CN106334615A - 一种液态co2制备水泥粉体的方法 - Google Patents

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李世海
范永波
乔继延
段文杰
冯春
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China Science Qianyan (Shenzhen) Engineering Science Development Co., Ltd.
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02CCRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C19/00Other disintegrating devices or methods
    • B02C19/18Use of auxiliary physical effects, e.g. ultrasonics, irradiation, for disintegrating

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Abstract

本发明提供了一种液态CO2制备水泥粉体的方法,包括如下步骤:a)将块状石灰石放入爆破筒内;b)向所述爆破筒内充入液态CO2,使所述石灰石浸入液态CO2达到饱和渗透;c)将所述爆破筒放于土坑中,并填土压实;d)引爆所述爆破筒。采用本发明的方法得到的石灰石粉体的粒径指标满足要求,该方法省去现有常规方法中常规研磨过程,工序简单且爆破筒可重复利用,且液态CO2价格便宜,是一种低成本、高效率方法。

Description

一种液态CO2制备水泥粉体的方法
技术领域
本发明具体涉及一种应用液态CO2制备水泥粉体的方法。
背景技术
水泥的生产过程包括“两磨一烧”,即“矿石破碎—矿石粉磨—煅烧—熟料粉磨”等多道工序,水泥生料、熟料的粉磨是水泥生产过程中的两个重要环节。石灰石是水泥生产的主要原材料,矿石破碎主要是通过破碎机破碎或锤击将大块石灰石变成碎块。而后通过矿石粉磨,将石灰石碎块磨得更细,以保证高质量的混合,熟料粉磨过程是指熟料与石膏或其它添加剂一同被磨成细粉。根据水泥行业协会统计数据,水泥的综合电耗中有60~70%用于粉磨,而其中的97%又做了无用功,能量利用率极低。辊压机的应用,使粉磨系统效率提高了40%以上,同时生产效率也提高了30%~50%。虽然效率比以往有所提高,但是水泥行业粉磨能耗比重增大,能量利用率仍没有较大改变。第一代粉碎技术,以传统的球磨机为主,粉碎效率仅为2%~5%。85%以上的能量以热能形式耗散,而没有真正用于粉碎物料上;第二代粉碎技术,辊压机和立磨。在粉碎过程中,物料几乎不产生动能和热能的转换,提高了输入能量的利用率。立式磨系统粉碎生料时,单位粉碎电耗为球磨的75%~90%;第三代粉碎技术,筒辊磨被誉为继辊压机、立磨之后发展起来的第三代粉碎技术。其特点是将球磨的作用和辊压机的优点融于一体,可大幅度提高粉碎效率但能量利用率仍没有较大改变。
另外,借助高压气体喷射于矿石表面产生的冲击破碎也是一种常用方法。高压气体爆破方法最早于60年代初期在美国等一些采矿业发达的国家开始研究应用的一种物理爆破方法,美国埃多克斯公司最先研制成功了液态CO2爆破筒。高压气体爆破与一般炸药爆破相比,气体缓慢膨胀、扩散,剪切效果平稳,对破碎多孔脆性介质较适合。高压气体的压力比炸药爆破的压力小,约黑火药1/3,硝铵炸药的1/6,高压气体爆破后,压力上升相对于炸药较为缓慢且高压时间持续时间较长,这对于通过高压促使岩石材料产生裂隙,有更为直接的作用。国内外学者开展了大量的试验工作。郭志兴(1994)利用液化的CO2作为传递爆炸威力的媒介,爆破前将液化的CO2充入爆破筒,工作时通过电极和加热元件将CO2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CO2通过爆破筒末端的气门释放出来,为被爆物提供气动力和推力,将被爆物体胀开。杜玉昆等(2012)开展了超临界CO2射流破岩试验研究,超临界CO2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CO2能有效降低破岩门限压力,导致岩石出现大体积破碎。
