CN115254344A - 基于高压气体循环利用和机械卸荷的矿石粉化装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种基于高压气体循环利用和机械卸荷的矿石粉化装置及方法，装置包括高压气体推进组件、高压粉化仓、矿粉收集仓和复位机构；高压粉化仓包括腔体，腔体的一端通过活塞动密封，另一端通过密封结构配合密封，密封结构包括用于密封腔体的密封块，以及卡接组件；复位机构位于高压粉化仓外侧，且能够与密封块接触并顶升密封块至腔体中；高压粉化仓还连通设置有压力提供组件。本发明通过采用密封结构的快速机械卸荷方式来取代击破防爆片的方式，并进一步基于复位机构对密封结构复位，通过引入压力提供组件来实现活塞的有效复位，从而实现高压气体的循环利用，大大降低了粉化成本，提高了粉化效率。
Description
技术领域
本发明实施例涉及矿石粉化技术领域，具体涉及一种基于高压气体循环利用和机械卸荷的矿石粉化装置及方法。
背景技术
目前，通过采用高压气体推动和基于防爆片的快速卸荷方法，已实现矿石粉化。而在目前实际生产过程中，为实现自动化连续性的工业化生产，需要避免使用击破防爆片进行卸荷的方法，其主要原因在于，一是因为采用这种方式不容易实现连续化作业，二是随着高压实验仓尺寸增大，防爆片的成本会陡然增加。同时，在实际操作过程中，需要大量使用到高压气体，而在使用过程中，也会造成高压气体能量的大量消耗以及高压气体冲击可能产生的破坏等问题。因此，降低高压气体冲击并循环利用是很必要的。
发明内容
为此，本发明实施例提供一种基于高压气体循环利用和机械卸荷的矿石粉化装置及方法，通过采用密封结构的快速机械卸荷方式来取代击破防爆片的方式，并进一步基于复位机构对密封结构复位，通过引入压力提供组件来实现活塞的有效复位，从而实现高压气体的循环利用，大大降低了粉化成本，提高了粉化效率。
为了实现上述目的，本发明的实施方式提供如下技术方案：
在本发明实施例的一个方面，提供了一种基于高压气体循环利用和机械卸荷的矿石粉化装置，包括高压气体推进组件、高压粉化仓、矿粉收集仓和复位机构；其中，
所述高压粉化仓包括形成有空腔的腔体，所述腔体中靠近所述高压气体推进组件的一端通过活塞动密封，且所述高压气体推进组件向所述活塞提供推进力，所述腔体的另一端通过密封结构配合密封，且所述密封结构至少包括用于密封所述腔体的密封块，以及能够紧定或松开所述密封块的卡接组件；
所述复位机构位于所述高压粉化仓外侧，且能够与所述密封块接触并顶升所述密封块至所述腔体中；
所述高压粉化仓还连通设置有压力提供组件，所述压力提供组件用于向所述腔体中提供压力并推动所述活塞朝向靠近所述高压气体推进组件的一侧复位。
作为本发明的一种优选方案，所述卡接组件包括沿所述腔体的轴线方向顺次设置于所述腔体中远离所述活塞一端的上基座和下基座，以及设置于所述上基座与所述下基座之间配合形成的夹持间隙中的卡紧块，所述密封块的至少部分外侧壁通过所述卡紧块抵触卡接；
所述卡紧件通过液压泵驱动以紧定或松开所述密封块。
作为本发明的一种优选方案，所述腔体中设置有所述活塞的一端形成有端盖，所述活塞位于所述腔体的内部，且所述活塞与所述端盖之间形成有气体承载腔；
所述高压气体推进组件包括用于提供高压气体的高压气仓，且所述高压气仓与所述气体承载腔之间通过气管可连通地设置。
作为本发明的一种优选方案，所述活塞中朝向所述端盖的一端向内凹陷形成有增压槽。
作为本发明的一种优选方案，所述矿粉收集仓位于所述高压粉化仓的下方，且所述矿粉收集仓中相对于所述密封块的正下方还设置有缓冲垫片，所述复位机构至少部分贯穿所述缓冲垫片且位于所述密封块的正下方。
作为本发明的一种优选方案，所述复位机构包括位于所述矿粉收集仓下方的推升机构，以及通过所述推升机构带动，且贯穿所述缓冲垫片设置的定位杆组件；
所述定位杆组件包括与所述推升机构相连接的固定推杆，以及套接设置于所述固定推杆上的滑动推杆，且所述滑动推杆相对于所述固定推杆的轴线方向可移动地设置。
作为本发明的一种优选方案，所述固定推杆的上端与所述滑动推杆的下端配合设置有限位挡片；
所述密封块的下端面向内凹陷形成有限位槽，所述滑动推杆的上端形成有与所述限位槽相契合的限位柱，且所述限位柱上设置有电磁结构，所述限位槽中设置有磁片。
作为本发明的一种优选方案，所述上基座向内凸起形成为用于止挡所述活塞的上卡合面，所述压力提供组件贯穿所述上基座连通至所述腔体中。
