Тепловые свойства горных пород

Тепловые свойства лежат в основе геотехнологических способов разработки месторождений полезных ископаемых, использующих для перевода их в подвижное состояние нагревание до определённой температуры.

Способность горных пород к фазовым превращениям подразделяется на плавление, испарение, сублимацию, кристаллизацию и конденсацию.

Плавление — способность полезного ископаемого переходить в жидкое состояние при нагревании. Оно характеризуется температурой плавления и удельной теплотой плавления. Под температурой плавления понимается температурный интервал, определяющий температуру начала плавления горной массы и полного перехода её в жидкое состояние. Удельная теплота плавления -— количество тепла, необходимого для плавления единицы горной массы.

Испарение (парообразование) — способность полезного ископаемого переходить из твёрдой или жидкой фазы в газообразную. Оно оценивается количественно — теплотой испарения, — количеством тепла, необходимого для преодоления сил связи между молекулами и их «отрыва» с поверхности.

Сублимация — способность полезного ископаемого переходить из твёрдого состояния в газообразное. Количественно она оценивается теплотой сублимации.

Кристаллизация — способность полезного ископаемого к образованию и росту кристаллов из расплавов, растворов или газов. Она возникает в результате нарушения равновесия исходной фазы (пресыщение или переохлаждение). В количественном отношении она характеризуется степенью кристаллизации и температурой кристаллизации. Степень кристаллизации — количество вещества, выделившегося в твёрдую фазу из раствора или расплава. Температура кристаллизации — температура, соответствующая началу образования твёрдой фазы.

Конденсация — способность полезного ископаемого переходить из газообразного в твёрдое или жидкое состояние. При расчёте технологических параметров геотехнологических методов, основанных на нагреве полезного ископаемого, также используются следующие тепловые свойства массивов горных пород: теплопроводность, теплоёмкость, тепловое расширение или сжатие.

Теплопроводность — способность горной породы передавать тепловую энергию при возникновении разности температур. Она характеризуется коэффициентом теплопроводности и коэффициентом конвекции.

Теплоёмкость –– способность горной породы повышать своё теплосодержание при повышении температуры. Она характеризуется удельной, средней и истинной теплоёмкостью, а также коэффициентом темперотуропроводности.

Тепловое расширение или сжатие — способность горной породы изменять свои линейные размеры при изменении температуры. Оно характеризуется коэффициентами объёмного и линейного расширения.