一种液态CO2制备铁矿粉装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种高效节能的液态CO2制备铁矿粉装置，包括：设有进液口、排液口、出气口、进料口及出料口的高压粉化舱；低压液态CO2储存仓，连接排液口，用于回收液态CO2；设置在高压粉化舱的出气口上端的双层防爆片，双层防爆片间充入液化丙烷和双氧水混合液体，用于实现高压粉化舱的快速卸荷；控制阀门，用于调节高压粉化舱灌装液态CO2和置换剂的速度；高压阀门，用于调节高压粉化舱中原有液态CO2排到低压液态CO2储存仓的速度；高压气泵系统，通过阀门与控制阀门连通，向高压粉化舱内置换剂施加高压；控压装置，用于将置换剂从进液口缓慢充入高压粉化舱；驱动气源，为高压气泵系统提供启动压力。本发明专利技术能大大降低液态CO2粉化铁矿石成本和减少环境污染。

【技术实现步骤摘要】
一种高效节能的液态CO2制备铁矿粉装置及方法
本专利技术具体涉及一种高效节能的液态CO2制备铁矿粉装置及方法。
技术介绍
目前，铁矿石经过现场爆破后，形成多数小于1m的铁矿石块体，而后分别经过初破(≤30cm)、中破(≤7.5cm)、细破(≤3.0cm)和碾磨(≤74μm)等粉碎流程。经粉碎之后的矿石经粗细分选、重选－磁选－阴离子反浮选联合等工艺流程，获得小于74μm的铁矿石粉末。全部过程利用机械进行破碎和碾磨，其中碾磨过程采用球磨机时，通过滚筒转动提升钢球，钢球下落与筒底矿石发生碰撞，进行粉碎，设备磨损大，能量利用率低。整个流程工序多，能耗大，造价高。铁矿石选矿阶段的总成本为52.7元/吨，其中碾磨成本为37.6元/吨，占选矿阶段成本的71％。由于需要2.5吨矿石才能得到1吨品位在65以上的铁精粉，一吨铁精粉的碾磨成本为94元/吨，占铁精粉成本(400元/吨)的25％。目前条件下从破碎到粉化整体流程费用占据铁矿石粉价格近1/3。所以亟需一种高效节能的铁矿石制备装置及方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种高效节能的铁矿石制备装置及方法。为了解决上述问题，本专利技术提供一种高效节能的液态CO2制备铁矿粉装置，包括：设有进液口、排液口、出气口、进料口及出料口的高压粉化舱，用于盛放铁矿石及充入高压CO2；进料口用于装入铁矿石，出料口用于排出铁矿粉；低压液态CO2储存仓，连接所述排液口，用于回收液态CO2；设置在所述高压粉化舱的出气口上端的双层防爆片，所述双层防爆片间充入液化丙烷和双氧水混合液体，用于实现所述高压粉化舱的快速卸荷；控制阀门，设置在所述进液口，用于调节所述高压粉化舱灌装液态CO2和置换剂的速度；高压阀门，设置在所述排液口，用于调节所述高压粉化舱中原有液态CO2排到低压液态CO2储存仓的速度；高压气泵系统，通过阀门与所述控制阀门连通，向所述高压粉化舱内置换剂施加高压；控压装置，用于将置换剂从所述进液口缓慢充入所述高压粉化舱；驱动气源，为所述高压气泵系统提供启动压力。进一步，所述高压阀门为针阀。进一步，所述高压粉化舱控制阀门处设有压力表，用于实时显示高压粉化舱内置换剂的压力值。进一步，所述置换剂密度大于液态CO2，溶解度低，低温下不会发生凝结。进一步，所述双层防爆片内具有与所述高压粉化舱内相匹配的初始压力，而初始压力又不至于击破外层防爆片，当外层防爆片被混合液体爆燃击破后，内层防爆片在外侧压力消失后也能被快速击破。本专利技术还提供一种高效节能的液态CO2制备铁矿粉装置的使用方法，包括以下步骤：A、通过进料口装入铁矿石后关闭进料口；B、高压粉化舱排液口关闭；C、高压粉化舱灌装特定初压的液态CO2，静置待CO2充分渗透；D、开启高压粉化舱控压装置，压力高于特定初压时，开启控制阀门和高压阀门，开始驱替；E、当高压阀门位置开始稳定流水，关闭控制阀门和高压阀门，关闭控压装置，驱替完成；F、通过驱动气源启动高压气泵系统；G、高压气泵系统通过阀门与高压粉化舱控制阀门连接；H、当压力表数值达到预设压力时，关闭控制阀门，关闭驱动气源和高压气泵系统；I、引爆双层防爆片内的混合液体，高压粉化舱内的铁矿石被粉碎成铁矿粉，通过出料口排出铁矿粉。相对于现有技术，本专利技术具有下列技术效果：为降低粉化成本，本专利技术人开展了大量液态CO2粉化铁矿石试验，为降低液态CO2粉化铁矿石成本和提升环保标准，采用了驱替工艺对游离态液态CO2进行置换和回收重复利用，只保留渗进铁矿石内部的液态CO2，试验结果已证实该工艺可实现铁矿石粉化，直接降低了液态CO2的消耗量，减少了向大气中的排放，并且实验所得铁矿粉可直接用于重选、浮选和磁选。为进一步降低液态CO2粉化铁矿石成本和提升安全标准，采用了驱替后向高压粉化舱施加初始高压力(气压)，而后通过极少的液化丙烷和双氧水爆燃去击破双层防爆片，试验结果证实可获得相同的铁矿石粉化结果。而施加初始高压气体耗能很小，成本很低。基于上述论述，液态CO2粉化铁矿石，经驱替和向高压粉化舱施加初始高压力是高效节能的优化方法，同时又保证了铁矿石的粉化效果。目前该工艺流程包括CO2液化、充装、驱替、初始高压和破膜卸荷等5个步骤，粉化运行成本9.3元/吨，设备折旧成本3.7元/吨，共计碾磨成本总计为13元/吨，远低于现有技术碾磨成本37.6元/吨，比现有工艺节约近2/3。附图说明图1为本专利技术实施例的原理图。具体实施方式下文中将结合附图对本专利技术的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。实施例一：如图1所示，本专利技术提供一种高效节能的液态CO2制备铁矿粉装置，包括：设有进液口11、排液口12、出气口13、进料口14及出料口15的高压粉化舱1，用于盛放铁矿石及充入高压CO2；进料口14用于装入铁矿石，出料口15用于排出铁矿粉。低压液态CO2储存仓2，连接排液口12，用于回收液态CO2；设置在高压粉化舱1的出气口13上端的双层防爆片18，双层防爆片间充入液化丙烷和双氧水混合液体，用于实现高压粉化舱1的快速卸荷；双层防爆片内具有与高压粉化舱1内相匹配的初始压力，而初始压力又不至于击破外层防爆片，当外层防爆片被混合液体爆燃击破后，内层防爆片在外侧压力消失后也能被快速击破。控制阀门3，设置在进液口11，用于调节高压粉化舱1灌装液态CO2和置换剂的速度；置换剂密度大于液态CO2，溶解度低，低温下不会发生凝结。控制阀门3处设有压力表21，用于实时显示高压粉化舱1内置换剂的压力值。高压阀门4，设置在排液口12，用于调节高压粉化舱1中原有液态CO2排到低压液态CO2储存仓2的速度；高压阀门4为针阀。高压气泵系统5，通过阀门与控制阀门3连通，向高压粉化舱1内置换剂施加高压；控压装置6，用于将置换剂从进液口11缓慢充入高压粉化舱1；驱动气源，为高压气泵系统提供启动压力。系统还包括：入口分流阀71，用于切换高压气泵系统5，控压装置6和注入泵16，实现三个不同过程；(请补充)出口分流阀72，用于切换低压液态CO2储存仓2，用于储存驱替出来的低压液态CO2；切换废水废气仓8时，排放高压粉化仓在粉化后的残留气态CO2；排液减压阀73，用于打开出口分流阀72时，将驱替出来的高压液态CO2降至特定压力；减压排空阀74，用于排出初始状态下存在于高压粉化仓1中的空气；废水废气仓8，用于储存高压粉化仓在粉化后的残留气态CO2；液体过滤器9，用于过滤驱替出来的低压液态CO2；液体压缩机10，用于对驱替出来的低压液态CO2进行升压；高压液态CO2储存仓17，用于储存特定高压液态CO2；注入泵16，用于将特定高压液态CO2注入到高压粉化仓1中。本专利技术还提供一种高效节能的液态CO2制备铁矿粉装置的使用方法，包括以下步骤：A、通过进料口装入铁矿石后关闭进料口；B、高压粉化舱排液口关闭；C、高压粉化舱灌装特定初压的液态CO2，静置待CO2充分渗透；D、开启高压粉化舱控压装置，压力高于特定初压时，开启控制阀门和高压阀门，开始驱替；E、当高压阀门位置开始稳定流水，关闭控制阀门和高压阀门，关闭控压装置，驱替完成；F、通过驱动气源启动高压气泵系统；G、高压气泵系统通过阀门与高压粉化舱控制阀门连接；H、当压力表数值达到预设压力时，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高效节能的液态CO