在本发明实施例的另一个方面，还提供了一种基于高压气体循环利用和机械卸荷的矿石粉化方法，采用上述所述的矿石粉化装置，所述矿石粉化方法包括：
S100、向高压粉化仓中装入待粉化矿石及粉化介质后，密封高压粉化仓；
S200、开启高压气体推进组件向活塞提供推进力；
S300、驱动卡接组件松开密封块，活塞在推进力的作用下向下推动高压粉化仓中的待粉化矿石，密封块脱离高压粉化仓，粉化后的矿石通过矿粉收集仓收集；
S400、复位机构将脱离高压粉化仓的密封块复位至高压粉化仓中，驱动卡接组件紧定密封块；
S500、驱动压力提供组件向腔体中提供压力，推动活塞复位，完成高压气体的循环利用。
作为本发明的一种优选方案，复位机构包括驱动部和通过驱动部带动进行移动的壳体，步骤S400中，在复位机构将密封块复位后，至少部分壳体与密封块相连接，驱动部移动至矿粉收集仓的下方。
本发明的实施方式具有如下优点：
在高压气体推动可实现矿石粉化的基础上，采用密封块配合卡接组件的分离方式实现快速机械卸荷，避免了防爆片的引入；进一步通过复位机构将密封块复位并密封高压粉化仓，再通过压力提供组件向高压粉化仓中提供压力，推动活塞复位，从而使得高压气体推进组件中原本提供的高压气体重新回流，实现高压气体的循环利用。同时，本发明基于高压气体推进组件、高压粉化仓、矿粉收集仓和复位机构的结构之间的相互协同，以及驱替等操作过程的相互配合，能够使得即便高压粉化仓的腔体具有较大内径，也能够有效地实现整个驱替和粉化等操作并保证最终的驱替效果和粉化效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
图1为本发明实施例提供的矿石粉化装置的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的复位机构的局部结构示意图。
图中：
1-高压气体推进组件；2-高压粉化仓；3-矿粉收集仓；4-复位机构；5-压力提供组件；6-底座；7-控制机构；
11-腔体；12-活塞；13-密封块；14-上基座；15-下基座；16-卡紧块；17-端盖；18-增压槽；
31-缓冲垫片；
41-推升机构；42-定位杆组件；43-固定推杆；44-滑动推杆；45-限位挡片；46-限位柱；47-电磁结构。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1和图2所示，本发明提供了一种基于高压气体循环利用和机械卸荷的能够具有大口径的矿石粉化装置，具体的一种实施例中，其包括：
高压气体推进组件1，提供矿石粉化实验所需高压气体，通过多根高压管将高压气体汇流至活塞12上方，并维持实验所需压力，待下方的两个卡紧块16快速撤离后，推动活塞12快速向下运动。
高压粉化仓2，其腔体11中含有活塞12、密封块13等部件，用于盛放矿石、水和CO2；设有进液口、排液口、进气口、出气口、进料口、出料口等。需要说明的是，这里的进液口、排液口对应用于水的排入和排出，进气口、出气口对应于CO2的排入和排出，进料口、出料口对应矿石的排入和排出。需要说明的是，这里的腔体11能够设计为较大的口径，即便在其具有较大的口径的前提下，整体也能够有效实现整个驱替过程和最终的粉化过程。例如，在一种具体的实施例中，这里的腔体11的内径可以设置为260mm，基于此条件的腔体11在应用于本发明这一矿石粉化装置上，也依然能够很好地实现整体的粉化效果，并更好地提高粉化效率。
设置在高压粉化仓2四周的四个立柱，还可以进一步在立柱上加设上盖板和下盖板，高压粉化仓2贯穿上盖板和/或下盖板设置，上述设置方式能够有效稳固高压粉化仓2和矿粉收集仓3。当高压粉化仓2内的矿石快速喷出时，产生的反力，将通过四个立柱缓冲。
设置在高压粉化仓2顶部的活塞，用于通过高压气体推进组件的驱动，进一步推动矿石、水和CO2快速向下运动，最终停止在上基座14的斜面位置。为降低活塞12高速运动对上基座14和下基座15的冲击，活塞12设计为中空的；考虑到活塞12的重复利用，可以在活塞12下方包一层铝套。
设置在高压粉化仓2侧面的注气孔，在竖直方向上处于活塞12上方(即靠近高压气体推进组件1的高压气体流入的一端)，平面上每隔90度设置一个，高压气体推进组件1内的高压气体通过注气孔进入高压粉化仓2。
自上而下设置于高压粉化仓中的的上基座14和下基座15，其中，上基座14能够进一步用于缓冲活塞12的高速冲击，并实现高压气体密封；下基座15用于向密封块13提供支撑，避免密封块13产生较大的弯矩和变形。
