超低品位磁铁矿矿岩破碎能耗优化研究

低品位矿山的矿岩破碎能耗问题是绿色矿山建设中节能减排的重要环节。 经典破矿理论中矿岩质量 和矿石破碎粒径比是能耗的两个主要影响因素。 基于内蒙古地区某露天矿实际情况,为精准有效地降低矿岩破碎能 耗,结合破碎功耗学说,采用实验室测得矿岩力学参数 b 对矿岩质量进行定量化分析并计算出能耗比,利用不同适用 性的能耗公式对多级破碎能耗进行求解,从而分析在各个破矿工序中不同力学性质和粒度的矿岩破碎能耗指标。 结 果表明:该矿山围岩与矿石力学性质有较大差异,引入力学性质参数 b 可以有效地表征出能耗差异,提供了优化能耗 的依据。 针对力学性质差异较大的岩石可以分离后再破碎;在破矿设备和矿岩质量稳定且有多级破碎需求时,矿岩 每次破碎粒度差异不宜过大,矿岩初次破碎应至 125 mm 粒径,后续多级破碎粒度比为 40%时能耗较低。     

岩石破碎的粒度分布函数

在采矿作业中,岩石破碎,例如爆破以后的粒度分布对于计算爆破块度的平均粒径,比表面积都起着重要的作用。而且在爆破质量的评价和爆破优化的设计中也是不可缺少的内容。但是,若用函数关系式简明地表示岩石破碎的粒度分布也是很困难的。因为,这些破碎岩块的形状不规则,分布范围广泛。本研究的目的,在于寻求岩石在承受诸如凿岩、爆破这类冲击载荷作用时的粒度分布函数。     

颗粒层受压破碎过程的试验研究

在刚性金属容器-活塞压力设备中,进行颗粒层受压破碎过程的试验研究。通过不同最大压力下不同厚度、不同粒径散体颗粒层的受压破碎试验,得到破碎颗粒恢复力位移曲线和产品粒度分布曲线,并分析其对颗粒层破碎的影响规律。进一步试验,分别得到能量吸收与位移、压强的关系曲线,以及能量吸收与颗粒粒径对破碎比的影响曲线。通过对所得曲线进行对比分析可知能量吸收是决定破碎比的最主要因素,能量吸收的多少直接影响颗粒的破碎效果。     

采空区破碎岩石承压变形及分形特征研究

为了研究采空区破碎岩石的承压变形及分形特征,利用自主研制的大尺寸破碎岩石变形-渗流试验系统分别对不同岩性、不同轴向应力和不同粒径级配条件下的采空区破碎岩石进行了承压变形试验。试验结果表明:破碎岩石压实后,大粒径岩块质量减少,小粒径岩块的质量增多,处于中间粒径区间的岩块质量变化趋于稳定,岩块整体体积逐渐减小;岩石的强度与岩石压缩后分形维数呈负相关关系,岩石强度越低,抗变形能力越差,压实后分形维数越大;随着轴向应力的增大,大粒径岩块质量减少速度趋于缓慢,分形维数不断增大,分形维数的增长速度逐渐减小,最后趋向于0;破碎岩石试样中的大尺寸岩块含量越多,压实后岩石试样的分形维数增量越大,岩石破碎程度较为剧烈。     

基于块体二维图形的岩块三维筛分尺寸研究

为实现破碎岩石的三维块度分布估算,研究了根据图像分割后的岩块二维图形计算岩块三维筛分尺寸的方法。通过块体三维形状参数ε和κ对块体进行分类,根据分类结果计算块体的等效尺寸作为过筛块度尺寸。利用岩体结构面网络模拟建立三维岩块模型集合,利用一组平面对其进行切割得到岩块对应的二维轮廓线,根据岩块二维轮廓线和岩块三维模型分别计算块体的二维和三维几何特征参数值,从而利用统计分析和回归分析建立二维和三维几何特征参数之间的关系,推导出通过二维几何参数计算岩块筛分尺寸的公式,最终得到定量的矿岩块度分布。实验对比表明,根据二维几何特征参数计算的块体筛分尺寸和三维岩块模型的块体实际筛分尺寸分布规律基本一致。     

