一種用於開採鹽類礦的金剛石繩鋸串珠的製作方法

2023-08-03 04:32:36

本發明涉及金剛石繩鋸串珠，具體涉及一種用於開採鹽類礦的金剛石繩鋸串珠。

背景技術：

現有鹽類礦床除了富礦可露天直接開採外，貧礦通常採用水溶開採方法，一般採用坑道開挖硐室，以打眼、爆破的方式產生裂縫，浸泡溶解礦層中的鹽，再通過管道與水泵抽到地面進行蒸發、提純的開採方法，但此種方法效率低、危險性高且噪聲大、成本高，難以適應可持續、低碳、環保的發展要求；特別是距離城鎮較近時，每次爆破均相當於3級的地震，對附近居民的生活造成影響。

採用金剛石組鋸工具開採鹽類礦溶解裂縫的新施工方法，可以實現安全、環保、高效、低成本的開採方式，採用30米×40米或40米×50米的切割面積，可以大量減少巷道的數量，金剛石繩鋸切割本身不產生振動，對礦體和礦區的穩定無任何影響。但由於開採的鹽類礦床一般為可溶性鹽類礦物系，主要有鉀、鈉的氯化物、稍酸鹽、硫酸鹽、硼酸鹽和鎂的硫酸鹽等天然礦物，它們硬度低，研磨性弱，對現有金剛石繩鋸串珠磨損很小，不利於金剛石的出刃及換層，嚴重影響金剛石繩鋸在該類鹽類礦床中的切割效率及施工進度，因此，需要開發一種適應該類鹽類礦床開採需要的金剛石繩鋸串珠。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題是提供一種用於開採鹽類礦的金剛石繩鋸串珠，採用本發明所述配方製成的金剛石繩鋸串珠可以增加胎體內部空隙率，提高胎體的自銳性，並優化金剛石串珠溶屑空間及冷卻效果，最終有效提高胎體的切割效率。

本發明所述的用於開採鹽類礦的金剛石繩鋸串珠，按重量百分比計，該金剛石繩鋸串珠主要由下述組分製成：

fe粉15～20％、cu粉40～60％、ni粉6％～12％、cusn合金粉10～16％、造孔劑5～8％、金剛石顆粒3～10％；其中，所述的造孔劑為zn粉和/或nic粉。

申請人在長期的試驗中發現，通過在fe-cu胎體配方中增加zn粉和/或nic粉作為造孔劑，可以增加胎體內部空隙率，提高胎體的自銳性，並優化金剛石串珠溶屑空間及冷卻效果，最終有效提高胎體的切割效率。

本發明所述技術方案中，作為造孔劑的zn粉和nic粉，優選它們的粒度為-150目；當造孔劑為zn粉和nic粉的組合時，zn粉和nic粉的重量比可以任意配比，但優選為1：1。

為了進一步提高金剛石繩鋸串珠的切割效率，優選在製作金剛石繩鋸串珠的原料中還包括0.2～1wt.％的稀土氧化物。所述的稀土氧化物具體可以是選自氧化鑭、氧化鈰和氧化鐠中的一種或兩種以上的組合，當稀土氧化物的選擇為上述兩種以上的組合時，優選它們在稀土氧化物的組成中為等量配比。

本發明所述技術方案中，各組分的重量百分比優選為：

fe粉17～20％、cu粉40～50％、ni粉8％～10％、cusn合金粉13～16％、造孔劑5～7％、金剛石顆粒3～5％、稀土氧化物0.5～1％。

各組分最佳的重量百分比為：

fe粉18％、cu粉46％、ni粉10％、cusn合金粉15％、造孔劑6.2％、金剛石顆粒4％、稀土氧化物0.8％。

本發明所述技術方案中，所述fe粉、cu粉、ni粉和cusn合金粉的選擇與現有技術相同，具體的，fe粉優選為還原鐵粉，更優選粒度為100～300目的還原鐵粉；cu粉優選為電解銅粉，更優選粒度為150～300目的電解銅粉；ni粉優選為羰基鎳粉，更優選粒度為200～300目的羰基鎳粉；cusn合金粉優選為cusn20合金粉，更優選粒度為100～200目的cusn20合金粉。

本發明所述技術方案中，金剛石顆粒粒度的選擇關係到金剛石的出刃及換層，申請人在試驗的基礎上得出，當金剛石顆粒由粒度25/30的金剛石顆粒和粒度30/40的金剛石顆粒組成，且其中粒度25/30的金剛石顆粒佔20～30wt.％時能夠進一步提高胎體的切割效率；更優選粒度25/30金剛石顆粒的破碎靜壓力大於33牛頓/粒，且標準ti值高於80％，粒度30/40金剛石顆粒的破碎靜壓力大於31牛頓/粒，且標準ti值高於82％。