密封块13的初始状态，是在卡紧块16的水平推力作用下实现高压粉化仓2的密封；当卡紧块16快速拔开，密封块13在高压气体推动作用下快速向下运动，撞击在矿粉收集仓3内的缓冲垫片31上。通过设置在密封块13下方的带有中心孔的缓冲垫31，实现对密封块13的冲击能量的吸收，实现密封块13的安全缓冲。
为降低密封块13高速运动对缓冲垫片31的冲击，密封块13可以进一步设置为内部中空。
这里的卡紧块16的水平方向上的推力可以通过液压油缸提供，从而实现对密封块13提供支撑并密封高压粉化仓2；当液压油缸卸压，卡紧块16水平撤离，实现高压粉化仓2内的压力快速释放，矿石、水和CO2喷出至下方的矿粉收集仓3，通过机械方式实现快速卸荷。
当密封块13通过复位机构复位并实现密封之后，通过位于上基座14(当密封块13密封时，则下基座15并非位于密封的腔体11中，因此，无法通过下基座15贯通提供压力)侧面的注水孔向高压粉化仓2内注水，推动活塞12向高压粉化仓2的顶部运动，压缩高压气体至高压气体推进组件1中的高压气仓，从而有效实现高压气体的循环利用。
进一步地，还可以通过底座6的设置实现整个装置的相对固定设置，并且能够进一步设置控制机构7实现各个过程的自动化控制。当然，这里的控制方式可以采用本领域技术人员能够理解和使用的任意方式，在此不多作赘述。
当密封块13受冲击下落时，其往往下落方向不可控，不能保证完全掉落于缓冲垫片31上，因此，在本发明的一种更为优选的实施例中，复位机构4包括位于矿粉收集仓3下方的推升机构41，以及通过推升机构41带动，且贯穿缓冲垫片31设置的定位杆组件42；
定位杆组件42包括与推升机构41相连接的固定推杆43，以及套接设置于固定推杆43上的滑动推杆44，且滑动推杆44相对于固定推杆43的轴线方向可移动地设置。
进一步地，固定推杆43的上端与滑动推杆44的下端配合设置有限位挡片45；
密封块13的下端面向内凹陷形成有限位槽，滑动推杆44的上端形成有与限位槽相契合的限位柱46，且限位柱46上设置有电磁结构47，限位槽中设置有磁片。
在实际使用过程中，当需要推升密封块13时，则通过推升机构41带动定位杆组件42整体上移，实现对密封块13的推升；而在密封块13密封高压粉化仓2后，推升机构41带动固定推杆43下移，避免后期密封块13急速下移对推升机构41的冲击而导致推升机构41易损坏等问题，同时开启电磁结构47，则滑动推杆44能够基于电磁结构47与磁片的配合有效吸附，在后续急速下移的过程中，由于滑动推杆44的导向，能够使得密封块13精确掉落至缓冲垫片31上。而在正常推升过程中，则不需要开启电磁结构47，也能够更好地便于整个装置的运行。
以下通过具体的粉化方法进行进一步的阐述。
A、通过复位机构4将密封块13推至高压粉化仓2的设定位置并密封高压粉化仓2；
B、通过液压系统将卡紧块16就位，紧固支撑密封块13；
C、通过高压水泵向高压粉化仓2内注水，并放入矿石；
D、安装高压粉化仓顶部的活塞12和上端盖；
E、通过水泵向高压粉化仓2注水，并提升压力至预设值；
F、通过进气口向高压试验仓内注入液态CO2，将水从排液口排出；
G、打开高压气体阀门(用于控制高压气体推进组件1中的高压气仓与活塞12上端的空腔之间的连通管路)，高压气体输送至活塞12顶部；
H、通过控制机构驱动液压泵站油缸卸压，卡紧块16快速撤离，活塞12在上方高压气体推动作用下，快速向下运动，推动矿石快速离开高压粉化仓2，活塞12停止在上基座14的斜面位置，密封块13通过缓冲垫片31停止；
I、矿粉收集仓3对矿粉进行收集，清理；
J、重复步骤A-I，根据实际需要进行多次循环，完成多次矿石的粉化处理。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种基于高压气体循环利用和机械卸荷的矿石粉化装置，其特征在于，包括高压气体推进组件(1)、高压粉化仓(2)、矿粉收集仓(3)和复位机构(4)；其中，
所述高压粉化仓(2)包括形成有空腔的腔体(11)，内径260mm，所述腔体(11)中靠近所述高压气体推进组件(1)的一端通过活塞(12)动密封，且所述高压气体推进组件(1)向所述活塞(12)提供推进力，所述腔体(11)的另一端通过密封结构配合密封，且所述密封结构至少包括用于密封所述腔体(11)的密封块(13)，以及能够紧定或松开所述密封块(13)的卡接组件；
