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矿石二次破碎方法的探究
来源：盛科仪器 | 作者：盛科仪器 | 时间：2014-12-05
几个矿山普遍掌握的最成熟的技术，操作都很规范，爆破量大，工人都认同此法，道缺点是打眼作业量大，工人作业环境恶劣，每次放炮时，周围大型设备必须避炮，采矿效率受影响。为了有效控制安全距离，矿山在联办矿的张沟、夹沟采场以及夏侯破碎场做过长期试验和研究，得到几点经验。（l）正确选择最小抵抗线。飞石是向最小抵抗线方向抛出，相反方向是安全的。所以，最匀、抵抗线设计在无设备的方向，保证了爆破的安全。（2）超深打眼。超深打眼，少装药，控制药包位于大块的中心以下，以地面为最小抵抗线，碎石向地面抛，上空和四周便无飞石。（3）控制装药量。孔深为大块的0.50.6倍，控制装药量，装药按松动爆破的单耗量计算。Q<0.sgW3式中Q―岩石炸药装药量，kg；g―露天松动爆破单耗，kg/cm；W―最小抵抗线，m.此法需堵塞坚实。爆破后，大块被震出两、三道裂缝，用电铲采装时便可破成几块。（4）覆盖措施。如果在20m以内有设备，W和Q无确实把握，在碎石可能飞出部位盖以草袋或沙袋，亦可防止飞石抛出。经过此4种方法的全方位控制，确实有效地控制了安全距离。
由于最小抵抗线的方向、长度以及每孔装药量都需要计算，技术和责任心均要求较高。目前矿山真正理解和掌握此方法的还局限于部分技术员之间，还需要做大量的推广普及工作。水封爆破为了消除炮烟和空气冲击波的影响，在洛阳铝矿曾实验过水封爆破，即在不合格的大块上钻出占厚度1/3的炮孔，炮孔中装入包在聚乙烯套中的小袋炸药，孔内注水，通过导爆管、雷管起爆。炸药爆炸产生的爆轰波在药包与水的界面上转变为冲击波，使大块震碎，这时冲击波的作用面积是不加水时的作用面积的几十倍。水封爆破应注意：最小抵抗线一定小于炮眼孔深；最大装药量每立方米不应超过20359.经过实验，凿岩量减少，碎石飞散量和炮烟也明显减少，劳动条件得到改善，但因操作复杂烦。未能在矿山得到推广。劈石器破碎钻孔不超过厚度的1/2，孔内注水，孔口插入类似铁漏子形状的劈石器，而后，盖上防止劈石器飞出的旧破碎机皮带，最后引爆。它是水封爆破的进一步改良，将孔中药包移至壁石器的膛体中，上有铁盖封口，下有漏口通过水传递爆压。
实验时，每孔的装药量为8209，破碎效果良好，而且噪音小，无飞石，但仍然需要打眼。对于矿石大堆、破碎厂房等处的大块，由于处理的次数、数量远比采场少，用大型的压风机和风钻进行作业，浪费非常大；同时劈石器与炮孔的匹配，即塞孔的紧密性，也是很关键的。如何引进小型、高效、机动灵活的凿孔和给风供气设备，将是工作的重点。静态爆破静态爆破即利用金属燃烧剂和利用静态剂破碎。金属燃烧剂是金属氧化剂与金属还原剂按一定比例配成的混合物，它在炮孔中发生化学反应，释放出气态生成物和热量，在气态产物膨胀应力和热应力的共同作用下，大块出现裂缝，孔间裂缝贯穿使大块分离。与此类似的静爆剂是以特殊硅‘酸盐、氧化钙为主要成分配以有机、无机添加剂制成的粉状混合料。当与适量水渗合后，氧化钙生成氢氧化钙，单位重量的体积增加49.5%，产生体积膨胀，同时，释放大量热能，在膨胀压力与温度综合作用下使大块拉裂。静态爆破曾经多次成功的使用过，在总厂处理厂房基础时也多次应用，爆破效果非常好。由于药剂的配制、添装以及堵塞要求都很高，且小批量使用成本太高，故在矿山还未普遍使用。机械破碎法机械法破碎大块在洛阳铝矿、宜阳石灰石矿进行了多次长期实验，虽屡遭失败，却也取得了很多有益的经验，明确了攻关方向。重力锤和风动碎石锤都曾经在宜阳矿和洛阳矿的采场使用，但因设备的可靠性以及铝矿石特有的韧性等难题未能解决，破碎效果一直不理想，最后不得不放弃。而在破碎大仓口使用的风动碎石机，却一直坚守在宜阳矿，为矿山忠实地服务着。
