CN109538675A - 一种填装铁尾矿砂与陶粒混合颗粒的半椭球锅盒吸振器及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于环境振动与噪声控制技术领域，公开了一种填装铁尾矿砂与陶粒混合颗粒的半椭球锅盒吸振器制备方法，吸振器为带盒盖的内空腔呈半椭球的锅盒，半椭球锅盒内松散填充体积占比为70％的混合颗粒，混合颗粒由下列组分组成：60％的原尾矿砂颗粒、30％的陶粒和10％的纳米铁尾矿砂。本发明得到了水平各向振动时混合颗粒有效耗散外界振动能的半椭球锅盒结构和锅盒内颗粒配比；实现了废弃铁尾矿砂用作吸振器主耗能颗粒的新构想；获得了废弃物铁尾矿砂的再资源化新途径，可减少铁尾矿砂对环境的污染且降低振动与噪声对环境的危害。总之，本发明的一种填装铁尾矿砂与陶粒混合颗粒的半椭球锅盒吸振器各方面综合性能优良，具有良好的应用前景。

Description

一种填装铁尾矿砂与陶粒混合颗粒的半椭球锅盒吸振器及其 制备方法

技术领域

本发明属于环境振动与噪声控制技术领域，尤其涉及一种填装铁尾矿砂与陶粒混合颗粒的半椭球锅盒吸振器及其制备方法。

背景技术

目前，业内常用的现有技术是这样的：新型颗粒阻尼吸振器的研究在环境振动与噪声控制领域一直是个研究热点，将钢球颗粒装填在矩形盒中构成吸振器，可降低一些振动幅值但仅靠钢球自身的摩擦与碰撞耗能尚不理想，进一步提高减振效果和降低钢球等原材料成本是新型颗粒阻尼吸振器技术市场化和大量推广应用的迫切要求和再优化追求。同时我们可发现，废弃铁尾矿砂的处置与再资源化在固废处理领域也一直是困扰着人们的一个难点，若能将该难点和上述热点相结合，设法将铁尾矿砂适当预处理后作为吸振器中的颗粒原材料使用并具有阻尼机能，再适量参入陶粒以增加不同材质的界面摩擦耗能，同时考虑吸振器内腔结构的创新设计，以提高腔内颗粒的扰动和接触次数从而增加摩擦耗能和阻尼耗能，制备出本发明的填装铁尾矿砂与陶粒混合颗粒的半椭球锅盒吸振器，则可为铁尾矿砂的再资源化提供一种新的有效途径，且同时获得一种全新的吸振器。如何提高减振效果和降低颗粒原材料成本是本发明的关键技术难题，本发明通过吸振器内腔结构的创新设计(半椭球锅盒)和三种不同颗粒组成的混合颗粒，即非球形铁尾矿砂原粗颗粒、纳米研磨铁尾矿砂获得的微纳尺度阻尼颗粒和选用异质合适的摩擦耗能颗粒陶粒，很好解决了该关键技术难题，可成功制备出本发明的一种填装铁尾矿砂与陶粒混合颗粒的半椭球锅盒吸振器。尾矿砂的综合回收利用问题已受到全社会的广泛关注。矿产资源开发利用过程中产生的尾矿砂、煤矸石、粉煤灰和冶炼渣己成为我国排放量最大的工业固体废弃物,已达80多亿吨，约占总量的80％，每年排出的尾矿砂量以高达5亿吨以上的速度增长，而且尾矿砂在前期选矿工艺中是已经经历过球磨机粉碎的，粒度主要为0.05mm～0.25mm，呈细粒粉砂状，且铁尾矿砂不含重金属污染物，其成分为二氧化硅和少量铁及杂质，故本发明选铁尾矿砂作为填充颗粒主体原材料，结合半椭球锅盒结构，制备出一种全新的吸振器。

综上所述，现有技术存在的问题是：单纯一种材质的球形颗粒的摩擦耗能较小，钢球也不具有阻尼减振作用，且矩形方盒给颗粒提供的扰动和接触次数不够，导致矩形盒钢球减震器减振效果不佳。

