[发明专利]一种高压液态二氧化碳破碎铁矿石装置及方法

说明书

本发明涉及一种高压液态CO₂破碎铁矿石装置包括：爆破筒、液态CO₂、起爆装置、起爆控制器、防爆片和密封装置；液态CO₂充入爆破筒内，充入的液态CO₂具有预定的压强。起爆装置设置在爆破筒顶端；起爆控制器通过起爆线与起爆装置连接；防爆片设置在爆破筒底部出气口上方。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在爆破筒内保持稳定；密封装置设置在爆破筒外围。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。

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

高压气体爆破方法是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爆破方法，美国埃多克斯公司最先研制成功了液态CO₂爆破筒。高压气体爆破与一般炸药爆破相比，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。高压气体的压强比炸药爆破的压强小，约黑火药1/3，硝铵炸药的1/6，高压气体爆破后，压强上升相对于炸药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。

目前国内生产的爆破筒直径有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，爆破压强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作为传递爆炸威力的媒介，爆破前将液化的CO₂充入爆破筒，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，从而冲破爆破筒末端切变盘,使受热快速膨胀的CO₂通过爆破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，放入爆破筒。将高压N₂注入爆破筒，由于爆破膜片的密封作用，使高压N₂暂时储存于爆破筒内。随着N₂压强的不断增高，爆破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，将铁矿石块体放入爆破筒内，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：

爆破筒；

液态CO₂，充入在所述爆破筒内；

起爆装置，设置在所述爆破筒顶端，用于加热液态CO₂使所述爆破筒起爆；

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爆破；

防爆片，设置在所述爆破筒底部出气口上方，用于维持所述液态CO₂在爆破筒内稳定；