一种使用冲击破碎快速获取矿石的方法与流程

本发明涉及矿业工程破碎领域，尤其涉及一种使用冲击破碎快速获取矿石的方法。

背景技术

磁铁矿是我国黑色金属矿山的主要产品，也是冶金工业最主要的原材料。我国磁铁矿资源丰富，但品位主要为20-45%，需要经过破碎、磨矿和选矿成为精矿后才能用于烧结冶炼。铁矿石破碎加工的传统工艺为三段破碎和两段磨矿，工艺流程复杂，单位能耗过高。如能从根本上降低铁矿石破碎加工的单位能耗，仅节能一项每年就可以为国家节省大量的能源投资，产生巨大的经济效益和社会与环境效益。目前常规节能降耗的方法在一定程度上降低了企业工艺能耗，但很难从根本上改变我国铁矿石破碎加工过程中平均单位能耗过高、能量利用率较低的生产现状。

破碎和磨矿的最终目的是实现矿石颗粒和脉石颗粒的分离，最大限度提高有用矿物含量。冲击破碎是一种高效率的碎岩方式。20世纪80年代以后，许多学者开始进行岩石冲击破碎研究。李夕兵（1988年）采用霍普金森压杆应力波加载的方法研究了与凿岩爆破有关的岩石破碎力学性质，考察了不同应力波延续时间和波幅对破碎强度和破碎效果的影响；郭连军（2014年）以磁铁石英岩为shpb冲击加载试验材料，研究了磁铁矿石在不同冲击载荷作用下能量耗散规律和块度分布情况，分别建立了破碎产物平均尺寸和特征尺寸与能耗的负幂函数关系模型。牛雷雷、朱万成（2014年）研制了适合中应变率冲击加载的摆锤式shpb压杆冲击试验装置，测试了岩石和铁矿石破碎的吸收能，得到破碎能量与破碎结果的理论关系。胡振中（2016年）对无烟煤和烟煤进行单块矿石落锤冲击破碎试验，以产物粒度模数t10为破碎粒度指标，研究得出比冲击能耗随产物t10的增大指数增长。napier（1996年）和whyte（2005年）分别通过落锤和摆锤冲击试验研究提出了铁矿石单颗粒冲击能耗模型，建立冲击破碎能量与产品粒度模数之间的函数关系。

以上研究和公开的装置与方法虽然较好的体现了高效冲击破碎的作用，但仅仅限于实验室研究，如需用于工业生产，还必须满足从原矿到精矿连续给矿与快速出矿的生产需要，减少破碎流程和设备投资，使用冲击破碎快速获取精矿是降低矿石破碎能耗、提高选矿效率的有效方法。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决破碎效率低，破碎能耗高和设备投资大的问题，而提出的一种使用冲击破碎快速获取矿石的方法，有效解决破碎效率低，破碎能耗高和设备投资大的问题。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种使用冲击破碎快速获取矿石的方法，包括颚式破碎机、粗筛、抛掷冲击破碎仓、落矿冲击破碎仓和冲击粉碎仓，所述颚式破碎机出口下方设置有粗筛，所述粗筛右侧下方设置有放矿漏斗a，所述粗筛左侧下方设置有振动筛a，所述振动筛a左侧出口与倾斜抛掷胶带输送机右侧活动连接，所述倾斜抛掷胶带输送机左侧与抛掷冲击破碎仓上端右侧固定连接，所述抛掷冲击破碎仓底端与放矿漏斗b上端固定连接，所述放矿漏斗b下端出口设置有水平胶带输送机b，所述水平胶带输送机b右端下方设置有振动筛b，所述振动筛b下端出口与冲击粉碎仓上端中部左侧固定连接；

所述放矿漏斗a下方出口设置有水平胶带输送机a，所述水平胶带输送机a右端下方设置有落矿冲击破碎仓，所述落矿冲击破碎仓底端与放矿漏斗c上端固定连接，所述放矿漏斗c下端出口设置有水平胶带输送机c，所述水平胶带输送机c左端下方与振动筛c右端上方固定连接，所述振动筛c左端下方与冲击粉碎仓上端右侧固定连接；

