CN107244002B - 一种用于开采盐类矿的金刚石绳锯串珠 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于开采盐类矿的金刚石绳锯串珠，按重量百分比计，该金刚石绳锯串珠主要由下述组分制成：Fe粉15～20％、Cu粉40～60％、Ni粉6％～12％、CuSn合金粉10～16％、造孔剂5～8％、金刚石颗粒3～10％；其中，所述的造孔剂为Zn粉和/或NiC粉。与现有技术相比，采用本发明所述配方制成的金刚石绳锯串珠可以增加胎体内部空隙率，提高胎体的自锐性，并优化金刚石串珠溶屑空间及冷却效果，最终有效提高胎体的切割效率。
Description
技术领域
本发明涉及金刚石绳锯串珠，具体涉及一种用于开采盐类矿的金刚石绳锯串珠。
背景技术
现有盐类矿床除了富矿可露天直接开采外，贫矿通常采用水溶开采方法，一般采用坑道开挖硐室，以打眼、爆破的方式产生裂缝，浸泡溶解矿层中的盐，再通过管道与水泵抽到地面进行蒸发、提纯的开采方法，但此种方法效率低、危险性高且噪声大、成本高，难以适应可持续、低碳、环保的发展要求；特别是距离城镇较近时，每次爆破均相当于3级的地震，对附近居民的生活造成影响。
采用金刚石组锯工具开采盐类矿溶解裂缝的新施工方法，可以实现安全、环保、高效、低成本的开采方式，采用30米×40米或40米×50米的切割面积，可以大量减少巷道的数量，金刚石绳锯切割本身不产生振动，对矿体和矿区的稳定无任何影响。但由于开采的盐类矿床一般为可溶性盐类矿物系，主要有钾、钠的氯化物、稍酸盐、硫酸盐、硼酸盐和镁的硫酸盐等天然矿物，它们硬度低，研磨性弱，对现有金刚石绳锯串珠磨损很小，不利于金刚石的出刃及换层，严重影响金刚石绳锯在该类盐类矿床中的切割效率及施工进度，因此，需要开发一种适应该类盐类矿床开采需要的金刚石绳锯串珠。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种用于开采盐类矿的金刚石绳锯串珠，采用本发明所述配方制成的金刚石绳锯串珠可以增加胎体内部空隙率，提高胎体的自锐性，并优化金刚石串珠溶屑空间及冷却效果，最终有效提高胎体的切割效率。
本发明所述的用于开采盐类矿的金刚石绳锯串珠，按重量百分比计，该金刚石绳锯串珠主要由下述组分制成：
Fe粉15～20％、Cu粉40～60％、Ni粉6％～12％、CuSn合金粉10～16％、造孔剂5～8％、金刚石颗粒3～10％；其中，所述的造孔剂为Zn粉和/或NiC粉。
申请人在长期的试验中发现，通过在Fe-Cu胎体配方中增加Zn粉和/或NiC粉作为造孔剂，可以增加胎体内部空隙率，提高胎体的自锐性，并优化金刚石串珠溶屑空间及冷却效果，最终有效提高胎体的切割效率。
本发明所述技术方案中，作为造孔剂的Zn粉和NiC粉，优选它们的粒度为-150目；当造孔剂为Zn粉和NiC粉的组合时，Zn粉和NiC粉的重量比可以任意配比，但优选为1：1。
为了进一步提高金刚石绳锯串珠的切割效率，优选在制作金刚石绳锯串珠的原料中还包括0.2～1wt.％的稀土氧化物。所述的稀土氧化物具体可以是选自氧化镧、氧化铈和氧化镨中的一种或两种以上的组合，当稀土氧化物的选择为上述两种以上的组合时，优选它们在稀土氧化物的组成中为等量配比。
本发明所述技术方案中，各组分的重量百分比优选为：
Fe粉17～20％、Cu粉40～50％、Ni粉8％～10％、CuSn合金粉13～16％、造孔剂5～7％、金刚石颗粒3～5％、稀土氧化物0.5～1％。
各组分最佳的重量百分比为：
Fe粉18％、Cu粉46％、Ni粉10％、CuSn合金粉15％、造孔剂6.2％、金刚石颗粒4％、稀土氧化物0.8％。
