CN105772189B - 一种高压液态二氧化碳破碎铁矿石装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高压液态CO2破碎铁矿石装置包括：***筒、液态CO2、起爆装置、起爆控制器、防爆片和密封装置；液态CO2充入***筒内，充入的液态CO2具有预定的压强。起爆装置设置在***筒顶端；起爆控制器通过起爆线与起爆装置连接；防爆片设置在***筒底部出气口上方。由于充入的液态CO2具有一定的压强，所以安装过程中需要防爆片使液态CO2在***筒内保持稳定；密封装置设置在***筒***。本发明利用液态CO2渗透而后突然卸荷的方法可实现铁矿石的破碎，而且直接破碎为粉末状，这是一种低成本、高效率方法，为铁矿石高效破碎产业化提供技术支撑，并有望进行工业化推广，整体提升我国钢铁企业的综合竞争力。

Description

一种高压液态二氧化碳破碎铁矿石装置及方法
技术领域
本发明涉及一种高压液态CO2破碎铁矿石装置及方法。
背景技术
高压气体***方法是60年代初期在美国等一些采矿业发达的国家开始研究应用的一种物理***方法，美国埃多克斯公司最先研制成功了液态CO2***筒。高压气体***与一般******相比，气体缓慢膨胀、扩散，剪切效果平稳，对破碎多孔脆性介质较适合。高压气体的压强比******的压强小，约黑火药1/3，硝铵***的1/6，高压气体***后，压强上升相对于***较为缓慢且高压时间持续时间较长，这对于通过高压促使岩石材料产生裂隙，有更为直接的作用。
目前国内生产的***筒直径有Φ51，Φ73，Φ83，Φ95等多种规格，气态二氧化碳释放体积150-600L，反应时间30-50ms，体积瞬即膨胀500-600 倍，***压强150-270Mpa。国内学者开展了大量的试验工作，郭志兴(1994) 利用液化CO2作为传递***威力的媒介，***前将液化的CO2充入***筒，工作时通过电极和加热元件将CO2加热使其压强增加到一定程度，从而冲破***筒末端切变盘,使受热快速膨胀的CO2通过***筒末端的气门释放出来，为被爆物提供气动力和推力，将被爆物体胀开。邵鹏(1997)用石膏和石子做成不同强度的正方形试块，尺寸为200mm×200mm×200mm，放入***筒。将高压N2注入***筒，由于***膜片的密封作用，使高压N2暂时储存于***筒内。随着N2压强的不断增高，***膜片上的压强达到破膜压强时即被撕裂，高压N2将由撕裂孔迅速释放并作用于被爆介质，使介质产生破碎。最终给出了破膜压强与材料强度的关系曲线，随着介质抗拉强度的增加，破碎介质所需要的破膜压强呈非线性增长。杜玉昆等(2012)开展了超临界CO2射流破岩试验研究，超临界二氧化碳流体具有接近液体高密度和接近气体低黏度的特性，表面张力小，因而有较好的流动、渗透和传质性能。证实了超临界CO2能有效降低破岩门限压强，导致岩石出现大体积破碎。
发明内容
本发明的目的在于，将铁矿石块体放入***筒内，充液态CO2，而后将 CO2加热使其体积瞬间膨胀，压力升高，使铁矿石在较大的压力梯度下产生破裂碎化，对于节省铁矿石的破碎成本，提升企业经济效益具有重要的现实意义。
本发明提供的一种高压液态CO2破碎铁矿石装置，包括：
***筒；
液态CO2，充入在所述***筒内；
起爆装置，设置在所述***筒顶端，用于加热液态CO2使所述***筒起爆；
起爆控制器，通过起爆线与所述起爆装置连接，用于控制所述起爆装置***；
防爆片，设置在所述***筒底部出气口上方，用于维持所述液态CO2在***筒内稳定；
密封装置，设置在所述***筒外。
优选地，还包括：
压力传感器，设置在所述***筒壁外，用于***过程中的压力信息采集；
采集仪，通过传感器导线与所述压力传感器连接。
优选地，所述密封装置包括套筒和封盖，所述封盖通过螺纹连接在所述套筒两端。
优选地，所述起爆装置包括电极和导爆管，所述导爆管与所述电极连接，置于所述***筒内。
优选地，所述压力传感器粘贴在所述***筒外壁上。
优选地，所述封盖上开设有引线孔。
优选地，封盖通过螺纹连接在所述套筒两端。
一种上述高压液态CO2破碎铁矿石装置的安装使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、将铁矿石放入***筒内，液态CO2充入***筒内；
B、将压力传感器粘贴在***筒外壁上；
C、采集仪和起爆控制器分别通过传感器导线和***筒的起爆线与压力传感器和起爆装置连接，用于对***全过程的压力信息采集和起爆控制；
D、将***筒整体放入套筒内，所述套筒两端通过封盖拧紧，最后将封装好的套筒放置于土坑中，并填土压实；
E、通过起爆控制器控制电极点燃导爆管，加热液态CO2产生的瞬态压力升高，击破防爆片，内含液态CO2的铁矿石在较大的压力梯度作用下破碎为粉末状，同时采集仪采集给出***全过程的压力信息。
本发明的优点为：
通过高压液态CO2渗透而后突然卸荷的方法可实现铁矿石的破碎，而且直接破碎为粉末状，可省去现有钢铁企业常规方法采用的粗破、中破、细破及碾磨等选矿过程，而且***筒可回收重复利用，高压液态CO2价格便宜。因此该方法是一种低成本、高效率方法，为铁矿石高效破碎产业化提供技术支撑，并有望进行工业化推广，整体提升我国钢铁企业的综合竞争力。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明高压液态CO2破碎铁矿石装置碎化铁矿石试验结果图。