解决上述技术问题的难度和意义：若继续采用单纯一种材质的钢球颗粒和矩形盒空腔结构，提高减振效果很难，其耗能提升幅度非常微小。本发明通过吸振器内腔结构的创新设计(半椭球锅盒)和填充三种不同颗粒组成的混合颗粒，即非球形铁尾矿砂原粗颗粒、纳米研磨铁尾矿砂获得的微纳尺度阻尼颗粒和选用异质合适的摩擦耗能颗粒陶粒)很好解决了该关键技术难题，可成功制备出本发明的一种填装铁尾矿砂与陶粒混合颗粒的半椭球锅盒吸振器。将铁尾矿砂纳米研磨后与大于90μm的原尾矿砂粗颗粒及陶粒混合，巧妙解决了原铁尾矿砂仅靠摩擦碰撞耗能不够的难题，增加了纳米尾矿砂的阻尼耗能，从而可利用大量废弃的铁尾矿砂作为吸振原材料填充到半椭球锅盒吸振器内，实现该废弃物的再资源化，且可大大降低原材料成本。同时，也解决了在固废处理领域一直困扰着人们的一个难点，即铁尾矿砂的处置与再资源化，找到了铁尾矿砂再资源化的新途径，提升了该废弃资源的利用价值(获得了全新的振动与噪声污染控制用吸振器)，减少了对生态环境的损害。本发明的吸振器结构简单，易于制作，且可多个吸振器随意积木式组合，盒体还可按比例放大或缩小，以满足不同工况需求。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种填装铁尾矿砂与陶粒混合颗粒的半椭球锅盒吸振器及其制备方法。

本发明是这样实现的，一种填装铁尾矿砂与陶粒混合颗粒的半椭球锅盒吸振器，由带盒盖的内空腔呈半椭球形状的半椭球锅盒和半椭球锅盒内松散填充的混合颗粒所组成，混合颗粒在该锅盒空腔内体积占比为70％，混合颗粒由下列组分按体积百分比组成：60％的原尾矿砂颗粒、30％的陶粒和10％的纳米铁尾矿砂。

进一步，所述填装铁尾矿砂与陶粒混合颗粒的半椭球锅盒吸振器的制备方法的步骤如下：

步骤一，用170目的筛子进行筛分得粒径大于90μm的原尾矿砂粗颗粒和粒径小于等于90μm的尾矿砂微粒；

步骤二，筛分得到的尾矿砂微粒按40％的固含量配方加入到水中，得待纳米碾磨物料；

步骤三，制得的碾磨物料导入纳米碾磨机中，碾磨60分钟，得到中位粒径190nm的纳米尾矿砂浆料，适度烘干至13％的含水率；

步骤四，按体积百分比，将所得的原尾矿砂粗颗粒按60％、所得的含水率13％的纳米铁尾矿砂按10％、陶粒(粒径1mm)按30％混合均匀得混合颗粒；

步骤五，借助模具注塑成型或3D打印制备半椭球锅盒及盒盖，半椭球锅盒的长短半轴之比等于1.5；；

步骤六，将混合颗粒填充入半椭球锅盒内，体积填充率为70％，并将盒盖盖紧即得最终产品。

进一步，所述步骤一所得粒径大于90μm的原尾矿砂粗颗粒用做混合颗粒原料之一。

进一步，所述步骤三所得中位粒径190nm、含水率13％的纳米铁尾矿砂用做混合颗粒原料之一。

进一步，所述步骤四混合颗粒中原尾矿砂颗粒占60％，陶粒占30％，纳米尾矿砂占10％。

进一步，所述步骤五半半椭球锅盒的长短半轴之比等于1.5；。

进一步，所述步骤六半椭球锅盒内混合颗粒体积填充率为70％。

综上所述，本发明的优点及积极效果为：1.将铁尾矿砂纳米研磨后与大于90μm的原尾矿砂粗颗粒及陶粒混合，巧妙解决了原铁尾矿砂仅靠摩擦碰撞耗能不够的难题，增加了纳米尾矿砂的阻尼耗能，从而可利用大量废弃的铁尾矿砂作为吸振原材料填充到半椭球锅盒吸振器内，实现该废弃物的再资源化；2.吸振器内腔结构设计成半椭球锅形状，有效提高了外界振动激励下腔内颗粒的往复耗能，明显优于普通矩形盒，且来自水平各方向的振动能量都能被同等有效耗散吸收，半椭球锅盒所受内应力也可保证均匀；3.由于采用废弃铁尾矿砂做原料，大大降低了吸振器的生产成本；4.减少了铁尾矿砂对生态环境的危害，同时获得了降低振动与噪声污染的效果；5.本发明的吸振器结构简单，易于制作，且可多个吸振器随意积木式组合，盒体还可按比例放大或缩小，以满足不同工况需求；6.盒体材料选用未受限制从而具有普适性，可根据实际应用工况的耐热、防腐和阻燃等要求选择不同盒体材料。总之，本发明的填装铁尾矿砂与陶粒混合颗粒的半椭球锅盒吸振器各方面综合性能优良。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种填装铁尾矿砂与陶粒混合颗粒的半椭球锅盒吸振器及其制备方法的流程图。

