Simulation of the mineral breakage using a fractal approach

Abstract

Hukki's law is an empirical law, which does not take into account several events of energy loss during the mineral fragmentation processes. Since experimental results are very difficult to obtain for a large range of fragment sizes, the verification of the law is very difficult. The relation between the fracture and fragmentation processes with fractal geometry has been proposed some decades ago. Empirical laws along this context show basic features of fractal geometry, mainly self-affinity and the power law behavior. Thus, in this paper, a model to simulate the fragmentation process and to check the relationship between energy consumption and fragment sizes was developed. The model is represented on a regular lattice where links represent pathways for fracture processes. The energy of fragmentation events was modeled by a probability distribution function. In the proposed model there is no mass loss and the fracture propagation occurs as self-avoiding random walks on the regular lattice.A Lei de Hukki é uma lei empírica que não leva em conta vários tipos de perda de energia durante o processo de fragmentação mineral. Uma vez que resultados experimentais são muito difíceis de obter para uma ampla de faixa de tamanho de fragmentos, a verificação desta lei se torna muito difícil. A relação entre as fraturas e o processo de fragmentação com geometria fractal foi proposta algumas atrás. Leis empíricas conhecidas neste contexto mostram características básicas da geometria fractal, principalmente auto afinidade e comportamento de lei de potência. Desta forma, neste artigo é apresentado um modelo para simular o processo de fragmentação e verificar a relação entre o consumo de energia e o tamanho dos fragmentos gerados. O modelo é representado por uma rede regular onde os arcos da rede representam os caminhos gerados no processo da geração da fratura. A energia dos eventos de fragmentação foi modelada por uma função de distribuição de probabilidades. No modelo proposto não existe perda de massa e a propagação das fraturas ocorre seguindo uma caminhada aleatória auto evitável em uma rede regular.