经过研究证明，要想成功地破碎具有一定块度和机械性能的大块，冲击器的单次冲击功必须高于某一临界值，否则能耗将大大增加，甚至达到几十倍。单次冲击功只有从冲击器的速度和重量或间接重量上来获取，靠冲击器的速度来增加冲击负荷，岩石在被冲击工具撞击的部位发生破碎，此部位的接触压力很大，而被破碎岩石粒度不大。所以，应主要立足从冲击器的直接重量和间接重量获得冲击功，间接重量即压缩空气、高强液压所传递的压力。机械破碎最原始、最简单的方法为重力法破碎大块。洛阳铝矿曾经利用小铲进行改造，将四、五吨的铁球提起数米高，然后自由落到大块上进行破碎。重锤法对于大块呈圆形或锤形时，常发生空击现象，即下落重锤的命中率不高，如果要提高命中率，最好把大块相互紧靠地堆放在一起。但此法的缺点是增加冲击功只能通过增加重锤的重量来实现，势必降低设备的灵活性。所以，应另考虑间接重力，即利用压缩空气以及高压液体来传递压力和能量，使之转化为活塞冲击器的冲击功，达到破碎大块的目的。
由于我们的电气技术、液压技术不过关，此实验未能成功。如何进一步改进设备性能，合理有效增大风力匹配将是矿山的期盼。热和电破碎法除了上述两类破碎方法外，还有热法和电法两类破碎大块的方法。此类方法的原理是大块的局部在火焰、电磁热能、红外线等的作用下，热量不断聚集积累，使局部温度迅速升高，并且体积急骤膨胀，为克服周围较冷部位的内部反作用力，而使大块内部产生拉应力，当拉应力超过了矿石强度极限时，大块便碎成几块。铝土矿矿石硬度系数为8一14，是中硬和硬矿石，火焰喷射法更适用于硬和坚硬矿石，因而体现不出其优越性。又因矿石不具有电磁性，工频电流法也不合适。但电法的辐射法，即表外红外线法却可一试。一台手工操作的红外线发生器功率在15一20kw，破矿效率4一5m3/h，最适宜的块度为1一1.3m3，体积再大就需多增加发生器。由于这种方法操作简单可靠，无飞石无烟尘，可以考虑在破碎车间配备使用。5二次破碎方法的应用范围综上所述，对大块进行二次破碎时要根据岩性及地点来确不同的破碎方法。当周围环境要求较高时，如离作业车辆及设备距离不远的矿石大堆、从破碎机刚吊出的大块所堆放的破碎车间等，二次破碎可选用聚能爆破法、劈石器和严格控制下的炮眼装药法以及水封爆破。当周围环境要求非常高时，如大块卡堵在破碎机中，周围又有建筑物、人流、车流较多的环境下，人员及打孔设备能够介入时，应首选静态爆破法；人员及打孔设备介入困难时，聚能爆破将是最理想的。专用的红外线发生器，国内厂家一旦有成熟的技术，并正规生产时，破碎车间工人将彻底告别震耳的炮声和久久难散去的粉尘和炮烟。
由于最小抵抗线的方向、长度以及每孔装药量都需要计算，技术和责任心均要求较高。目前矿山真正理解和掌握此方法的还局限于部分技术员之间，还需要做大量的推广普及工作。水封爆破为了消除炮烟和空气冲击波的影响，在洛阳铝矿曾实验过水封爆破，即在不合格的大块上钻出占厚度1/3的炮孔，炮孔中装入包在聚乙烯套中的小袋炸药，孔内注水，通过导爆管、雷管起爆。炸药爆炸产生的爆轰波在药包与水的界面上转变为冲击波，使大块震碎，这时冲击波的作用面积是不加水时的作用面积的几十倍。水封爆破应注意：最小抵抗线一定小于炮眼孔深；最大装药量每立方米不应超过20359.经过实验，凿岩量减少，碎石飞散量和炮烟也明显减少，劳动条件得到改善，但因操作复杂烦。未能在矿山得到推广。劈石器破碎钻孔不超过厚度的1/2，孔内注水，孔口插入类似铁漏子形状的劈石器，而后，盖上防止劈石器飞出的旧破碎机皮带，最后引爆。它是水封爆破的进一步改良，将孔中药包移至壁石器的膛体中，上有铁盖封口，下有漏口通过水传递爆压。
