[发明专利]内应力耦合机械破碎裂化细颗粒物的方法及装置

说明书

本发明公开了一种内应力耦合机械破碎裂化细颗粒物的方法，其是将尾矿粗颗粒物放入机械粉碎装置中进行机械粉碎，在机械粉碎过程中同时用微波进行辐射，使粗颗粒在机械性粉磨的同时产生内应力进行粉裂，得到细颗粒物，本发明采用粉磨的方式将细颗粒物机械性粉碎，粉碎过程中通过微波辐照尾矿颗粒，对尾矿颗粒内部产生的内应力，分子之间由于摩擦产生大量的热量，尾矿细颗粒受到热作用，表面产生微裂纹，尾矿颗粒深度粉裂，能制得达到亚微米，甚至纳米级别的尾矿颗粒，本发明适于工业化生产和市场推广应用。

技术领域

本发明涉及一种内应力耦合机械破碎裂化细颗粒物的方法及装置，属于细颗粒物的破碎分解领域。

背景技术

20世纪以来，大量的矿资源被开发利用，排放的尾矿量及其庞大，2018年重点发表调查工业企业尾矿产生量为8.8亿吨，占重点发表调查工业企业一般固体废物产生量的27.4%，综合利用量为2.4亿吨（其中利用往年贮存量1151.6万吨），综合利用率为27.1%。尾矿产生量最大的两个行业是有色金属矿采选业和黑色金属矿采选业，其产生量分别为4.0亿吨和3.7亿吨，综合利用率分别为23.4%和26.8%。矿山开采和选冶活动对周围的水土环境造成严重污染，对生态系统和人体健康构成威胁，尾矿堆放既占用大量土地又是潜在的污染源。尾矿所含重金属在环境中的迁移转化不仅改变土壤性质，且存在生物累积效应，严重时还会随着食物链危及人类健康。近年，我国高度重视尾矿污染生态环境的问题，在固体废物污染防治工作已取得长足发展，但是目前各行各业仍然急需加强对尾矿的稳定化处理。现今国内外对尾矿的稳定化处理手段大多是从尾矿颗粒的微观行为和迁移转化机制两个方面考虑的，在尾矿粒级对重金属迁移转化的影响机制研究较少。目前大多用于研究的尾矿粒级主要在毫米级，且因为尾矿本身粒径存在差异，内部物相组成复杂等因素，阻碍了研究学者对尾矿纳微层面上的深入分析和研究。

目前国内多采用高压辊磨机闭路破碎的方式对矿石及尾矿进行预处理，该方法可以大幅度减少矿石入磨量，提高入磨品位，改善球磨给矿的可磨性，有助于矿物和脉石矿物在辊压破碎和磨矿过程中沿解离面分离，从而提高矿石品位和回收率。但是高压辊磨机只能将尾矿破碎到5~3mm级，无法破碎到微米级甚至是纳米级别的细颗粒物。据此，如何使尾矿破碎程度达到亚微级，甚至纳米级，获得超精细分散矿物颗粒是目前研究的重点，同时还要考虑在提高研磨细度的同时提高矿物颗粒暴露程度。目前有学者通过使用电化学法、超高频处理、磁脉冲处理和电液脉冲处理来提高尾矿破碎效率。通过分析这些破碎尾矿方法的机理，大多是通过施加电场、电磁场的方式，使矿物晶粒边界上发生反应导致缺陷浓度升高和微裂纹的出现。但这些方法都存在能耗大、对环境不友好等限制。

发明内容

本发明目的在于提供一种内应力耦合机械破碎裂化细颗粒物的方法，本发明方法是将尾矿粗颗粒物放入机械粉碎装置中进行机械粉碎，在机械粉碎过程中同时用微波进行辐射，使粗颗粒在机械性粉磨的同时产生内应力进行粉裂，得到细颗粒物，处理时间25-35min。

所述粗颗粒物的粒径为0.3mm-0.6mm。

所述微波频率为915MHz-2450MHz，输入功率为2-12kW。

完成上述方法的装置包括支架、出料仓、壳体、机械粉碎机构、粉碎室、微波发生器、高频振动滤筛、风扇冷却装置，壳体上设置有进料口，进料口与粉碎室连通，粉碎室固定在壳体内，粉碎室底部出料口与出料管连通，粉碎室底部出料口上设置有平拉闸门，出料管与出料仓连通，高频振动滤筛设置在出料管与出料仓之间，机械粉碎机构设置在粉碎室内，微波发生器设置在粉碎室内，风扇冷却装置设置在壳体内。

所述机械粉碎机构包括电机、设置在粉碎室内的2组以上粉碎齿轮组，粉碎齿轮组中的多个粉碎齿轮通过转轴设置在粉碎室内，电机通过皮带和传动带轮带动粉碎齿轮转动，粉碎齿轮啮合间距为0.15-0.40mm。

本发明装置还包括控制器，控制器与微波发生器、电机、风扇冷却装置分别连接，按常规方法控制上述装置的开闭或者调节功率等。