具体实施方式
为了使本装置的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进行详细说明。
如图1所示，一种高压液态CO2破碎铁矿石装置，包括：***筒1、液态CO2 2、起爆装置、起爆控制器4、防爆片5和密封装置；液态CO2 2充入在***筒1内，充入的液态CO2具有预定的压力。起爆装置设置在***筒1 顶端；起爆控制器4通过起爆线41与起爆装置连接；防爆片5设置在***筒 1底部出气口11上方。由于充入的液态CO2具有一定的压力，所以安装过程中需要防爆片5使液态CO2在***筒内保持稳定；密封装置设置在***筒1 ***。
本实施装置还包括：压力传感器7设置在***筒1外壁上；采集仪8通过传感器导线81与压力传感器7连接。
密封装置包括套筒61和封盖62，封盖62设置在筒套61两端。封盖通过螺纹连接在所述套筒两端。
起爆装置包括电极31和导爆管32，导爆管32与电极31连接，导爆管 32置于***筒1内。
本实施例中压力传感器7粘贴在***筒1外壁上，并且底端封盖62上开设有引线孔63，起爆线41和传感器导线81通过引线孔63引出密封装置。
本实施例高压液态CO2破碎铁矿石装置的安装使用方法，包括以下步骤：
A、将铁矿石放入***筒内，液态CO2充入***筒内；
B、将压力传感器粘贴在***筒外壁上；
C、采集仪和起爆控制器分别通过传感器导线和***筒的起爆线与压力传感器和起爆装置连接，用于对***全过程的压力信息采集和起爆控制；
D、将***筒整体放入套筒内，所述套筒两端通过封盖拧紧，最后将封装好的套筒放置于土坑中，并填土压实；
E、通过起爆控制器控制电极点燃导爆管，加热液态CO2产生的瞬态压强升高，击破防爆片，内含液态CO2的铁矿石在较大的压力梯度作用下破碎为粉末状，同时采集仪采集给出***全过程的压力信息。
在本实施例中，将铁矿石块体放入***筒1，充液态CO2 2，压强设定为 9Mpa。使用胶带将压力传感器7粘贴在***筒1外壁上，而后将连接好压力传感器7的***筒1整体放入定制的套筒3内部，所有传感器导线81和***筒1的起爆线41通过套筒61一端的引线孔63引出，连接至采集仪8和起爆控制器4，进行***全过程的压力信息采集和起爆控制。套筒61两端通过封盖62密封，最后将封装好的套筒61放置于土坑中，并填土压实。通过起爆控制器4控制电极31点燃导爆管32，加热液态CO2 2产生瞬态压力升高，击破防爆片5，内含液态CO2的铁矿石在较大的压力梯度作用下破碎为粉末状，同时采集仪采集给出***全过程的压力信息。采用相同的方法，分别给出***筒1直径分别为51mm，73mm，83mm试验，实验结果如图2所示，用手捻破碎后的铁矿石粉末，无颗粒感。
通过上述已开展的***试验，证实了通过高压液态CO2 2渗透而后突然卸荷的方法可实现铁矿石的破碎，而且直接破碎为粉末状，可省去现有钢铁企业常规方法采用的粗破、中破、细破及碾磨等选矿过程，而且***筒可回收重复利用，高压液态CO2价格便宜。因此该方法是一种低成本、高效率方法，为铁矿石高效破碎产业化提供技术支撑，并有望进行工业化推广，整体提升我国钢铁企业的综合竞争力。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种高压液态CO2破碎铁矿石装置，包括：
***筒；
液态CO2，充入在所述***筒内；
起爆装置，设置在所述***筒顶端，用于加热液态CO2使所述***筒起爆；
起爆控制器，通过起爆线与所述起爆装置连接，用于控制所述起爆装置***；
防爆片，设置在所述***筒底部出气口上方，用于使液态CO2在所述***筒内保持稳定；
密封装置，设置在所述***筒外；
还包括：压力传感器，设置在所述***筒外壁上，用于***过程中的压力信息采集；
采集仪，通过传感器导线与所述压力传感器连接。
2.根据权利要求1所述高压液态CO2破碎铁矿石装置，其特征为，所述密封装置包括套筒和封盖，所述封盖通过螺纹连接在所述套筒两端。
3.根据权利要求2所述高压液态CO2破碎铁矿石装置，其特征为，所述起爆装置包括电极和导爆管，所述导爆管与所述电极电连接，置于所述***筒内。
4.根据权利要求1所述高压液态CO2破碎铁矿石装置，其特征为，所述压力传感器粘贴在所述***筒外壁上。
5.根据权利要求2所述高压液态CO2破碎铁矿石装置，其特征为，所述封盖上开设有引线孔。
6.根据权利要求2或5所述高压液态CO2破碎铁矿石装置，其特征为，所述封盖通过螺纹连接在所述套筒两端。
7.一种利用如权利要求3所述的高压液态CO2破碎铁矿石装置的安装使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、将铁矿石放入***筒内，液态CO2充入***筒内；
B、将压力传感器粘贴在***筒外壁上；
C、采集仪和起爆控制器分别通过传感器导线和***筒的起爆线与压力传感器和起爆装置连接；
D、将***筒整体放入套筒内，所述套筒两端通过封盖拧紧，最后将封装好的套筒放置于土坑中，并填土压实；
E、通过起爆控制器控制电极点燃导爆管，加热液态CO2产生的瞬态压力升高，击破防爆片，内含液态CO2的铁矿石在较大的压力梯度作用下破碎为粉末状，同时采集仪采集给出***全过程的压力信息。
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