所述冲击粉碎仓底端设置有主电机，所述主电机上端与粉碎机主轴下端固定连接，所述冲击粉碎仓内部轴心活动套接有粉碎机主轴。

优选地，所述粉碎机主轴左右两侧与冲击破碎杆靠内一端固定连接，所述冲击破碎杆设置有四根，所述冲击破碎杆从上到下依次由球面锰钢钎介质、球面锰钢钎与锰钢方锤混合介质、锰钢方锤介质和锯齿介质四种介质制成。

优选地，所述抛掷冲击破碎仓中部左侧壁面设置有冲击板，所述落矿冲内部底面设置有冲击板，所述冲击板上固定安装有球形锰钢钎，所述落矿冲击破碎仓的冲击板上方设置有高压风口。

优选地，所述粉碎机主轴顶端与从动齿轮轴心固定连接，所述从动齿轮与传动齿轮啮合连接，所述传动齿轮轴心与传动轴右端固定连接，所述传动轴左端与副电机右端固定连接，所述冲击破碎仓上方左侧设置有副电机。

优选地，所述冲击粉碎仓内部左右两侧固定安装有锰钢球钉，所述冲击粉碎仓底部设置有高频振筛，所述高频振筛下方设置有水雾装置，所述冲击粉碎仓底部与高频振筛之间设置有余料出口。

优选地，包括以下步骤；

s1、磁铁矿原矿经颚式破碎机破碎后进入粗筛，筛上的大块进入落矿冲击破碎仓，筛下的小块和矿粉在振动筛a筛分后进入抛掷冲击破碎仓；

s2、抛掷冲击破碎仓和落矿冲击破碎仓的产物，分别在振动筛b和振动筛c上筛分，筛下粉矿进入选矿，筛上产品进入冲击粉碎仓；

s3、冲击粉碎仓采用分层冲击粉碎的方法，冲击破碎杆上的破碎介质对矿石施加点、线、面及其组合冲击加载，捕捉打击矿石；

s4、冲击粉碎仓中的粉碎机主轴最下方的冲击破碎杆安装有锰钢锯齿破碎介质与底部高频振动筛之间的距离为-mm，使用锰钢锯齿破碎介质粉碎小颗粒矿石或带动小颗粒飞起，同时产生向下气压，促进矿粉通过高频振动筛；

s5、粉碎后的矿粉通过冲击粉碎仓底部的高频振动筛筛分，筛下粉矿进入选矿；未粉碎颗粒经余料出口排出，经振动筛b筛分后再次进入冲击粉碎仓。

与现有技术相比，本发明提供了一种使用冲击破碎快速获取矿石的方法，具备以下有益效果：

（1）本发明方法中借助矿石重力势能、矿石动能和破碎介质动能实现最大概率的机械打击、弹射撞击和运动对撞作用，实现矿石的有效破碎，最大限度的产生粉矿，进而通过选矿获取精矿，本发明充分利用矿山地形或基建工程高程差的优势，最大限度地将矿石重力势能用于矿石破碎，以能量效率高的冲击破碎为主要破碎方式，除能量利用率相对较高的粗碎工艺外，省去了传统工艺中能量效率较低的中碎、细碎、一段磨矿和二段磨矿的环节，降低了矿石破碎能耗，提高了破碎效率，简化缩短了工艺流程，减少了设备投资和破碎成本；

（2）颚式破碎机粗碎后的矿石进入粗筛，粗筛筛下的矿石使用振动筛a进行振动筛分，振动筛a筛网的网度为磁铁矿嵌布粒度的平均值，筛下的粉矿收集后进入选矿获取精矿，筛上的小块矿石放至倾斜抛掷胶带输送机，倾斜抛掷胶带输送机设置加速装置，对小块矿石进行加速，加快小块矿石离开皮带时的抛掷速度，并调节矿石需要下落的高度，调节倾斜胶带输送机的倾角，确定抛掷冲击破碎仓的宽度；抛掷冲击破碎仓内的冲击板上镶嵌锰钢钎，小块矿石冲击时产生点荷载，能量集中作用，促进矿石破碎；小块矿石抛掷破碎后产生碎矿和粉矿落入放矿漏斗b；放矿漏斗b使用振动放矿的方法将碎矿和粉矿下放至水平胶带输送机b，水平胶带输送机b将碎矿和粉矿输送至振动筛b，放矿漏斗b振动放矿控制水平胶带输送机b上的矿石流量，振动筛b筛下的粉矿回收后进入选矿获取精矿，筛上碎块进入冲击粉碎仓进行冲击粉碎。

