本申請(qǐng)涉及礦產(chǎn)加工,尤其涉及一種橫向液電效應(yīng)碎礦裝置及方法。
背景技術(shù):
1、
2、礦產(chǎn)資源在我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中具有舉足輕重的地位,然而當(dāng)前我國(guó)在礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)過(guò)程中面臨諸多問(wèn)題。傳統(tǒng)“破碎-磨礦-選礦”工藝存在能耗高、過(guò)粉碎嚴(yán)重以及后續(xù)資源損失多等弊端,已難以滿足日益增長(zhǎng)的礦物生產(chǎn)需求。而現(xiàn)有的沖擊波破碎礦石裝置雖然在一定程度上提高了破碎效率,但存在沖擊波能量分布不均、部分礦石破碎效果不理想以及金屬絲易損壞等問(wèn)題,導(dǎo)致整體破碎效果的一致性和穩(wěn)定性較差,設(shè)備維護(hù)成本增加且生產(chǎn)效率降低。
3、在中國(guó)專利cn114433330a中公開(kāi)了一種可控沖擊波破碎礦石的裝置及方法,該裝置包括缸體和沖擊波產(chǎn)生裝置;缸體的中部設(shè)置有篩板,篩板上設(shè)置有多個(gè)供碎石通過(guò)的篩孔;缸體的上部設(shè)置有注水管,缸體的底部設(shè)置有放水管;缸體的上端設(shè)置有沖擊波產(chǎn)生裝置,沖擊波產(chǎn)生裝置的金屬絲位于缸體內(nèi)的上部。
4、上述方案中雖然通過(guò)沖擊波的作用,能夠使礦石在極短時(shí)間內(nèi)受到強(qiáng)烈的沖擊力,促使礦石內(nèi)部的礦物顆粒之間的連接鍵迅速斷裂,實(shí)現(xiàn)高效的解離。與傳統(tǒng)的“破碎-磨礦-選礦”工藝相比,避免了繁瑣的多段破碎和磨礦過(guò)程,大大縮短了工藝流程,提高了生產(chǎn)效率;但是,上述沖擊波產(chǎn)生裝置在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中,很難確保沖擊波在缸體內(nèi)的能量分布完全均勻。且部分礦石受到的沖擊能量不足,無(wú)法達(dá)到理想的破碎效果;而另一部分礦石則可能因能量過(guò)高,產(chǎn)生過(guò)度粉碎的現(xiàn)象,從而影響整體破碎效果的一致性和穩(wěn)定性。并且金屬絲在高頻次的使用過(guò)程中,容易受到高溫、高壓以及沖擊力的作用而出現(xiàn)疲勞、斷裂等問(wèn)題。一旦金屬絲損壞,不僅會(huì)影響沖擊波的正常產(chǎn)生,還會(huì)增加設(shè)備的維護(hù)成本和停機(jī)時(shí)間,降低生產(chǎn)效率。
5、因此,我們?cè)诖颂岢鲆环N橫向液電效應(yīng)碎礦裝置。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本申請(qǐng)的主要目的在于提供一種橫向液電效應(yīng)碎礦裝置及方法,旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中沖擊波能量分布不均勻、部分礦石破碎效果不佳以及金屬絲易損壞的問(wèn)題,實(shí)現(xiàn)礦石的高效、穩(wěn)定破碎,提高礦產(chǎn)資源的利用率。
2、為實(shí)現(xiàn)上述目的,本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N橫向液電效應(yīng)碎礦裝置,包括:碎礦倉(cāng),所述碎礦倉(cāng)內(nèi)開(kāi)設(shè)有橫向破碎腔,所述橫向破碎腔內(nèi)設(shè)置有過(guò)篩板,所述過(guò)篩板將橫向破碎腔分隔為上礦石破碎腔以及下礦石分層腔,所述橫向破碎腔內(nèi)設(shè)置有液電效應(yīng)發(fā)生系統(tǒng),所述橫向破碎腔一側(cè)的側(cè)壁上開(kāi)設(shè)有進(jìn)水口;
3、所述液電效應(yīng)發(fā)生系統(tǒng)包括高壓電極和地電極,高壓電極通過(guò)定位部沿橫向破碎腔軸線布置,高壓電極輸出端位于橫向破碎腔內(nèi),高壓電極輸出端的側(cè)壁設(shè)置有螺旋結(jié)構(gòu),螺旋結(jié)構(gòu)的凸出部尖銳設(shè)置,地電極的輸出端連接于橫向破碎腔側(cè)壁,高壓電極輸入端和地電極的輸入端分別連接于高壓直流電源的兩個(gè)輸出端,高壓直流電源放電時(shí),螺旋結(jié)構(gòu)的凸出部和橫向破碎腔側(cè)壁將其之間的液體介質(zhì)擊穿并產(chǎn)生沖擊波。
4、所述高壓電極輸出端外周螺旋結(jié)構(gòu)的螺旋升角設(shè)置為30°-45°。
