CN104984807A - 一种用于连续放电破碎矿石的装置及其破碎矿石的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于连续放电破碎矿石的装置及其破碎矿石的方法，高压放电电极部分伸入去离子水容器内，两者间设有绝缘套，去离子水容器内装有去离子水，且去离子水容器中部固定低压放电电极，低压放电电极上设有容腔，容腔底面开设筛孔，高压放电电极伸入部分对准低压放电电极上的容腔,高压放电电极上端连接电机的转动轴。本发明的有益效果：能够实现连续放电破碎矿石，克服了电极放电存在放电死角的问题，提高矿石的电破碎效率，减少后续处理矿石的工程难度。
Description
技术领域
本发明涉及一种既能实现矿石连续破碎，得到一定粒径矿石又能克服高低压放电电极放电死角的装置和破碎矿石的方法。
背景技术
脉冲放电破碎矿石是过去几十年发展起来的一种破碎新技术，利用脉冲放电产生的冲击波、射流或等离子体通道的力学效应对矿石产生破坏作用，破碎的过程无飞石、无有毒有害物质产生、放电过程易于控制。在利用放电对矿石进行破碎时，组成矿石的矿粒在电导率和介电常数上存在差异，能够使金属微粒更容易暴露出来，提高选矿的效率，减少硫酸、氰化氢等有害化学物质的使用，近年来该技术受到了日益广泛的关注。
传统的高压脉冲放电破碎矿石是批处理式。其典型的放电结构是针—筒结构，将矿石放置于高低压电极之间，矿石发生破碎，在若干次放电后，将破碎的矿石从放电腔中倾出，过筛后得到一定粒径的矿石（Kovalchuk, B., A. Kharlov, et al. (2010), High-voltage pulsed generator for dynamic fragmentation of rocks, Review of Scientific Instruments）。这种方法存在的缺陷是：一是操作不能够连续，二是破碎的粒径不容易控制，破碎后的矿石需要过筛，未能达到破碎粒径的矿石需要返回放电腔重新进行破碎。
发明内容
本发明针对以上问题，提供一种既能实现矿石连续破碎，得到一定破碎粒径的矿石又能克服高低压放电存在放电死角的装置和破碎矿石的方法。
一种用于连续放电破碎矿石的装置，包括高压脉冲电源、高压放电电极、脉冲传输线、低压放电电极、去离子水容器、矿液分离装置、水循环处理单元和电机，高压放电电极部分伸入去离子水容器内，两者间设有绝缘套，去离子水容器内装有去离子水，且去离子水容器中部固定低压放电电极，低压放电电极上设有容腔，容腔底面开设筛孔，高压放电电极伸入部分对准低压放电电极上的容腔,高压放电电极上端连接电机的转动轴，两者之间设有绝缘盖，高压放电电极通过旋转电接触装置电连接脉冲传输线输出端的高压缆芯，脉冲传输线输入端的高压缆芯连接高压脉冲电源的高压输出端；低压放电电极通过去离子水容器电连接脉冲传输线输出端的低压缆皮，脉冲传输线输入端的低压缆皮连接高压脉冲电源的低压输出端；去离子水容器底面侧壁连接泵一，泵一连接矿液分离装置，矿液分离装置分别连接矿石收集器和水循环处理单元，水循环处理单元再通过泵二连接到去离子水容器内。
进一步的，高压放电电极与去离子水容器间设有绝缘套，绝缘套将高压放电电极中间部位包裹，绝缘套插在去离子水容器上，绝缘套部分伸入去离子水容器内；高压放电电极上端与电机的转动轴间设有绝缘盖，绝缘盖与高压放电电极上端固定，旋转电接触装置设在绝缘盖与绝缘套之间，且与脉冲传输线输出端的高压缆芯间设有连接件。
进一步的，绝缘套外壁上设有限位台阶，限位台阶覆盖在去离子水容器上，两者间接触面光滑。
进一步的，去离子水容器内壁上设有固定低压放电电极的支撑台阶，且低压放电电极的容腔底面朝下，容腔开口朝上。
进一步的，高压放电电极伸入部分在容腔开口附近。
进一步的，去离子水容器还连接去离子水补充单元。
进一步的，去离子水容器为金属容器,去离子水容器承受各部件重量，内部盛有去离子水，去离子水容器与低压放电电极固定并且电连接，高压放电电极和低压放电电极组成的放电腔被去离子水淹没，去离子水容器内的底面为一倾斜面，倾斜面最低端处去离子水容器壁上连接泵一，去离子水容器底部连接接地。
进一步的，去离子水容器上设有矿石入口，矿石传送机构经矿石入口，进入到去离子水容器内，且矿石传送机构出矿口对准低压放电电极的容腔开口。
