一种高压气体碎化铁矿石试验装置的制造方法
【技术领域】
[0001 ]本发明设及一种高压气体碎化铁矿石试验装置。
【背景技术】
[0002] 我国铁矿石资源丰富，但是含铁量较低。开采的矿石需要经过选矿后才可W进行 冶炼。选矿过程中一个非常重要的工序就是将爆破后的矿石进行粗破、中破、细破和娠磨。 目前所采用的技术是用机械破碎机将矿石压碎，机械破碎需要消耗大量的电能且机械部件 (尤其衬板）的磨损也较为严重，平均每吨矿石粉化成本200多元。因此，提出一种新的矿石 破碎、粉化技术及装置，可为钢铁企业节约选矿成本，并可W大幅度提高我国企业的竞争 力。
[0003] 高压条件下铁矿石的破裂碎化设及两个阶段，其一是高压气体(化或C〇2)经铁矿石 本身的节理裂隙渗透进入其内部，其二是在突然卸载条件下，铁矿石在内部高压与外界常 压或负压形成的压力梯度作用下的破裂和碎化过程。高压突然卸载引起材料的破坏现象在 自然界中普遍存在，煤与瓦斯突出，冲击地压，高地应力条件下开挖隧道或地下桐室遇到的 岩爆等等均与此相关。
[0004] 在煤与瓦斯突出机理研究方面，仍W1958年苏联霍朵特博±提出的综合假说最具 代表性，认为瓦斯突出是地应力、瓦斯和煤的物理力学性质Ξ因素综合作用的结果。下晓良 (1989,1990)先将钢筒密封并充瓦斯至一定超压，待瓦斯压力达到平衡后关闭钢筒与气源 间阀口，突然打开密封膜，使含有瓦斯的煤的一端暴露在大气中，模拟放炮或打开石口的一 维突然卸载所引起的煤体突出。观察到随初始瓦斯超压ΔΡο的增加，击破密封膜后筒内型 煤依次发生Ξ类情况:若ΔΡο低于某临界值ΔΡο,煤体中仅有渗流而不破坏；（2)若ΔΡο等于 或略大于Ρο,煤体发生初次破坏，破坏煤体成球冠状；（3)若ΔΡο约大于Ρο,破坏将W薄片状 多层开裂的方式向煤体内部扩展。孟祥跃（1996,1997)向具有一定成型压力的煤体中注入 高压氮气，通过引爆喷煤孔处的点火头和枪药，使侣膜破坏而实现突然卸载，孔隙气压足W 使突出孔周围各个方向的煤样发生拉伸破坏并对称向外扩展。同时在实验装置上利用测压 系统，获得了煤体突出过程的压力变化情况。
[0005] 在高压气体(化或C〇2)破岩碎岩方面，国内外学者也开展了大量的试验工作。郭志 兴（1994)利用液化的C〇2作为传递爆炸威力的媒介，爆破前将液化的C〇2充入爆破筒，工作时 通过电极和加热元件将C〇2加热使其压力增加到一定程度，从而冲破爆破筒末端切变盘，使 受热快速膨胀的C〇2通过爆破筒末端的气口释放出来，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200mmX200mmX 200mm，放入爆破筒。将高压化注入爆破筒，由于爆破膜片的密封作用，使高压化暂时储存于 爆破筒内。随着化压力的不断增高，爆破膜片上的压力达到破膜压力时即被撕裂，高压化将 由撕裂孔迅速释放并作用于被爆介质，使介质产生破碎。最终给出了破膜压力与材料强度 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力呈非线性增长。杜玉昆 等(2012)开展了超临界C〇2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C〇2能有效降低破岩口限压力，导致岩石出现大体积破碎。
[0006] 上述煤与瓦斯突出装置和高压气体(化或C〇2)破岩装置都非常巧妙的利用高压气 体(化或C〇2)的物理性质进行了试验研究工作，并取得了较好的效果。本实验装置在铁矿石 破碎方面，具有如下特点：
[0007] (1)不同于机械娠压等常规的铁矿石破碎方式，利用了铁矿石抗拉强度远小于抗 压强度的特点；
[0008] (2)有别于利用高压气体(化或C〇2)突出作用于岩体上引起的岩体破碎，本方法是 将高压气体(化或C〇2)注入盛放有岩体的高压容器内部，使其通过岩体本身的节理或微裂纹 渗入到岩体内部，而后通过突然泄压，使含高压气岩体在较大的压力梯度下产生破裂碎化。
【发明内容】
[0009] 本发明的目的在于，利用高压气体流体高密度和低黏度的特性，使其通过铁矿石 本身的节理或微裂纹渗透到铁矿石内部，而后通过突然卸压，使含高压气铁矿石在较大的 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。
[0010] 本发明提供的一种高压气体碎化铁矿石试验装置，包括：
[0011] 钢桶，所述钢桶的两端分别设置有第一法兰和第二法兰；
[0012] 密封法兰，设置在所述第二法兰上；
[0013] 防爆片，设置在所述第二法兰与所述密封法兰之间；
[0014] 环形板，设置在所述第二法兰和钢桶之间，所述环形板通过连杆与所述第二法兰 连接，使所述环形板与第二法兰之间形成充气空腔；
[0015] 高压气罐，通过高压输气管与所述钢桶连接。
[0016] 优选地，所述防爆片带有突出装置。
[0017] 优选地，所述防爆片为厚度为1.8-2.4mm的侣板。
[0018]优选地，所述突出装置为加工在防爆片中屯、的槽长为10cm，槽宽2mm，槽深为 0. lmm-〇. 5mm的十字槽。
[0019] 优选地，还包括压力传感器，通过设置在所述钢桶上的传感器安装孔安装在所述 钢桶上，用于对试验过程中高压气罐内的压力进行监测。
[0020] 优选地，所述压力传感器为6个。
[0021 ]优选地，还包括高压气体，所述高压气体为化或C〇2，由所述高压气灌充入到所述钢 桶内。
[0022] 优选地，还包括密封圈，分别设置在所述第二法兰与钢桶连接处，第二法兰与密封 法兰之间，密封法兰与防爆片之间，W实现高压