本發明所述用於開採鹽類礦的金剛石繩鋸串珠按現有常規工藝進行製備。

與現有技術相比，採用本發明所述配方製成的金剛石繩鋸串珠可以增加胎體內部空隙率，提高胎體的自銳性，並優化金剛石串珠溶屑空間及冷卻效果，最終有效提高胎體的切割效率。

附圖說明

圖1為本發明實施例1燒結所得的金剛石繩鋸串珠的電鏡掃描圖片；

圖2為對比例1燒結所得的金剛石繩鋸串珠的電鏡掃描圖片。

具體實施方式

下面結合具體實施例對本發明作進一步的詳述,以更好地理解本發明的內容,但本發明並不限於以下實施例。

實施例1

1)按下述重量百分比稱取各組分，備用；

還原鐵粉(粒度100～200目)18％、電解銅粉(粒度150～200目)46％、羰基鎳粉(粒度200～300目)10％、cusn20合金粉(粒度100～200目)15％、造孔劑(由zn粉和nic粉按1：1的重量比組成，其中zn粉的粒度150～200目，nic粉的粒度150～200目)6.2％、金剛石顆粒(由粒度25/30的金剛石顆粒和粒度30/40的金剛石顆粒組成，其中粒度25/30的金剛石顆粒的破碎靜壓力為35±2牛頓/粒，標準ti值為83±3％，粒度30/40的金剛石顆粒的破碎靜壓力為33±2牛頓/粒，標準ti值為85±3％，粒度25/30的金剛石顆粒佔金剛石顆粒總重量的20wt.％)4％、稀土氧化物(由氧化鈰和氧化鐠按1：1的重量比組成)0.8％；

2)將稱取的各組分置於混料機中混合攪拌4小時，得到粉末混合物；

3)將所得粉末混合物裝入冷壓模具中，採用60噸冷壓設備進行冷壓成型，冷壓壓力為90mpa，保壓3分鐘，冷壓完成後，出模，得到金剛石繩鋸串珠冷壓胚；

4)將所得金剛石繩鋸串珠冷壓胚放入燒結模具中，以25℃/分鐘的升溫速率升溫至250℃，然後分段升溫至最終燒結溫度880℃，壓力保持在30mpa，在此條件下保溫保壓燒結時間2小時，燒結完成後，冷卻，出模，得到金剛石繩鋸串珠，將所金剛石繩鋸串珠取樣進行電鏡掃描，所得sem圖如圖1所示；

5)將燒結後的金剛石繩鋸串珠經過拋丸、開刃等常規後處理，檢驗合格後即得到成品。

對比例1

重複實施例1，不同的是：步驟1)中不含造孔劑。

對所得金剛石繩鋸串珠取樣進行電鏡掃描，所得sem圖如圖2所示。

對比圖1和圖2可知，在同樣2000倍的放大率下，圖1存在分布均勻的細小孔洞，利於金剛石的出刃；而圖2的斷口不存在額外的孔洞，為常規的斷口結構。

實施例2

重複實施例1，不同的是：步驟1)中按以下配方稱取各組分：

還原鐵粉(粒度100～200目)20％、電解銅粉(粒度200～300目)40％、羰基鎳粉(粒度200～250目)12％、cusn20合金粉(粒度100～150目)10％、造孔劑(zn粉，粒度150～200目)8％、金剛石顆粒(由粒度25/30的金剛石顆粒和粒度30/40的金剛石顆粒組成，其中粒度25/30的金剛石顆粒的破碎靜壓力為35±2牛頓/粒，標準ti值為83±3％，粒度30/40的金剛石顆粒的破碎靜壓力為33±2牛頓/粒，標準ti值為85±3％，粒度25/30的金剛石顆粒佔金剛石顆粒總重量的30wt.％)10％。

實施例3

重複實施例1，不同的是：步驟1)中按以下配方稱取各組分：

還原鐵粉(粒度200～300目)15％、電解銅粉(粒度150～300目)58.8％、羰基鎳粉(粒度250～300目)6％、cusn20合金粉(粒度100～200目)12％、造孔劑(nic粉，粒度150～200目)5％、金剛石顆粒(由粒度25/30的金剛石顆粒和粒度30/40的金剛石顆粒組成，其中粒度25/30的金剛石顆粒的破碎靜壓力為35±2牛頓/粒，標準ti值為83±3％，粒度30/40的金剛石顆粒的破碎靜壓力為33±2牛頓/粒，標準ti值為85±3％，粒度25/30的金剛石顆粒佔金剛石顆粒總重量的25wt.％)3％、稀土氧化物(由氧化鈰、氧化鐠和氧化鑭按1：1：1的重量比組成)0.2％。

實施例4

重複實施例1，不同的是：步驟1)中按以下配方稱取各組分：

還原鐵粉(粒度100～200目)16％、電解銅粉(粒度150～250目)50％、羰基鎳粉(粒度200～250目)8％、cusn20合金粉(粒度100～150目)16％、造孔劑(由zn粉和nic粉按2：1的重量比組成，其中zn粉的粒度150～200目，nic粉的粒度150～200目)6％、金剛石顆粒(由粒度25/30的金剛石顆粒和粒度30/40的金剛石顆粒組成，其中粒度25/30的金剛石顆粒的破碎靜壓力為35±2牛頓/粒，標準ti值為83±3％，粒度30/40的金剛石顆粒的破碎靜壓力為33±2牛頓/粒，標準ti值為85±3％，粒度25/30的金剛石顆粒佔金剛石顆粒總重量的22wt.％)3％、稀土氧化物(由氧化鐠和氧化鑭按1：1的重量比組成)1％。

將各實施例和對比例1製得的金剛石繩鋸串珠分別並製成繩鋸數量100米，分別裝於本申請人生產的同一設備(礦山開採繩鋸機mtb75)上，切割大小相同且種類相同的鹽類礦面(30米×20米，長×寬)，分別測定由各實施例和對比例1所得串珠製成的繩鋸的切割效率和切割壽命，結果如下述表1所示：

表1：

對比可知，採用本發明所述配方製備的串珠較常規串珠的切割效率提高33％，切割壽命提高9％。