进一步的，低压放电电极上设有容腔，容腔为半球形。
一种连续放电破碎矿石的装置用于破碎矿石的方法，矿石由矿石传送机构传送至低压放电电极上的容腔内，并被去离子水浸没，高压放电电极和低压放电电极组成的放电腔室，高压脉冲电源产生高压短脉冲，经脉冲传输线传输至高压放电电极，引起高压放电电极和低压放电电极放电，使矿石被电破碎成细小粒径的矿粒，电机在高压放电电极在放电的同时带动其旋转，使高、低压放电电极之间的放电更为均匀，克服了放电死角，破碎后矿石经低压放电电极上的筛孔而落到去离子水容器下层中，去离子水容器底部为斜面，设有倾角，矿石向倾角底部一侧聚集，经出水管和泵一进入到矿液分离装置，分离出的破碎后矿石进入矿石收集器中，分离出的水进入水处理单元，经水处理单元处理后水的电导率降低，经泵二进入去离子水容器进一步利用。
本发明的有益效果在于：一是能够提高矿石的电破碎效率，减少后续处理矿石的工程难度，节约用水，降低生产成本；二是能够直接筛选得到符合粒径要求的矿石；三是高压电极在电机的带动下旋转，使高压电极和低压电极之间的放电更为均匀，克服了放电存在死角的问题。
附图说明
附图1是用于连续放电破碎矿石的装置的结构示意图。
附图2是等离子通道在矿石中发展的示意图。
附图3是等离子通道破碎矿石的示意图。
附图4是装置的电路示意图。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步说明：
实施例1，结合附图1-4，
一种用于连续放电破碎矿石的装置，包括高压脉冲电源17、高压放电电极1、脉冲传输线14、低压放电电极5、去离子水容器7、矿液分离装置21、水循环处理单元20和电机10，高压放电电极1部分伸入去离子水容器内7，两者间设有绝缘套26，去离子水容器7内装有去离子水4，且去离子水容器7中部固定低压放电电极5，低压放电电极5上设有容腔，容腔底面开设筛孔，高压放电电极1伸入部分对准低压放电电极5上的容腔,高压放电电极1上端连接电机10的转动轴，两者之间设有绝缘盖9，高压放电电极1通过旋转电接触装置11电连接脉冲传输线14输出端的高压缆芯，脉冲传输线14输入端的高压缆芯连接高压脉冲电源17的高压输出端15；低压放电电极5通过去离子水容器7电连接脉冲传输线14输出端的低压缆皮，脉冲传输线14输入端的低压缆皮连接高压脉冲电源17的低压输出端16；去离子水容器7底面侧壁连接泵一23，泵一23连接矿液分离装置21，矿液分离装置21分别连接矿石收集器22和水循环处理单元20，水循环处理单元20再通过泵二19连接到去离子水容器7内。
一种用于连续放电破碎矿石的装置，高压放电电极1与去离子水容器7间设有绝缘套26，绝缘套26将高压放电电极1中间部位包裹，绝缘套26插在去离子水容器7上，绝缘套26部分伸入去离子水容器7内；高压放电电极1上端与电机10的转动轴间设有绝缘盖9，绝缘盖9与高压放电电极1上端固定，旋转电接触装置11设在绝缘盖9与绝缘套26之间，且与脉冲传输线14输出端的高压缆芯间设有连接件13。
一种用于连续放电破碎矿石的装置，绝缘套26外壁上设有限位台阶12，限位台阶12覆盖在去离子水容器7上，两者间接触面光滑。
一种用于连续放电破碎矿石的装置，去离子水容器7内壁上设有固定低压放电电极5的支撑台阶6，且低压放电电极5的容腔底面朝下，容腔开口朝上。
一种用于连续放电破碎矿石的装置，高压放电电极1伸入部分在容腔开口附近。
一种用于连续放电破碎矿石的装置，去离子水容器7还连接去离子水补充单元18。
一种用于连续放电破碎矿石的装置，去离子水容器7为金属容器,去离子水容器7承受各部件重量，内部盛有去离子水4，去离子水容器7与低压放电电极5固定并且电连接，高压放电电极1和低压放电电极5组成的放电腔被去离子水4淹没，去离子水容器7内的底面8为一倾斜面，倾斜面最低端处去离子水容器壁7上连接泵一23，去离子水容器7底部8连接接地。
一种用于连续放电破碎矿石的装置，去离子水容器7上设有矿石入口，矿石传送机构25经矿石入口，进入到去离子水容器7内，且矿石传送机构25出矿口对准低压放电电极5的容腔开口。
一种用于连续放电破碎矿石的装置，低压放电电极5上设有容腔，容腔为半球形。