5、高壓電極輸入端周向設(shè)置有第一絕緣環(huán),高壓電極輸出端中部的凸環(huán)周向設(shè)置有第二絕緣環(huán)。
6、所述第一絕緣環(huán)中設(shè)有徑向凸伸的限位臺(tái),所述限位臺(tái)一側(cè)與碎礦倉(cāng)頂板緊密貼合,并部分軸向延伸至碎礦倉(cāng)頂板的通孔外部,限位臺(tái)另一側(cè)開(kāi)設(shè)有徑向內(nèi)凹的外曲面,且所述外曲面內(nèi)嵌有環(huán)形永磁體陣列,其磁場(chǎng)梯度方向與高壓電極輸入端軸線呈22.5°夾角。
7、所述環(huán)形永磁體陣列包括:若干環(huán)形分布在高壓電極輸入端軸芯線外的永磁體單元,所述永磁體單元采用分段式扇形halbach陣列設(shè)置,且相鄰單元磁化方向呈45°~90°漸進(jìn)旋轉(zhuǎn),使磁場(chǎng)強(qiáng)度在高壓電極輸入端軸芯線的內(nèi)側(cè)或外側(cè)實(shí)現(xiàn)疊加增強(qiáng),另一側(cè)則顯著減弱。
8、在每?jī)蓚€(gè)相鄰設(shè)置的永磁體單元之間設(shè)置有導(dǎo)電緩沖層,所述導(dǎo)電緩沖層由摻雜碳納米管的硅橡膠復(fù)合材料制成,其厚度為0.5-1.2mm,電阻率控制在10^3-10^5ω·m范圍內(nèi)。
9、所述過(guò)篩板內(nèi)開(kāi)設(shè)有環(huán)形永磁體,所述環(huán)形永磁體與環(huán)形永磁體陣列的磁場(chǎng)相互配合。
10、為實(shí)現(xiàn)上述目的,本申請(qǐng)還提供一種橫向液電效應(yīng)碎礦方法,包括上述任意一項(xiàng)所述橫向液電效應(yīng)碎礦裝置,其特征在于,還包括以下步驟:
11、s1、將礦石通過(guò)進(jìn)料口送入碎礦倉(cāng)內(nèi);
12、s2、啟動(dòng)液電效應(yīng)發(fā)生系統(tǒng),通過(guò)高壓電極輸入端施加高電壓,使水分子極化并擊穿形成等離子體通道,產(chǎn)生沖擊波;
13、s3、沖擊波以球形波的形式傳播,并在高壓電極輸出端的引導(dǎo)下形成有規(guī)律的渦旋流動(dòng),對(duì)礦石進(jìn)行初步破碎;
14、s4、初步破碎的礦石通過(guò)過(guò)篩板從上礦石破碎腔落入下礦石分層腔中,同時(shí)在下礦石分層腔中的礦石在渦旋流動(dòng)的作用下繼續(xù)破碎和混合;
15、s5、經(jīng)過(guò)多次沖擊波的作用后,達(dá)到所需破碎細(xì)度和均勻度的礦石通過(guò)出料口排出。
16、優(yōu)選地,所述步驟s2還包括通過(guò)進(jìn)水口向橫向破碎腔內(nèi)注入適量的去離子水。
17、本發(fā)明技術(shù)方案的有益效果在于:
18、橫向液電效應(yīng)碎礦裝置能夠適應(yīng)不同硬度和大小的礦石破碎需求。通過(guò)調(diào)整高壓電極的電壓和電流強(qiáng)度,可以控制沖擊波的能量和頻率,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)不同類型礦石的有效破碎。同時(shí),由于高壓電極和過(guò)篩板的對(duì)稱布置以及高壓電極的設(shè)計(jì),使得礦石在橫向破碎腔內(nèi)受到均勻的沖擊力,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了礦石的均勻破碎。并且相比于現(xiàn)有技術(shù),通過(guò)所述高壓電極以及螺旋結(jié)構(gòu)配合形成"電沖擊波破碎+旋轉(zhuǎn)剪切破碎"的協(xié)同作用,極大地提高了礦石的破碎效率和破碎質(zhì)量。
19、在實(shí)際應(yīng)用中,當(dāng)不同硬度和大小的礦石進(jìn)入橫向液電效應(yīng)碎礦裝置后,首先通過(guò)高壓電極與地電極之間產(chǎn)生的強(qiáng)電場(chǎng),使水分子極化并擊穿形成等離子體通道,水瞬間汽化膨脹產(chǎn)生的沖擊波對(duì)礦石進(jìn)行初次破碎。并且在上述破碎的過(guò)程中,沖擊波的能量和頻率可根據(jù)礦石的特性進(jìn)行調(diào)整,確保不同類型礦石都能得到有效破碎,進(jìn)一步細(xì)化了礦石顆粒,還使得礦石的破碎更加均勻,減少了過(guò)粉碎現(xiàn)象的發(fā)生。從而一方面,電沖擊波破碎能夠快速地將礦石破碎成較小的顆粒,為后續(xù)的旋轉(zhuǎn)剪切破碎提供了良好的基礎(chǔ);另一方面,旋轉(zhuǎn)剪切破碎則進(jìn)一步細(xì)化礦石顆粒,提高了礦石的破碎細(xì)度和均勻性。
