CN112452497B - 利用高功率电磁脉冲制备尾矿纳米颗粒的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用高功率电磁脉冲制备尾矿纳米颗粒的方法和装置，该方法是将破碎后的尾矿放入装有高功率电磁脉冲装置的腔体中使用高功率电磁脉冲粉碎，破碎后的尾矿在频率100‑300Hz下处理10‑20min后，频率升高至300‑500Hz，处理10‑20min后，频率升至500‑700Hz，处理10‑20min后，频率升至700‑900Hz，处理10‑20min，最后将频率升至1000‑1100Hz，处理10‑20min，制得尾矿纳米颗粒；经粉碎后获得的尾矿颗粒可以达到纳米级，且能耗小，适用于各类尾矿制备纳米颗粒。

Description

利用高功率电磁脉冲制备尾矿纳米颗粒的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种利用高功率纳秒电磁脉冲制备尾矿纳米颗粒的方法，属于尾矿的破碎分解领域。
背景技术
我国作为矿产资源大国，尾矿排放量极其庞大，尾矿已经成为了环境污染的关键来源，尾矿中的重金属通过在各种环境介质中迁移转化，最后聚焦到人体中，对人类健康产生极大风险，严重时可能危及生命。因此，各行各业急需加强对尾矿的稳定化处理，现今国内外对尾矿的稳定化处理研究中，主要针对尾矿颗粒的微观行为和迁移转化机制两个方面，同时尾矿的粒级也会影响重金属的迁移转化。由于尾矿本身粒径不均匀、物相组成不单一，目前研究较多的主要是毫米级尾矿，缺乏对尾矿纳微层面上的深入分析和研究。据此，如何使尾矿破碎程度达到亚微级，甚至纳米级，获得超精细分散矿物颗粒是目前研究的重点。
目前在尾矿预处理中，使用的破碎技术主要是颚式破碎机、辊压机和球磨机等。但在选矿过程中，矿石的破碎和磨矿消耗70%到90%的电力，破碎过程的电力消耗达20-40千瓦时/吨，甚至更多。此外，在某些情况下，提高研磨细度不会导致矿物颗粒暴露程度增加。因此，降低能耗、提高矿物颗粒（穿晶或跨颗粒）的暴露程度变得至关重要。目前有学者通过使用电化学法、超高频处理来提高尾矿破碎效率。但这些方法都存在能耗大、对环境不友好等限制。
发明内容
针对现有对尾矿颗粒破碎的局限性，即破碎粒度只能达到微米级，分离效率低，能耗大等问题，本发明提供了一种高效、精细的破碎尾矿颗粒的方法，即利用高功率电磁脉冲制备尾矿纳米颗粒的方法。
该方法是将破碎后的尾矿放入装有高功率电磁脉冲装置的腔体中使用高功率电磁脉冲粉碎，破碎后的尾矿在频率100-300Hz下处理10-20min后，频率升高至300-500Hz，处理10-20min后，频率升至500-700Hz，处理10-20min后，频率升至700-900Hz，处理10-20min，最后将频率升至1000-1100Hz，处理10-20min，制得尾矿纳米颗粒。
本发明另一目的是提供完成上述方法的装置，其包括壳体，壳体内安装有高功率电磁脉冲发生器，壳体顶部开有进料口，底部开有出料口；
本发明装置还可以包括传送机、高功率电磁脉冲装置，传送机一端上设置有进料口，高功率电磁脉冲装置设置在传送机上且传送带穿过高功率电磁脉冲装置，传送机另一端处设置有出料槽，高功率电磁脉冲装置内设置有5个腔体，每个腔体中安装有一个高功率电磁脉冲发生器。
所述高功率电磁脉冲发生器中的磁控管为2.4G磁控管。
所述高功率电磁脉冲发生器为常规市售产品或按常规工艺制得的设备，如申请号201910231140.2“一种高功率电磁脉冲发生器”中的设备。
本发明的有益效果是：本发明采用高功率电磁脉冲辐照破碎尾矿颗粒，输出的是电磁脉冲，功率在2000W以上，最高空载电压40kV，功耗仅40W左右，大大提高了制备尾矿纳米颗粒的效率；本发明采用高功率电磁脉冲辐射尾矿颗粒，对尾矿毫米级、微米级颗粒内部产生的内机械应力，使尾矿细颗粒受到轰击，表面产生微裂纹，从而达到分解尾矿颗粒的目的，有效获得纳米级尾矿颗粒。