如图1所示,当温度高于31.04℃,压力高于7.38MPa,处于图1超临界态的液态CO2便具有了良好的溶解、渗透性;密度与液体相近,比一般气体大两个数量级;黏度近似等于气体的数值,扩散系数比液体大数百倍。
中国专利CN 204461254 U公开了一种二氧化碳爆破装置。具体为一种二氧化碳爆破筒。
上述高压液态CO2破岩装置,非常好地体现了液态CO2相变过程产生的瞬间体积膨胀进行破岩的特性,并取得了较好的效果。但要实现岩石的粉化,靠液态CO2气化后作用于岩石上是不够的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种工序简单、可重复利用、价格便宜且水泥粉体粒径指标满足要求的制备水泥粉体的方法。
为了解决上述问题,本发明提供一种液态CO2制备水泥粉体的方法,包括如下步骤:
a)将块状石灰石放入爆破筒内;
b)向所述爆破筒内充入液态CO2,使所述石灰石浸入液态CO2达到饱和渗透;
c)将所述爆破筒放于土坑中,并填土压实;
d)引爆所述爆破筒。
进一步,所述步骤b)具体为:
向所述爆破筒内充入液态CO2,压力设定为10Mpa,温度为-10°,使所述石灰石浸入液态CO2达到饱和渗透。
进一步,所述步骤c)具体为:
将所述爆破筒通过引线连接起爆控制器,然后放于土坑中,并填土压实。
相对于现有技术,本发明具有下列技术效果:
采用本发明的方法得到的石灰石粉体的粒径指标满足要求,该方法省去现有常规方法中常规研磨过程,工序简单且爆破筒可重复利用,且液态CO2价格便宜,是一种低成本、高效率方法。
附图说明
图1为二氧化碳三相图;
图2为爆破前块状石灰石的照片;
图3为爆破后的石灰石粉末的照片;
图4为石灰石粉末粒径分布曲线;
图5为石灰石粉末颗分曲线。
具体实施方式
下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
实施例一:
鉴于液态CO2有较好的渗透性和相变时较高的体积膨胀特性,本发明利用中国专利CN 204461254 U公开的二氧化碳爆破筒,提供一种液态CO2制备水泥粉体的方法,包括如下步骤:
a)将块状石灰石(如图2所示)放入爆破筒内;
b)向爆破筒内充入液态CO2,压力设定为10Mpa,温度为-10°,使石灰石浸入液态CO2达到饱和渗透;液态CO2极易渗入块状石灰石晶格内部;
c)将爆破筒通过引线连接起爆控制器,然后放于土坑中,并填土压实;
d)引爆所述爆破筒。
爆破结束后,块状石灰石被粉化,如图3所示。
由于液态CO2极易渗入块状石灰石晶格内部,而后通过加热器升温,瞬态高压击破防爆片,液态CO2在5-7ms内转化为气态CO2,体积会瞬间膨胀500-600倍,内含液态CO2的块状石灰石在较大的压力梯度作用下破碎为粉末状。与上述学者试验过程类似,本发明的区别在于将被爆物置于高压容器内部,利用液态CO2极易渗透和气化体积膨胀双重作用,在防爆片破开的瞬间,在较高的压力梯度作用下,渗入块状石灰石内部的液态CO2急剧膨胀,造成内含液态CO2的块状石灰石在较大的压力梯度作用下直接被粉化。
通过上述已开展的液态CO2进行石灰石粉体制备和激光粒度分析试验,将石灰石粉末放入水中进行分散,然后用滴管吸取5ml溶液,滴入激光粒度仪分散液中,试验测试颗粒尺寸分布曲线如图4所示。可看出,粒径集中分布于10-20μm区间。如图5所示,粒径低于35.6μm的占90%。该方法省去现有常规方法中的研磨过程,工序简单且爆破筒可重复利用,加上液态CO2价格便宜,是一种低成本、高效率方法。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种液态CO2制备水泥粉体的方法,其特征在于,包括如下步骤:
a)将块状石灰石放入爆破筒内;
b)向所述爆破筒内充入液态CO2,使所述石灰石浸入液态CO2达到饱和渗透;
c)将所述爆破筒放于土坑中,并填土压实;
d)引爆所述爆破筒。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述步骤b)具体为:
向所述爆破筒内充入液态CO2,压力设定为10Mpa,温度为-10°,使所述石灰石浸入液态CO2达到饱和渗透。
3.如权利要求2所述的方法,其特征在于,所述步骤c)具体为:
将所述爆破筒通过引线连接起爆控制器,然后放于土坑中,并填土压实。
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