图2是本发明实施例提供的填装铁尾矿砂与陶粒混合颗粒的半椭球锅盒吸振器结构示意图。

图3是本发明实施例提供的纳米碾磨后的铁尾矿砂粒径分布检测数据示意图。

图4是本发明实施例提供的填装铁尾矿砂与陶粒混合颗粒的半椭球锅盒吸振器耗能数据图。

图中，1.盒盖、2.混合颗粒、3.半椭球锅盒。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述

本发明实施例提供的一种填装铁尾矿砂与陶粒混合颗粒的半椭球锅盒吸振器，由带盒盖1的内空腔呈半椭球形状的半椭球锅盒3和半椭球锅盒内松散填充的混合颗粒2所组成，见附图2，混合颗粒2在该锅盒空腔内体积占比为70％，混合颗粒2由下列组分按体积百分比组成：60％的原尾矿砂颗粒、30％的陶粒和10％的纳米铁尾矿砂。纳米碾磨后的铁尾矿砂粒径分布检测数据见附图3。

如附图1所示，本发明实施例提供的一种填装铁尾矿砂与陶粒混合颗粒的半椭球锅盒吸振器的制备方法的步骤如下：

S101:用170目的筛子进行筛分得粒径大于90μm的原尾矿砂粗颗粒和粒径小于等于90μm的尾矿砂微粒；

S102:筛分得到的尾矿砂微粒按40％的固含量配方加入到水中，得待纳米碾磨物料；

S103:制得的碾磨物料导入纳米碾磨机中，碾磨60分钟，得到中位粒径190nm的纳米尾矿砂浆料，适度烘干至13％的含水率；

S104:按体积百分比，将所得的原尾矿砂粗颗粒按60％、所得的含水率13％的纳米铁尾矿砂按10％、粒径1mm的陶粒按30％混合均匀得混合颗粒2；

S105:借助模具注塑成型或3D打印制备半椭球锅盒3及盒盖1，半椭球锅盒3的长短半轴之比等于1.5；；

S106:将混合颗粒2填充入半椭球锅盒3内，体积填充率为70％，并将盒盖1盖紧即得最终产品。

进一步，所述步骤一：所得粒径大于90μm的原尾矿砂粗颗粒用做混合颗粒2原料之一。

进一步，所述步骤二：纳米碾磨溶剂选用普通自来水，即是纳米研磨的需要也是绿色设计的要求。

进一步，所述步骤三：所得中位粒径190nm、含水率13％的纳米铁尾矿砂用做混合颗粒2原料之一。

进一步，所述步骤四：按体积百分比，混合颗粒2中原尾矿砂颗粒占60％，陶粒占30％，纳米尾矿砂占10％。

进一步，所述步骤五：半椭球锅盒3的长短半轴之比等于1.5；。

进一步，所述步骤六：半椭球锅盒内混合颗粒2体积填充率为70％。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种填装铁尾矿砂与陶粒混合颗粒的半椭球锅盒吸振器，其特征在于，所述填装铁尾矿砂与陶粒混合颗粒的半椭球锅盒吸振器，由带盒盖的内空腔呈半椭球的半椭球锅盒和半椭球锅盒内松散填充的混合颗粒所组成，混合颗粒在该锅盒空腔内体积占比为70％，混合颗粒由下列组分按体积百分比组成：60％的原尾矿砂颗粒、30％的陶粒和10％的纳米铁尾矿砂。

2.根据权利要求1所述的填装铁尾矿砂与陶粒混合颗粒的半椭球锅盒吸振器的制备方法，其特征在于，所述填装铁尾矿砂与陶粒混合颗粒的半椭球锅盒吸振器的制备方法的配置步骤如下：

步骤一，用170目的筛子进行筛分得粒径大于90μm的原尾矿砂粗颗粒和粒径小于等于90μm的尾矿砂微粒；

步骤二，步骤一中筛分得到的粒径小于等于90μm的尾矿砂微粒按40％的固含量配方加入到水中，得待纳米碾磨物料；

步骤三，步骤二中制得的碾磨物料导入纳米碾磨机中，碾磨60分钟，得到中位粒径190nm的纳米尾矿砂浆料，适度烘干至13％的含水率；

步骤四，按体积百分比，将步骤一所得的原尾矿砂粗颗粒按60％、步骤三所得的含水率13％的纳米铁尾矿砂按10％、陶粒按30％混合均匀得混合颗粒；

步骤五，借助模具注塑成型或3D打印制备半椭球锅盒及盖板；

步骤六，将步骤四中的混合颗粒填充入半椭球锅盒内，并将盒盖盖紧即得最终产品。

3.根据权利要求2所述的填装铁尾矿砂与陶粒混合颗粒的半椭球锅盒吸振器的制备方法，其特征在于，所述步骤四中的陶粒的粒径为1mm。

4.根据权利要求2所述的填装铁尾矿砂与陶粒混合颗粒的半椭球锅盒吸振器的制备方法，其特征在于，所述步骤五半半椭球锅盒的长短半轴之比等于1.5。

5.根据权利要求2所述的填装铁尾矿砂与陶粒混合颗粒的半椭球锅盒吸振器的制备方法，其特征在于，所述步骤六半椭球锅盒内混合颗粒体积填充率为70％。