附图说明
图1为本装置结构示意图；
图2为本装置结构示意图；
图中：1-壳体，2-进料口，3-高功率电磁脉冲发生器，4-出料口，5-传送机，6-出料槽。
具体实施方式
下面通过附图和实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明保护范围不局限于所述内容。
实施例1：本实施例利用高功率电磁脉冲制备尾矿纳米颗粒的方法是将破碎后的尾矿放入装有高功率电磁脉冲装置的腔体中使用高功率电磁脉冲粉碎，破碎后的尾矿在频率100Hz下处理10min后，频率升高至400Hz，处理10min后，频率升至500Hz，处理10min后，频率升至900Hz，处理10min，最后将频率升至1100Hz，处理10min，制得尾矿纳米颗粒；
完成上述方法的装置如图1所示，其包括壳体1，壳体1内安装有高功率电磁脉冲发生器3，壳体1顶部开有进料口2，底部开有出料口4；
使用上述装置处理铜尾矿，先用实验室行星球磨机（XQM-2）破碎铜尾矿，然后从进料口2放入壳体1中，打开高功率电磁脉冲发生器3（最高空载电压保持在40kV，最大功率为2000W），先在频率100Hz下处理10min后，频率升高至400Hz，处理10min后，频率升至500Hz，处理10min后，频率升至900Hz，处理10min，最后将频率升至1100Hz，处理10min；制得尾矿纳米颗粒后，关闭高功率电磁脉冲装置；同时使用湿法球磨粉碎方法破碎铜尾矿作为对照，实验结果如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
。
实施例2：本实施例利用高功率电磁脉冲制备尾矿纳米颗粒的方法是将破碎后的铅锌尾矿放入装有高功率电磁脉冲装置的腔体中使用高功率电磁脉冲粉碎，破碎后的尾矿在频率250Hz下处理15min后，频率升高至500Hz，处理10min后，频率升至600Hz，处理20min后，频率升至700Hz，处理20min，最后将频率升至1000Hz，处理15min，制得尾矿纳米颗粒；
完成上述方法的装置如图2所示，其包括传送机5、高功率电磁脉冲装置，传送机5一端上设置有进料口2，高功率电磁脉冲装置设置在传送机5上且传送带穿过高功率电磁脉冲装置，传送机另一端处设置有出料槽6，高功率电磁脉冲装置的壳体1内设置有5个腔体，每个腔体中安装有一个高功率电磁脉冲发生器3；
使用上述装置处理铅锌尾矿，先用实验室行星球磨机（XQM-2）破碎铅锌尾矿，然后从进料口2放入传送机5的传送带上，在传送带的输送下，铅锌尾矿依次进入高功率电磁脉冲装置的壳体1内的5个腔体中，依次在250Hz下处理15min后， 500Hz下处理10min后，600Hz下处理20min后， 700Hz下处理20min，1000Hz下处理15min，制得尾矿纳米颗粒后，关闭高功率电磁脉冲装置；同时使用湿法球磨粉碎方法破碎铜尾矿作为对照，实验结果如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE003
。

Claims (1)

1.一种利用高功率电磁脉冲制备尾矿纳米颗粒的方法，其特征在于:将破碎后的尾矿放入装有高功率电磁脉冲装置的腔体中使用高功率电磁脉冲粉碎，破碎后的尾矿在频率100-300Hz下处理10-20min后，频率升高至300-500Hz，处理10-20min后，频率升至500-700Hz，处理10-20min后，频率升至700-900Hz，处理10-20min，最后将频率升至1000-1100Hz，处理10-20min，制得尾矿纳米颗粒；
完成上述方法的装置包括壳体（1），壳体（1）内安装有高功率电磁脉冲发生器（3），壳体（1）顶部开有进料口（2），底部开有出料口（4），高功率电磁脉冲发生器中的磁控管为2.4G磁控管。
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