磨介粒径与球磨机磨矿效率关系研究

以φ2.7m球磨机为例,通过DEM方法研究不同磨介粒径对矿物颗粒破碎、能量损失分布等的影响,找出适宜颗粒破碎的工况。研究结果表明:颗粒的破碎分为两种:一种是颗粒抛落,与衬板和磨介碰撞进行破碎;另一种是颗粒在滑移层中滑动,通过磨剥作用进行破碎。通过对颗粒的能损谱图分析可知,在球磨机中磨剥作用占据主要地位。在保持磨介填充率不变的情况下,改变不同直径的磨介,其有效能损以及无效能损均发生改变,分析对比能损以及颗粒破碎的效果,从而选用合适的工作参数。     

镶齿滚刀破碎岩渣粒径分布规律研究

镶齿滚刀破岩产生的细小岩渣是引起钻井施工中粉尘问题的关键因素,细小岩渣所占比例也可以反映出反井钻机的破岩效率。介绍镶齿滚刀破碎岩渣形成机理,分析破碎岩渣的粒径分布特点。对镶齿滚刀破岩试验得到的岩渣进行粒径筛分,得出各次试验的粒径分布数据,并计算出各次破岩试验的破岩比能。通过对各组粒径分布数据的拟合分析,得出岩渣粒径分布规律;分析拟合曲线,得到岩渣分布特征粒径数据;对特征粒径和破岩比能进行分析,得出两者之间的数学关系。     

基于岩渣粒径分布规律的TBM刀具消耗分析

岩渣是TBM掘进过程中岩机作用的直接产物,其粒径分布规律是进行TBM地质适应性、掘进效率和刀具消耗评价的重要指标。针对刀具消耗评价问题,结合兰州水源地建设工程输水隧洞双护盾TBM施工,对TBM在不同岩体条件中掘进时产生的岩渣进行了现场量测与筛分试验,并对实测岩渣粒径分布数据进行了统计分析和理论分布函数拟合。对TBM掘进过程中刀具消耗规律进行了分析总结,探讨了不同岩体条件下TBM刀具消耗规律与岩渣粗糙度指数、岩渣颗粒级配系数以及岩渣粒径分组比例等参数之间的相关关系。研究结果表明:①刀具消耗与岩体地质条件密切相关,岩石强度越高,耐磨性越强,刀具消耗越大,Ⅱ类和Ⅳ类围岩中TBM刀具消耗明显高于Ⅲ类围岩;滚刀直径对刀具消耗有一定影响,采用大直径滚刀可降低同等围岩条件下的刀具消耗;②不同岩性条件下岩渣粒径分布不均匀,总体上属于级配良好,符合Rosin-Rammler函数,可采用Rosin-Rammler函数进行岩渣粒径分布参数计算;③刀具消耗与岩渣曲率系数的相关性不明显,与不均匀系数存在较好的二次函数关系,相关系数为0.875;④刀具消耗与岩渣粗糙度指数存在较显著的二次函数关系,相关系数为0.8...     

抚河中游冲积砂砾类土颗粒组成与渗透试验研究

通过钻孔变水头管内注水试验,以取得冲积砂砾类土的渗透系数,并采取试段冲积砂砾类土进行室内颗粒分析试验,以获得颗粒组成和特征粒径;根据特征粒径对渗透系数的影响因数,拟合砂砾类土特征粒径与渗透系数的经验公式K=m(d10 Cc /d30d50Cu).计算结果表明,经验公式能很好的表征冲积砂砾类土特征粒径与渗透系数的相关性.     

单颗粒煤岩冲击破碎能耗与粒度分布特性试验研究

为研究原煤进入流化床锅炉前破碎的能量转化规律,在落锤冲击试验台上对淮北无烟煤和淮北烟煤进行单颗粒冲击破碎试验。分析了破碎能耗与原煤以及破碎产物粒度分布的关系,以及破碎产物的粒度分布特性。研究结果表明：随着破碎程度的加深,两种煤比冲击破碎能耗呈指数增大;煤岩颗粒的易碎性随着煤岩初始粒径的增大呈现先增大后减小的趋势;当破碎产物t10值相同时,存在一个最佳的初始原煤粒径,此时的比冲击能耗最小;同等条件下淮北烟煤较淮北无烟煤更容易破碎成细小颗粒;单颗粒冲击破碎产物的粒度分布符合tn曲线族规律,冲击功增大对破碎产物中等粗细颗粒的含量影响较为显著,对微小颗粒含量的影响不大。