本发明所述技术方案中，所述Fe粉、Cu粉、Ni粉和CuSn合金粉的选择与现有技术相同，具体的，Fe粉优选为还原铁粉，更优选粒度为100～300目的还原铁粉；Cu粉优选为电解铜粉，更优选粒度为150～300目的电解铜粉；Ni粉优选为羰基镍粉，更优选粒度为200～300目的羰基镍粉；CuSn合金粉优选为CuSn20合金粉，更优选粒度为100～200目的CuSn20合金粉。
本发明所述技术方案中，金刚石颗粒粒度的选择关系到金刚石的出刃及换层，申请人在试验的基础上得出，当金刚石颗粒由粒度25/30的金刚石颗粒和粒度30/40的金刚石颗粒组成，且其中粒度25/30的金刚石颗粒占20～30wt.％时能够进一步提高胎体的切割效率；更优选粒度25/30金刚石颗粒的破碎静压力大于33牛顿/粒，且标准Ti值高于80％，粒度30/40金刚石颗粒的破碎静压力大于31牛顿/粒，且标准Ti值高于82％。
本发明所述用于开采盐类矿的金刚石绳锯串珠按现有常规工艺进行制备。
与现有技术相比，采用本发明所述配方制成的金刚石绳锯串珠可以增加胎体内部空隙率，提高胎体的自锐性，并优化金刚石串珠溶屑空间及冷却效果，最终有效提高胎体的切割效率。
附图说明
图1为本发明实施例1烧结所得的金刚石绳锯串珠的电镜扫描图片；
图2为对比例1烧结所得的金刚石绳锯串珠的电镜扫描图片。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的详述,以更好地理解本发明的内容,但本发明并不限于以下实施例。
实施例1
1)按下述重量百分比称取各组分，备用；
还原铁粉(粒度100～200目)18％、电解铜粉(粒度150～200目)46％、羰基镍粉(粒度200～300目)10％、CuSn20合金粉(粒度100～200目)15％、造孔剂(由Zn粉和NiC粉按1：1的重量比组成，其中Zn粉的粒度150～200目，NiC粉的粒度150～200目)6.2％、金刚石颗粒(由粒度25/30的金刚石颗粒和粒度30/40的金刚石颗粒组成，其中粒度25/30的金刚石颗粒的破碎静压力为35±2牛顿/粒，标准Ti值为83±3％，粒度30/40的金刚石颗粒的破碎静压力为33±2牛顿/粒，标准Ti值为85±3％，粒度25/30的金刚石颗粒占金刚石颗粒总重量的20wt.％)4％、稀土氧化物(由氧化铈和氧化镨按1：1的重量比组成)0.8％；
2)将称取的各组分置于混料机中混合搅拌4小时，得到粉末混合物；
3)将所得粉末混合物装入冷压模具中，采用60吨冷压设备进行冷压成型，冷压压力为90MPa，保压3分钟，冷压完成后，出模，得到金刚石绳锯串珠冷压胚；
4)将所得金刚石绳锯串珠冷压胚放入烧结模具中，以25℃/分钟的升温速率升温至250℃，然后分段升温至最终烧结温度880℃，压力保持在30MPa，在此条件下保温保压烧结时间2小时，烧结完成后，冷却，出模，得到金刚石绳锯串珠，将所金刚石绳锯串珠取样进行电镜扫描，所得SEM图如图1所示；
5)将烧结后的金刚石绳锯串珠经过抛丸、开刃等常规后处理，检验合格后即得到成品。
对比例1
重复实施例1，不同的是：步骤1)中不含造孔剂。
对所得金刚石绳锯串珠取样进行电镜扫描，所得SEM图如图2所示。
对比图1和图2可知，在同样2000倍的放大率下，图1存在分布均匀的细小孔洞，利于金刚石的出刃；而图2的断口不存在额外的孔洞，为常规的断口结构。
实施例2
重复实施例1，不同的是：步骤1)中按以下配方称取各组分：
还原铁粉(粒度100～200目)20％、电解铜粉(粒度200～300目)40％、羰基镍粉(粒度200～250目)12％、CuSn20合金粉(粒度100～150目)10％、造孔剂(Zn粉，粒度150～200目)8％、金刚石颗粒(由粒度25/30的金刚石颗粒和粒度30/40的金刚石颗粒组成，其中粒度25/30的金刚石颗粒的破碎静压力为35±2牛顿/粒，标准Ti值为83±3％，粒度30/40的金刚石颗粒的破碎静压力为33±2牛顿/粒，标准Ti值为85±3％，粒度25/30的金刚石颗粒占金刚石颗粒总重量的30wt.％)10％。