所述复位机构(4)位于所述高压粉化仓(2)外侧，且能够与所述密封块(13)接触并顶升所述密封块(13)至所述腔体(11)中；
所述高压粉化仓(2)还连通设置有压力提供组件(5)，所述压力提供组件(5)用于向所述腔体(11)中提供压力并推动所述活塞(12)朝向靠近所述高压气体推进组件(1)的一侧复位。
2.根据权利要求1所述的一种矿石粉化装置，其特征在于，所述卡接组件包括沿所述腔体(11)的轴线方向顺次设置于所述腔体(11)中远离所述活塞(12)一端的上基座(14)和下基座(15)，以及设置于所述上基座(14)与所述下基座(15)之间配合形成的夹持间隙中的卡紧块(16)，所述密封块(13)的至少部分外侧壁通过所述卡紧块(16)抵触卡接；
所述卡紧件通过液压泵驱动以紧定或松开所述密封块(13)。
3.根据权利要求1或2所述的一种矿石粉化装置，其特征在于，所述腔体(11)中设置有所述活塞(12)的一端形成有端盖(17)，所述活塞(12)位于所述腔体(11)的内部，且所述活塞(12)与所述端盖(17)之间形成有气体承载腔；
所述高压气体推进组件(1)包括用于提供高压气体的高压气仓，且所述高压气仓与所述气体承载腔之间通过气管可连通地设置。
4.根据权利要求3所述的一种矿石粉化装置，其特征在于，所述活塞(12)中朝向所述端盖(17)的一端向内凹陷形成有增压槽(18)。
5.根据权利要求1或2所述的一种矿石粉化装置，其特征在于，所述矿粉收集仓(3)位于所述高压粉化仓(2)的下方，且所述矿粉收集仓(3)中相对于所述密封块(13)的正下方还设置有缓冲垫片(31)，所述复位机构(4)至少部分贯穿所述缓冲垫片(31)且位于所述密封块(13)的正下方。
6.根据权利要求5所述的一种矿石粉化装置，其特征在于，所述复位机构(4)包括位于所述矿粉收集仓(3)下方的推升机构(41)，以及通过所述推升机构(41)带动，且贯穿所述缓冲垫片(31)设置的定位杆组件(42)；
所述定位杆组件(42)包括与所述推升机构(41)相连接的固定推杆(43)，以及套接设置于所述固定推杆(43)上的滑动推杆(44)，且所述滑动推杆(44)相对于所述固定推杆(43)的轴线方向可移动地设置。
7.根据权利要求6所述的一种矿石粉化装置，其特征在于，所述固定推杆(43)的上端与所述滑动推杆(44)的下端配合设置有限位挡片(45)；
所述密封块(13)的下端面向内凹陷形成有限位槽，所述滑动推杆(44)的上端形成有与所述限位槽相契合的限位柱(46)，且所述限位柱(46)上设置有电磁结构(47)，所述限位槽中设置有磁片。
8.根据权利要求2所述的一种矿石粉化装置，其特征在于，所述上基座(14)向内凸起形成为用于止挡所述活塞(12)的上卡合面，所述压力提供组件(5)贯穿所述上基座(14)连通至所述腔体(11)中。
9.一种基于高压气体循环利用和机械卸荷的矿石粉化方法，其特征在于，采用权利要求1-8中任意一项所述的矿石粉化装置，所述矿石粉化方法包括：
S100、向高压粉化仓(2)中装入待粉化矿石及粉化介质后，密封高压粉化仓(2)；
S200、开启高压气体推进组件(1)向活塞(12)提供推进力；
S300、驱动卡接组件松开密封块(13)，活塞(12)在推进力的作用下向下推动高压粉化仓(2)中的待粉化矿石，密封块(13)脱离高压粉化仓(2)，粉化后的矿石通过矿粉收集仓(3)收集；
S400、复位机构(4)将脱离高压粉化仓(2)的密封块(13)复位至高压粉化仓(2)中，驱动卡接组件紧定密封块(13)；
S500、驱动压力提供组件(5)向腔体(11)中提供压力，推动活塞(12)复位，完成高压气体的循环利用。
10.根据权利要求9所述的一种矿石粉化方法，其特征在于，复位机构(4)包括驱动部和通过驱动部带动进行移动的壳体，步骤S400中，在复位机构(4)将密封块(13)复位后，至少部分壳体与密封块(13)相连接，驱动部移动至矿粉收集仓(3)的下方。
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- 2022-06-22 CN CN202210712857.0A patent/CN115254344B/zh active Active
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