3．粗筛筛上的大块进入号放矿漏斗，经振动放矿到水平胶带输送机a，水平胶带输送机a将矿石下放至落矿冲击破碎仓进行自由落体冲击破碎，以使一块矿石碎成大于等于个碎块为宜；放矿漏斗a通过振动放矿控制水平运输皮带a上的矿石流量，使同一条竖直线上的大块矿石逐个依次下落，落矿冲击的时间间隔能够使先下落冲击的矿石碎块滚动至放矿漏斗c，使每块矿石直接冲击破碎板，而不是松动的矿石碎块。落矿冲击破碎仓中冲击板上镶嵌的锰钢钎，使大块矿石冲击时产生点荷载，能量集中作用，促进矿石破碎；冲击板上方设置高压风口，向冲击板面提供高压风，采用高压空气射流的方式促进矿石碎块与矿粉流动，防止碎块与矿粉滞留堆积，影响后序矿石自由落体冲击破碎效果。自由落体冲击破碎产生的碎矿和粉矿经放矿漏斗c进入水平胶带输送机c，水平胶带输送机c将碎矿和粉矿输送至振动筛c，振动筛c的筛网网度为磁铁矿嵌布粒度的平均值，筛下的粉矿收集后进入选矿获得磁铁矿精矿，筛上的碎矿进入冲击粉碎机进行冲击粉碎。

附图说明

图1为本发明提出的一种使用冲击破碎快速获取矿石的方法的工艺流程结构示意图；

图2为本发明提出的一种使用冲击破碎快速获取矿石的方法的部分放大结构示意图。

图中标号说明：

1颚式破碎机、2粗筛、3振动筛a、4从动齿轮、5放矿漏斗a、6倾斜抛掷胶带输送机、7水平胶带输送机a、8抛掷冲击破碎仓、9落矿冲击破碎仓、10冲击板、11高压风口、12放矿漏斗b、13放矿漏斗c、14水平胶带输送机b、15水平胶带输送机c、16振动筛b、17振动筛c、18冲击粉碎仓、19粉碎机主轴、20冲击破碎杆、21主电机、22副电机、23锰钢球钉、24高频振动筛、25余料出口、26球面锰钢钎介质、27锰钢方锤介质、28锯齿介质、29球面锰钢钎与锰钢方锤混合介质、30传动齿轮、31传动轴。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

实施例1：

一种使用冲击破碎快速获取矿石的方法，包括颚式破碎机1、粗筛2、抛掷冲击破碎仓8、落矿冲击破碎仓9和冲击粉碎仓18，颚式破碎机1出口下方设置有粗筛2，粗筛2右侧下方设置有放矿漏斗a5，粗筛2左侧下方设置有振动筛a3，振动筛a3左侧出口与倾斜抛掷胶带输送机6右侧活动连接，倾斜抛掷胶带输送机6左侧与抛掷冲击破碎仓8上端右侧固定连接，抛掷冲击破碎仓8底端与放矿漏斗b12上端固定连接，放矿漏斗b12下端出口设置有水平胶带输送机b14，水平胶带输送机b14右端下方设置有振动筛b16，振动筛b16下端出口与冲击粉碎仓18上端中部左侧固定连接；

放矿漏斗a5下方出口设置有水平胶带输送机a7，水平胶带输送机a7右端下方设置有落矿冲击破碎仓9，落矿冲击破碎仓9底端与放矿漏斗c13上端固定连接，放矿漏斗c13下端出口设置有水平胶带输送机c15，水平胶带输送机c15左端下方与振动筛c17右端上方固定连接，振动筛c17左端下方与冲击粉碎仓18上端右侧固定连接；

冲击粉碎仓18底端设置有主电机21，主电机21上端与粉碎机主轴19下端固定连接，冲击粉碎仓18内部轴心活动套接有粉碎机主轴19；抛掷冲击破碎仓8中部左侧壁面设置有冲击板10，落矿冲9内部底面设置有冲击板10，冲击板10上固定安装有球形锰钢钎，落矿冲击破碎仓9的冲击板10上方设置有高压风口11；