【技术特征摘要】
1.一种高效节能的液态CO2制备铁矿粉装置，其特征在于，包括：设有进液口、排液口、出气口、进料口及出料口的高压粉化舱，用于盛放铁矿石及充入高压CO2；进料口用于装入铁矿石，出料口用于排出铁矿粉；低压液态CO2储存仓，连接所述排液口，用于回收液态CO2；设置在所述高压粉化舱的出气口上端的双层防爆片，所述双层防爆片间充入液化丙烷和双氧水混合液体，用于实现所述高压粉化舱的快速卸荷；控制阀门，设置在所述进液口，用于调节所述高压粉化舱灌装液态CO2和置换剂的速度；高压阀门，设置在所述排液口，用于调节所述高压粉化舱中原有液态CO2排到低压液态CO2储存仓的速度；高压气泵系统，通过阀门与所述控制阀门连通，向所述高压粉化舱内置换剂施加高压；控压装置，用于将置换剂从所述进液口缓慢充入所述高压粉化舱；驱动气源，为所述高压气泵系统提供启动压力。2.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述高压阀门为针阀。3.如权利要求2所述的装置，其特征在于：所述高压粉化舱控制阀门处设有压力表，用于实时显示高压粉化舱内置换剂的压力值。4.如权利要求3...

【专利技术属性】
技术研发人员：范永波，李世海，段文杰，乔继延，冯春，张丽，张冬霜，
申请(专利权)人：中国科学院力学研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11