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液态气体破岩技术应用于 原料矿山开采的实验研究

来源:http://www.cement365.com     发布日期:2024-09-12    编辑:见招标信息原文
核心提示:液态气体破岩技术应用于 原料矿山开采的实验研究

液态气体破岩技术应用于 原料矿山开采的实验研究

李运潮

中材(南京)矿山研究院有限公司

来源:《水泥技术》

1 前言

在当今时代背景下,我国原材料工业已迈入高 质量发展新阶段,国内水泥行业正积极向绿色低 碳、高端智能方向迈进。矿山开采作为水泥生产工 艺不可或缺的 一环,矿山开采破岩技术水平不仅影 响水泥原料矿山的安全生产和生态环境,而且影响 水泥企业生产效率和经济效益。因此,提高矿山开 采破岩技术水平具有重要意义。

目前,水泥原料矿山开采破岩作业多采用炸药  爆破技术和液压碎石锤机械破岩技术。当周边环  境复杂和矿山爆破条件受限时,往往采用液压碎石  锤等机械破岩作业的非爆破开采方式。虽然炸药  爆破技术具有破岩能量大、效率高、成本低以及技  术成熟等优势,但爆破过程中会产生较大的振动、 噪声和飞石等有害效应,爆破后的矿石粉料扬尘较  大,难以控制;炸药剧烈反应会产生有毒有害气体, 不利于矿山周边的安全和环境保护。液压碎石锤  机械破岩技术是利用机械液压系统驱动特制的锤  头,高速冲击岩体,以实现矿岩的碎裂和分离,具有  安全性好、无碎石飞散及使用灵活等优点,但其运  行成本较高、破岩效率较低,且机械驱动消耗燃油, 并产生尾气排放,不利于环境保护。

液态气体破岩技术是一种新型矿山开采破岩 技术,其采用纯液氧或液态氮氧混合体,经物理相 变气化膨胀做功破岩,具有较高的破岩效率和破岩 效果。液态气体破岩技术相比炸药爆破技术,产生 的次生有害效应更小;相比机械破岩技术,破岩效 率更高、成本更低;破岩后不产生有毒有害污染物, 显著降低了对周边环境的影响,逐渐被更多的水泥 矿山企业研究和利用。

2 液态气体破岩技术基本原理

液态气体破岩技术是利用特定条件,激发液态 气体瞬间气化膨胀产生相变,气化过程产生高压载 荷并对外做功,从而使岩石破裂、破碎和分离。液 态气体破岩系统主要由液态气体、激发器、炮孔内 的储能筒、发火元件、电线网路等组成。其中,液态气 体多为纯液氧或按一定比例混合的液态氮氧。在常温常压条件下,液氧(沸点-183℃、密度1.14g/cm³) 与液氮(沸点-196℃,密度0.81g/cm³)相变后,其体 积膨胀可达600~800倍以上。激发器提供电压电 流信号,用以激发安装在炮孔内储能筒中的发火元 件;炮孔内的储能筒用于承载液态气体,由可燃卷 纸吸收剂、充液管、排气管、柔性外壳和管口密封件 等组成,其结构如图1所示。发火元件安装在储能 筒内,当其接收到激发信号后,点燃可燃卷纸并形 成燃烧波阵面。在液氧的助燃下,燃烧波迅速沿筒 内传播,产生剧烈燃烧,释放大量的热量,使液态气 体瞬间相变膨胀,产生高压荷载,作用于炮孔外围 岩石,使外围岩石破裂、破碎并伴随抛掷现象,从而 实现破岩目标。

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