20、隨后,在螺旋結(jié)構(gòu)的引導(dǎo)下,沖擊波以球形波的形式向四周傳播,并形成有規(guī)律的渦旋流動(dòng)。而礦石被包裹在渦旋之中,在沖擊波的持續(xù)作用下,礦石之間不斷相互碰撞、摩擦。
21、同時(shí)相比于傳統(tǒng)垂直放電方式,增加了沖擊波與礦石的接觸面積和作用時(shí)間。而螺旋結(jié)構(gòu)的螺旋升角優(yōu)化了礦石的運(yùn)動(dòng)路徑,使礦石在碎礦倉(cāng)內(nèi)的停留時(shí)間更合理,確保每次沖擊破碎都能對(duì)礦石產(chǎn)生有效的作用,多方面因素相互配合,大大增強(qiáng)了破碎效率。
1.一種橫向液電效應(yīng)碎礦裝置,包括:碎礦倉(cāng)(100),所述碎礦倉(cāng)(100)內(nèi)開(kāi)設(shè)有橫向破碎腔(200),所述橫向破碎腔(200)內(nèi)設(shè)置有過(guò)篩板(300),所述過(guò)篩板(300)將橫向破碎腔(200)分隔為上礦石破碎腔(201)以及下礦石分層腔(202),所述橫向破碎腔(200)內(nèi)設(shè)置有液電效應(yīng)發(fā)生系統(tǒng)(400),所述橫向破碎腔(200)一側(cè)的側(cè)壁上開(kāi)設(shè)有進(jìn)水口(404);
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種橫向液電效應(yīng)碎礦裝置,其特征在于,所述高壓電極輸出端(403)外周螺旋結(jié)構(gòu)的螺旋升角設(shè)置為30°-45°。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種橫向液電效應(yīng)碎礦裝置,其特征在于,高壓電極輸入端(401)周向設(shè)置有第一絕緣環(huán)(405),高壓電極輸出端(403)中部的凸環(huán)(407)周向設(shè)置有第二絕緣環(huán)(406)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種橫向液電效應(yīng)碎礦裝置,其特征在于,所述第一絕緣環(huán)(405)中設(shè)有徑向凸伸的限位臺(tái)(408),所述限位臺(tái)(408)一側(cè)與碎礦倉(cāng)(100)頂板緊密貼合,并部分軸向延伸至碎礦倉(cāng)(100)頂板的通孔外部,限位臺(tái)(408)另一側(cè)開(kāi)設(shè)有徑向內(nèi)凹的外曲面,且所述外曲面內(nèi)嵌有環(huán)形永磁體陣列(409),其磁場(chǎng)梯度方向與高壓電極輸入端(401)軸線呈22.5°夾角。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種橫向液電效應(yīng)碎礦裝置,其特征在于,所述環(huán)形永磁體陣列(409)包括:若干環(huán)形分布在高壓電極輸入端(401)軸芯線外的永磁體單元(410),所述永磁體單元(410)采用分段式扇形halbach陣列設(shè)置,且相鄰單元磁化方向呈45°~90°漸進(jìn)旋轉(zhuǎn),使磁場(chǎng)強(qiáng)度在高壓電極輸入端(401)軸芯線的內(nèi)側(cè)或外側(cè)實(shí)現(xiàn)疊加增強(qiáng),另一側(cè)則顯著減弱。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種橫向液電效應(yīng)碎礦裝置,其特征在于,在每?jī)蓚€(gè)相鄰設(shè)置的永磁體單元(410)之間設(shè)置有導(dǎo)電緩沖層(411),所述導(dǎo)電緩沖層(411)由摻雜碳納米管的硅橡膠復(fù)合材料制成,其厚度為0.5-1.2mm,電阻率控制在10^3-10^5ω·m范圍內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種橫向液電效應(yīng)碎礦裝置,其特征在于,所述過(guò)篩板(300)內(nèi)開(kāi)設(shè)有環(huán)形永磁體(600),所述環(huán)形永磁體(600)與環(huán)形永磁體陣列(409)的磁場(chǎng)相互配合。
8.一種橫向液電效應(yīng)碎礦方法,包括如權(quán)利要求1-7中任意一項(xiàng)所述橫向液電效應(yīng)碎礦裝置,其特征在于,還包括以下步驟:
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種橫向液電效應(yīng)碎礦方法,其特征在于,所述步驟s2還包括通過(guò)進(jìn)水口向橫向破碎腔內(nèi)注入適量的去離子水。