一种用于连续放电破碎矿石的装置，去离子水容器7壁上设有出水管24连接泵一23，泵一23连接矿液分离装置21的进液端，矿液分离装置21的出水端连接水循环处理单元20的进水端，水循环处理单元20的出水端通过泵二19与去离子水容器7连接，矿液分离装置21的出料端与矿石收集器22的进料端连接。
一种用于连续放电破碎矿石的装置，高压放电电极1放电端为单头电极结构、双头电极结构、三头电极结构以及多头电极结构。
一种用于连续放电破碎矿石的装置，将矿石3放置在高压放电电极1和低压放电电极5之间，并将矿石3浸没在去离子水4中，当在高压放电电极1和低压放电电极5之间施加高压短脉冲后，高压放电电极1和低压放电电极5之间发生放电，矿石3被电击穿，并形成等离子体通道2，电路中后续能量继续注入到等离子体通道2中，离子体通道2受热膨胀，对周围的矿体产生应力破坏，当超过矿石3的应力强度时，矿石3发生破碎。
一种用于连续放电破碎矿石的装置，高压放电电极1和低压放电电极5是放电机构，高压放电电极1和低压放电电极5组成的放电腔被去离子水4淹没，待破碎的矿石3由进料装置25进入高压电极1和低压放电电极5组成的放电腔中，破碎后的矿石颗粒经低压放电腔室上的筛孔落入去离子水容器7中。
一种用于连续放电破碎矿石的装置，去离子水容器7底部的下端口与出水管24的进水口连接，出水管24的出水口与泵一23的进水口连接，泵一23的出水口与矿液分离装置21的进液端连接，矿液分离单元21的出水端与水处理单元20的进水端连接，矿液分离单元21的出料端与矿石收集器22连接，水处理单元20的出水端与泵二19的进水口连接，泵二19的出水口与去离子水容器7连接，去离子水补水装置18的出水口也与去离子水容器7连接。
一种用于连续放电破碎矿石的装置，高压脉冲电源17为短脉冲发生装置，初级脉冲电源给初级脉冲电容充电，二极管D和电阻R为晶闸管Th的保护电路，当达到充电电压后，晶闸管Th触发导通，产生的电流经变压器Tr耦合到次级回路上，次级回路上产生的高压给高压充电电容Th充电，到达到一定值时，火花开关S发生击穿，产生的高压短脉冲经脉冲传输线L传输至负载F上。对本例来讲，负载F为放电腔室。
一种用于连续放电破碎矿石的装置，高压脉冲电源17产生高压短脉冲，经脉冲传输线14传输至高压放电电极1和低压放电电极5上，引起高压放电电极1和低压放电电极5之间的放电，高压电极1和电压电极5之间的矿石3发生电击穿，大颗粒的矿石3被粉碎为细小颗粒的矿石，当粒径小于低压放电电极5腔壁上的筛孔时，颗粒在重力的作用下会通过筛孔进入去离子容器7中，大颗粒的矿石3会留在放电腔中直至破碎为符合更小的粒径的颗粒，大颗粒的矿石3可以通过输料装置经进料口25进入到高压放电电极1和低压放电电极5组成的放电腔中，在重复脉冲的作用下，可以实现对矿石3的连续破碎。
一种用于连续放电破碎矿石的装置，在电机10的带动下，高压放电电极1在边放电的过程边旋转。其好处是：能够有效地避免放电死角，使矿石能够更均匀地破碎。在优选的方案中，采用多头电极，能够进一步改善放电的均匀行，避免电极的不均匀烧蚀，提高放电电极的使用寿命。
一种用于连续放电破碎矿石的装置，进入去离子水容器7的细小颗粒会在重力的作用下进一步降落在去离子水容器7的底部，去离子水容器7的底部是倾斜的，这样有利于收集细小的矿物，在泵一23的作用下，破碎的细小颗粒矿物和部分去离子水经泵一后输送至矿液分离装置21，矿液分离装置21能够将矿物颗粒和去离子水4分离开来，分离出的矿物颗粒经出渣口进入到矿石收集器22中，分离出的去离子水进入到水处理单元20中，水处理单元20经过过滤、离子交换等处理后，能够将去离子水中电导率进一步降低，出水经泵二19提升至去离子容器7中，从而实现去离子水的循环使用，去离子水在使用的过程中会有一定的损耗，如矿物颗粒会带出一部分的水，通过去离子水补水装置18将洁净的去离子水补充至去离子水容器7中。
一种连续放电破碎矿石的装置用于破碎矿石的方法，矿石3由矿石传送机构25传送至低压放电电极5上的容腔内，并被去离子水4浸没，高压放电电极1和低压放电电极5组成的放电腔室，高压脉冲电源17产生高压短脉冲，经脉冲传输线14传输至高压放电电极1，引起高压放电电极1和低压放电电极5放电，使矿石3被电破碎成细小粒径的矿粒，电机10在高压放电电极1在放电的同时带动其旋转，使高、低压放电电极之间的放电更为均匀，克服了放电死角，破碎后矿石经低压放电电极5上的筛孔而落到去离子水容器7下层中，去离子水容器7底部为斜面，设有倾角，矿石向倾角底部一侧聚集，经出水管24和泵一23进入到矿液分离装置21，分离出的破碎后矿石进入矿石收集器22中，分离出的水进入水处理单元20，经水处理单元20处理后水的电导率降低，经泵二19进入去离子水容器7进一步利用。