颚式破碎机1粗碎后的矿石进入粗筛2，粗筛2筛下的矿石使用振动筛a3进行振动筛分，振动筛a3筛网的网度为磁铁矿嵌布粒度的平均值，筛下的粉矿收集后进入选矿获取精矿，筛上的小块矿石放至倾斜抛掷胶带输送机6，倾斜抛掷胶带输送机6设置加速装置，对小块矿石进行加速，加快小块矿石离开皮带时的抛掷速度，并调节矿石需要下落的高度，调节倾斜胶带输送机6的倾角，确定抛掷冲击破碎仓8的宽度；抛掷冲击破碎仓8内的冲击板10上镶嵌锰钢钎，小块矿石冲击时产生点荷载，能量集中作用，促进矿石破碎；小块矿石抛掷破碎后产生碎矿和粉矿落入放矿漏斗b12；放矿漏斗b12使用振动放矿的方法将碎矿和粉矿下放至水平胶带输送机b14，水平胶带输送机b将碎矿和粉矿输送至振动筛b16，放矿漏斗b12振动放矿控制水平胶带输送机b14上的矿石流量，振动筛b16筛下的粉矿回收后进入选矿获取精矿，筛上碎块进入冲击粉碎仓18进行冲击粉碎；

粗筛2筛上的大块进入1号放矿漏斗5，经振动放矿到水平胶带输送机a7，水平胶带输送机a7将矿石下放至落矿冲击破碎仓9进行自由落体冲击破碎，以使一块矿石碎成大于等于4个碎块为宜；放矿漏斗a5通过振动放矿控制水平运输皮带a7上的矿石流量，使同一条竖直线上的大块矿石逐个依次下落，落矿冲击的时间间隔能够使先下落冲击的矿石碎块滚动至放矿漏斗c13，使每块矿石直接冲击破碎板，而不是松动的矿石碎块。落矿冲击破碎仓9中冲击板10上镶嵌的锰钢钎，使大块矿石冲击时产生点荷载，能量集中作用，促进矿石破碎；冲击板上方设置高压风口11，向冲击板面提供高压风，采用高压空气射流的方式促进矿石碎块与矿粉流动，防止碎块与矿粉滞留堆积，影响后序矿石自由落体冲击破碎效果。自由落体冲击破碎产生的碎矿和粉矿经放矿漏斗c13进入水平胶带输送机c15，水平胶带输送机c15将碎矿和粉矿输送至振动筛c17，振动筛c17的筛网网度为磁铁矿嵌布粒度的平均值，筛下的粉矿收集后进入选矿获得磁铁矿精矿，筛上的碎矿进入冲击粉碎机进行冲击粉碎。

实施例2：基于实施例1但有所不同的是；

粉碎机主轴19左右两侧与冲击破碎杆20靠内一端固定连接，冲击破碎杆20设置有四根，冲击破碎杆20从上到下依次由球面锰钢钎介质26、球面锰钢钎与锰钢方锤混合介质29、锰钢方锤介质27和锯齿介质28四种介质制成；粉碎机主轴19顶端与从动齿轮4轴心固定连接，从动齿轮4与传动齿轮30啮合连接，传动齿轮30轴心与传动轴31右端固定连接，传动轴31左端与副电机22右端固定连接，冲击破碎仓18上方左侧设置有副电机22；冲击粉碎仓18内部左右两侧固定安装有锰钢球钉23，冲击粉碎仓18底部设置有高频振筛24，高频振筛24下方设置有水雾装置，冲击粉碎仓18底部与高频振筛24之间设置有余料出口25；

冲击粉碎机工作时主电机21和副电机22带动粉碎机主轴19高速转动，粉碎机主轴19带动冲击破碎杆20高速转动，冲击破碎杆20通过镶嵌的破碎介质高速打击矿石，冲击粉碎仓18内壁镶嵌锰钢球钉23，减少筒壁磨损，同时对矿石产生反弹作用，粉碎机主轴19上等距离安装冲击破碎杆20，破碎间距根据转速和矿石下落时间设计，保证矿石破碎后顺利下落，安装部位适当加大主轴直径，增加安装位置强度，采取塑性保护或绞接安装方式，延长主轴寿命；不同高度的冲击破碎杆20在圆周方向上等角度安装，竖直方向等高度安装，增大矿石破碎捕捉概率。冲击破碎杆20上的破碎介质分为四种类型，根据破碎杆的空间位置自上而下依次为球面锰钢钎介质26、球面锰钢钎与锰钢方锤混合介质29、锰钢方锤介质27和锯齿介质28，破碎介质打击矿石或与矿石对撞，在轴向方向上自上而下冲击作用主要为点冲击荷载、点线面组合冲击荷载、线面组合冲击荷载和动态剪切荷载，实现不同冲击方式下分层粉碎。为防止矿石卡住冲击破碎杆20，冲击破碎杆20与冲击粉碎仓18内壁突出点的间距大于等于1倍最大入破粒度。最下面的冲击破碎杆20制作成片状月牙形，镶嵌锰钢锯齿破碎介质28，安装时破碎杆以一定的小角度倾斜，整体成s形风扇扇叶状布置，锯齿下端距离高频振动筛小于等于5mm，通过动态剪切作用碾碎未粉碎的颗粒或带起颗粒运动产生进一步的粉碎，s形扇叶状破碎杆运转时产生下向气流，促使矿粉通过高频振动筛24，压风机置于入料口上方，通过入料口向粉碎仓内压风，在粉碎仓内产生下向气压，促进矿粉沉降，防止矿粉飞出污染空气。