实施例3
重复实施例1，不同的是：步骤1)中按以下配方称取各组分：
还原铁粉(粒度200～300目)15％、电解铜粉(粒度150～300目)58.8％、羰基镍粉(粒度250～300目)6％、CuSn20合金粉(粒度100～200目)12％、造孔剂(NiC粉，粒度150～200目)5％、金刚石颗粒(由粒度25/30的金刚石颗粒和粒度30/40的金刚石颗粒组成，其中粒度25/30的金刚石颗粒的破碎静压力为35±2牛顿/粒，标准Ti值为83±3％，粒度30/40的金刚石颗粒的破碎静压力为33±2牛顿/粒，标准Ti值为85±3％，粒度25/30的金刚石颗粒占金刚石颗粒总重量的25wt.％)3％、稀土氧化物(由氧化铈、氧化镨和氧化镧按1：1：1的重量比组成)0.2％。
实施例4
重复实施例1，不同的是：步骤1)中按以下配方称取各组分：
还原铁粉(粒度100～200目)16％、电解铜粉(粒度150～250目)50％、羰基镍粉(粒度200～250目)8％、CuSn20合金粉(粒度100～150目)16％、造孔剂(由Zn粉和NiC粉按2：1的重量比组成，其中Zn粉的粒度150～200目，NiC粉的粒度150～200目)6％、金刚石颗粒(由粒度25/30的金刚石颗粒和粒度30/40的金刚石颗粒组成，其中粒度25/30的金刚石颗粒的破碎静压力为35±2牛顿/粒，标准Ti值为83±3％，粒度30/40的金刚石颗粒的破碎静压力为33±2牛顿/粒，标准Ti值为85±3％，粒度25/30的金刚石颗粒占金刚石颗粒总重量的22wt.％)3％、稀土氧化物(由氧化镨和氧化镧按1：1的重量比组成)1％。
将各实施例和对比例1制得的金刚石绳锯串珠分别并制成绳锯数量100米，分别装于本申请人生产的同一设备(矿山开采绳锯机MTB75)上，切割大小相同且种类相同的盐类矿面(30米×20米，长×宽)，分别测定由各实施例和对比例1所得串珠制成的绳锯的切割效率和切割寿命，结果如下述表1所示：
表1：
对比可知，采用本发明所述配方制备的串珠较常规串珠的切割效率提高33％，切割寿命提高9％。
Claims (8)
1.一种用于开采盐类矿的金刚石绳锯串珠，其特征在于：按重量百分比计，该金刚石绳锯串珠主要由下述组分制成：
Fe粉15～20％、Cu粉40～60％、Ni粉6％～12％、CuSn合金粉10～16％、造孔剂5～8％、金刚石颗粒3～10％；其中，所述的造孔剂为Zn粉和/或NiC粉。
2.根据权利要求1所述的用于开采盐类矿的金刚石绳锯串珠，其特征在于：所述金刚石绳锯串珠的原料还包括0.2～1wt.％的稀土氧化物。
3.根据权利要求2所述的用于开采盐类矿的金刚石绳锯串珠，其特征在于：所述的稀土氧化物为选自氧化镧、氧化铈和氧化镨中的一种或两种以上的组合。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的用于开采盐类矿的金刚石绳锯串珠，其特征在于：所述的Fe粉为还原铁粉。
5.根据权利要求1～3中任一项所述的用于开采盐类矿的金刚石绳锯串珠，其特征在于：所述的Cu粉为电解铜粉。
6.根据权利要求1～3中任一项所述的用于开采盐类矿的金刚石绳锯串珠，其特征在于：所述的Ni粉为羰基镍粉。
7.根据权利要求1～3中任一项所述的用于开采盐类矿的金刚石绳锯串珠，其特征在于：所述的CuSn合金粉为CuSn20合金粉。
8.根据权利要求1～3中任一项所述的用于开采盐类矿的金刚石绳锯串珠，其特征在于：所述的金刚石颗粒由粒度25/30的金刚石颗粒和粒度30/40的金刚石颗粒组成，其中粒度25/30的金刚石颗粒占20～30wt.％。
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