[发明专利]一种用于测试岩石破碎的实验装置及标定冲击速度和损耗能量的方法

说明书

本发明涉及一种用于测试岩石破碎的实验装置及标定冲击速度和损耗能量的方法，该装置主要包括试件舱，冲击加载系统和试验测试系统组成，试件舱内设置多颗粒岩石试件；冲击加载系统包括试验杆、发射杆、发射套管、空气压缩系统；试验测试系统包括线速仪、应变片、动态应变仪、示波器。标定冲击速度及损耗能量的方法包括：利用线速仪和示波器记录活塞的冲击速度。通过动态应变仪和示波器分别记录试验杆中冲击加载波和反射波随时间变化的信号。通过对采集的数据计算得到试验过程中的能量损耗。本发明可通过改变气压，研究不同加载速率下，岩石破碎效果及能耗的关系。该模拟试验装置具有结构简单、模拟真实性高、试验过程重复性好的特点。

技术领域

本发明涉及一种用于测试岩石破碎的实验装置及标定冲击速度和损耗能量的方法，属于岩石破碎研究试验技术领域。

背景技术

岩石破碎是采矿以及金属冶炼过程中非常重要的一个环节。其过程通常利用一对硬化铁合金表面来对大块的岩石进行破碎，从而获得细小的岩石颗粒。据统计，世界每年生产三十多亿吨的各种金属矿石，这些矿石通常都要在岩石破碎机中进行破碎后才能进行后续的处理。岩石的破碎不仅是理论研究的课题，而且也是生产实际应用研究的重要课题。实际工程应用中通常用岩石的可破碎性作为评判破碎过程中岩石抵抗机械破碎能力的量化指标，是目前采矿以及金属冶炼工程中选择岩石破碎机类型及破碎速度的主要依据。但是岩石的可破碎性并没有统一的测试规范，因为测试过程中无法实现对样品的单次加载，且无法准确的测量岩石破碎过程中所损耗的能量。

现有的对岩石可破碎性的实验研究主要是仅针对单颗粒岩石的冲击压缩实验，然而对于多颗粒岩石的破碎机理研究存在一些不足。首先，现有装置未考虑岩石颗粒与铁合金表面的挤压以及邻近岩石颗粒的挤压影响，导致不能很好的反正真实的岩石破碎过程；其次，现有的试验装置未考虑设备冲击速度对于岩石破碎的作用效果。

基于岩石破碎的复杂性与重要性，发明了岩石破碎模拟的试验装置及标定冲击速度及损耗能量的方法。该试验装置具有能够模拟岩石破碎过程，并能同时记录破碎过程中的冲击速度，损耗能量，为工程确定破碎方法、改进破碎机设计参数(如冲击速度及容量)、改善破碎机功耗等提供准确可信的试验参数，供工程和科研参考。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种结构简单、模拟真实性高、试验过程重复性好的模拟多颗粒岩石破碎的试验装置。目的之二是提供标定加载装置的冲击速度及岩石破碎过程中能量损耗的计算方法。

本发明是通过以下技术方案加以实现的：

一种用于测试岩石破碎的实验装置，在试验平台的一端设置内部装有岩石试件的试件舱，试件舱与一个能在其内壁自由滑动的活塞来安放、加载以及回收岩石试件；在活塞圆平面外侧，且位于活塞中心轴上设置一根试验杆，与活塞气密配合，在试验杆长度的1/2处粘贴压缩应变片，压缩应变片连接动态应变仪，动态应变仪连接示波器；在试验杆的另一端，距该试验杆端为10cm～15cm处，且与试验杆同一水平轴轴线上，设置一根发射套管，该发射套管内配置一根滑动配合的发射杆，该发射杆朝向试验杆端，发射套管的另一端通过阀门与气罐相连，气罐与空压机相连。

所述试件舱包括横置的舱罩，在舱罩的两侧设置舱盖，舱盖与舱罩以螺纹连接，舱罩的内侧设置有观察通孔。

所述线速仪由激光发射器和激光接收器组成，分别位于观察孔的两侧，接收器连接示波器。

试件舱内设置多颗粒岩石，试件尺寸为9.5～12.7mm，重量为170±1g，在试件舱所占的厚度为14±0.5mm。

优选所述试验杆为镍铬钢材料，其直径为38mm，长度为1500mm。

优选所述发射杆为镍铬钢材料，其直径为38mm，长度为300mm。

优选所述发射套管的外径为50mm，长度为800mm。

优选所述气罐的工作压力为0.6～30MPa。