org/10.3390/sym16010114
32. Gloukhov D.V., Suchkov D.V., Altukhova A.P., Smirnov D.R. Modeling of dust content control system for industrial enterprises in the mineral resource sector. International Journal of Engineering, Transactions B: Applications. 2026;39(8):1802–1811. https://doi.org/10.5829/ije.2026.39.08b.02
33. Губейдуллин Х.Х., Исаев Ю.М., Шигапов И.И., Семашкин Н.М. Распределение скоростей при перемещении сыпучих материалов. Сельский механизатор. 2018;(6):22–23.