虽然本发明已通过参考优选的实施例进行了描述，但是，本领域普通技术人员应当了解，可以不限于上述实施例的描述，在权利要求书的范围内，可作出形式和细节上的各种变化。
Claims (10)
1.一种用于连续放电破碎矿石的装置，包括高压脉冲电源、高压放电电极、脉冲传输线、低压放电电极、去离子水容器、矿液分离装置、水循环处理单元和电机，其特征在于：高压放电电极部分伸入去离子水容器内，两者间设有绝缘套，去离子水容器内装有去离子水，且去离子水容器中部固定低压放电电极，低压放电电极上设有容腔，容腔底面开设筛孔，高压放电电极伸入部分对准低压放电电极上的容腔,高压放电电极上端连接电机的转动轴，两者之间设有绝缘盖，高压放电电极通过旋转电接触装置电连接脉冲传输线输出端的高压缆芯，脉冲传输线输入端的高压缆芯连接高压脉冲电源的高压输出端；低压放电电极通过去离子水容器电连接脉冲传输线输出端的低压缆皮，脉冲传输线输入端的低压缆皮连接高压脉冲电源的低压输出端；去离子水容器底面侧壁连接泵一，泵一连接矿液分离装置，矿液分离装置分别连接矿石收集器和水循环处理单元，水循环处理单元再通过泵二连接到去离子水容器内。
2.根据权利要求1所述的用于连续放电破碎矿石的装置，其特征在于：高压放电电极与去离子水容器间设有绝缘套，绝缘套将高压放电电极中间部位包裹，绝缘套插在去离子水容器上，绝缘套部分伸入去离子水容器内；高压放电电极上端与电机的转动轴间设有绝缘盖，绝缘盖与高压放电电极上端固定，旋转电接触装置设在绝缘盖与绝缘套之间，且与脉冲传输线输出端的高压缆芯间设有连接件。
3.根据权利要求2所述的用于连续放电破碎矿石的装置，其特征在于：绝缘套外壁上设有限位台阶，限位台阶覆盖在去离子水容器上，两者间接触面光滑。
4.根据权利要求1所述的用于连续放电破碎矿石的装置，其特征在于：去离子水容器内壁上设有固定低压放电电极的支撑台阶，且低压放电电极的容腔底面朝下，容腔开口朝上。
5.根据权利要求1所述的用于连续放电破碎矿石的装置，其特征在于：高压放电电极伸入部分在容腔开口附近。
6.根据权利要求1所述的用于连续放电破碎矿石的装置，其特征在于：去离子水容器还连接去离子水补充单元。
7.根据权利要求1所述的用于连续放电破碎矿石的装置，其特征在于：去离子水容器为金属容器且安全接地,去离子水容器承受各部件重量，内部盛有去离子水，去离子水容器与低压放电电极固定并且电连接，高压放电电极和低压放电电极组成的放电腔被去离子水淹没，去离子水容器内的底面为一倾斜面，倾斜面最低端处去离子水容器壁上连接泵一，去离子水容器底部连接接地。
8.根据权利要求1所述的用于连续放电破碎矿石的装置，其特征在于：去离子水容器上设有矿石入口，矿石传送机构经矿石入口，进入到去离子水容器内，且矿石传送机构出矿口对准低压放电电极的容腔开口。
9.根据权利要求1所述的用于连续放电破碎矿石的装置，其特征在于：低压放电电极上设有容腔，容腔为半球形。
10.一种连续放电破碎矿石的装置用于破碎矿石的方法，其特征在于：矿石由矿石传送机构传送至低压放电电极上的容腔内，并被去离子水浸没，高压放电电极和低压放电电极组成的放电腔室，高压脉冲电源产生高压短脉冲，经脉冲传输线传输至高压放电电极，引起高压放电电极和低压放电电极放电，使矿石被电破碎成细小粒径的矿粒，电机在高压放电电极在放电的同时带动其旋转，使高、低压放电电极之间的放电更为均匀，克服了放电死角，破碎后矿石经低压放电电极上的筛孔而落到去离子水容器下层中，去离子水容器底部为斜面，设有倾角，矿石向倾角底部一侧聚集，经出水管和泵一进入到矿液分离装置，分离出的破碎后矿石进入矿石收集器中，分离出的水进入水处理单元，经水处理单元处理后水的电导率降低，经泵二进入去离子水容器进一步利用。
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