实验时，每孔的装药量为8209，破碎效果良好，而且噪音小，无飞石，但仍然需要打眼。对于矿石大堆、破碎厂房等处的大块，由于处理的次数、数量远比采场少，用大型的压风机和风钻进行作业，浪费非常大；同时劈石器与炮孔的匹配，即塞孔的紧密性，也是很关键的。如何引进小型、高效、机动灵活的凿孔和给风供气设备，将是工作的重点。静态爆破静态爆破即利用金属燃烧剂和利用静态剂破碎。金属燃烧剂是金属氧化剂与金属还原剂按一定比例配成的混合物，它在炮孔中发生化学反应，释放出气态生成物和热量，在气态产物膨胀应力和热应力的共同作用下，大块出现裂缝，孔间裂缝贯穿使大块分离。与此类似的静爆剂是以特殊硅‘酸盐、氧化钙为主要成分配以有机、无机添加剂制成的粉状混合料。当与适量水渗合后，氧化钙生成氢氧化钙，单位重量的体积增加49.5%，产生体积膨胀，同时，释放大量热能，在膨胀压力与温度综合作用下使大块拉裂。静态爆破曾经多次成功的使用过，在总厂处理厂房基础时也多次应用，爆破效果非常好。由于药剂的配制、添装以及堵塞要求都很高，且小批量使用成本太高，故在矿山还未普遍使用。机械破碎法机械法破碎大块在洛阳铝矿、宜阳石灰石矿进行了多次长期实验，虽屡遭失败，却也取得了很多有益的经验，明确了攻关方向。重力锤和风动碎石锤都曾经在宜阳矿和洛阳矿的采场使用，但因设备的可靠性以及铝矿石特有的韧性等难题未能解决，破碎效果一直不理想，最后不得不放弃。而在破碎大仓口使用的风动碎石机，却一直坚守在宜阳矿，为矿山忠实地服务着。
经过研究证明，要想成功地破碎具有一定块度和机械性能的大块，冲击器的单次冲击功必须高于某一临界值，否则能耗将大大增加，甚至达到几十倍。单次冲击功只有从冲击器的速度和重量或间接重量上来获取，靠冲击器的速度来增加冲击负荷，岩石在被冲击工具撞击的部位发生破碎，此部位的接触压力很大，而被破碎岩石粒度不大。所以，应主要立足从冲击器的直接重量和间接重量获得冲击功，间接重量即压缩空气、高强液压所传递的压力。机械破碎最原始、最简单的方法为重力法破碎大块。洛阳铝矿曾经利用小铲进行改造，将四、五吨的铁球提起数米高，然后自由落到大块上进行破碎。重锤法对于大块呈圆形或锤形时，常发生空击现象，即下落重锤的命中率不高，如果要提高命中率，最好把大块相互紧靠地堆放在一起。但此法的缺点是增加冲击功只能通过增加重锤的重量来实现，势必降低设备的灵活性。所以，应另考虑间接重力，即利用压缩空气以及高压液体来传递压力和能量，使之转化为活塞冲击器的冲击功，达到破碎大块的目的。
由于我们的电气技术、液压技术不过关，此实验未能成功。如何进一步改进设备性能，合理有效增大风力匹配将是矿山的期盼。热和电破碎法除了上述两类破碎方法外，还有热法和电法两类破碎大块的方法。此类方法的原理是大块的局部在火焰、电磁热能、红外线等的作用下，热量不断聚集积累，使局部温度迅速升高，并且体积急骤膨胀，为克服周围较冷部位的内部反作用力，而使大块内部产生拉应力，当拉应力超过了矿石强度极限时，大块便碎成几块。铝土矿矿石硬度系数为8一14，是中硬和硬矿石，火焰喷射法更适用于硬和坚硬矿石，因而体现不出其优越性。又因矿石不具有电磁性，工频电流法也不合适。但电法的辐射法，即表外红外线法却可一试。一台手工操作的红外线发生器功率在15一20kw，破矿效率4一5m3/h，最适宜的块度为1一1.3m3，体积再大就需多增加发生器。由于这种方法操作简单可靠，无飞石无烟尘，可以考虑在破碎车间配备使用。5二次破碎方法的应用范围综上所述，对大块进行二次破碎时要根据岩性及地点来确不同的破碎方法。当周围环境要求较高时，如离作业车辆及设备距离不远的矿石大堆、从破碎机刚吊出的大块所堆放的破碎车间等，二次破碎可选用聚能爆破法、劈石器和严格控制下的炮眼装药法以及水封爆破。当周围环境要求非常高时，如大块卡堵在破碎机中，周围又有建筑物、人流、车流较多的环境下，人员及打孔设备能够介入时，应首选静态爆破法；人员及打孔设备介入困难时，聚能爆破将是最理想的。专用的红外线发生器，国内厂家一旦有成熟的技术，并正规生产时，破碎车间工人将彻底告别震耳的炮声和久久难散去的粉尘和炮烟。