实施例3：基于实施例1和2但有所不同的是；

s1、磁铁矿原矿经颚式破碎机1破碎后进入粗筛2，筛上的大块进入落矿冲击破碎仓9，筛下的小块和矿粉在振动筛a3筛分后进入抛掷冲击破碎仓8；

s2、抛掷冲击破碎仓8和落矿冲击破碎仓9的产物，分别在振动筛b16和振动筛c17上筛分，筛下粉矿进入选矿，筛上产品进入冲击粉碎仓18；

s3、冲击粉碎仓18采用分层冲击粉碎的方法，冲击破碎杆20上的破碎介质对矿石施加点、线、面及其组合冲击加载，捕捉打击矿石；

s4、冲击粉碎仓18中的粉碎机主轴19最下方的冲击破碎杆20安装有锰钢锯齿破碎介质28与底部高频振动筛24之间的距离为4-6mm，使用锰钢锯齿破碎介质28粉碎小颗粒矿石或带动小颗粒飞起，同时产生向下气压，促进矿粉通过高频振动筛24；

s5、粉碎后的矿粉通过冲击粉碎仓18底部的高频振动筛24筛分，筛下粉矿进入选矿；未粉碎颗粒经余料出口25排出，经振动筛b16筛分后再次进入冲击粉碎仓18；

本发明方法中借助矿石重力势能、矿石动能和破碎介质动能实现最大概率的机械打击、弹射撞击和运动对撞作用，实现矿石的有效破碎，最大限度的产生粉矿，进而通过选矿获取精矿，本发明充分利用矿山地形或基建工程高程差的优势，最大限度地将矿石重力势能用于矿石破碎，以能量效率高的冲击破碎为主要破碎方式，除能量利用率相对较高的粗碎工艺外，省去了传统工艺中能量效率较低的中碎、细碎、一段磨矿和二段磨矿的环节，降低了矿石破碎能耗，提高了破碎效率，简化缩短了工艺流程，减少了设备投资和破碎成本。

实施例4：基于实施例1、2和3但有所不同的是；

冲击粉碎机和压风机先于水平皮带输送机a7、水平皮带输送机b14和水平皮带输送机c15启动，落矿冲击破碎后的矿石和抛掷冲击破碎后的矿石经入料口进入冲击粉碎仓18，通过振动放矿和皮带输送机控制入料速度。冲击粉碎仓18内矿石在不同的高度上经受破碎介质的多次快速打击，产生破碎，矿石被破碎介质打击后获取更高的速度，运动过程中与其他矿石对撞或者撞击粉碎仓内壁的锰钢钎球，产生二次破碎或反弹，此时产生的矿石碎块在运动过程中再次与其他矿石或破碎介质对撞，或者受到破碎介质顺向打击，产生再次破碎，如此进行下去，一块矿石经受多次冲击作用后实现粉碎，并由此形成一种高效的冲击粉碎方式，得到磁铁矿粉矿。冲击粉碎仓18内产生的矿粉借助压气做用和重力作用沉降至底部高频振动筛24筛面上，筛下的矿粉经喷雾机湿式沉降后收集进入选矿，获取磁铁矿精矿。最终未经粉碎的矿石颗粒和由靠近粉碎仓内壁沉降下来的矿粉运动至余料出口25排出，返回至振动筛b16，筛分后再次进入冲击粉碎机。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。