Способ измельчения металлических негабаритов

(54) СЛ ОСОБ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИК НЕГАБАРИТОВ(57) Использование: в дроблении металлическинегабаритов с использованием импульсных источ Комитет Российскоц Федераццц по патентам и тонарным знакам ОПИ САНИК ПАТЕНТУ м Ы 5 (1 ц 2 ОО 2503 С 1 (БЦ ОО ников разоушающей нагрузки, например, зарядов 88. Сущность изобретения: способ измельчения металлических негабаритов, преимущественно скрапов, включает захолаживание негабарита жид - ким азотом и приложение к негабариту с нижней его стороны разрушающей нагрузки. Разрушающую нагрузку прикладывают к негабариту не менее чем в трех равноудапенных по периметру друг от друга точках с интервалом по времени между первой и последней точками не более 100 мкс 1 з.п.ф-лы, 2 ип.Изобретение относится к способам и устройствам для дробления металлических негабаритов, в частности отходов литейного производства металлургической промышленности (скрапов).Известен способ дробления металлических негабаритов, заключающийся. в размещении вне или внутри негабарита одного или нескольких источников разрушающей нагрузки, в качестве которых используются заряды взрывчатого вещества, и их срабатывании в заданной последовательности: одновременно или с задержкой по времени один относительно другого. В частности этот способ применяется для измельчения отходов металлургической промышленности (скрапов), получающихся в результате нарушений технологического режима плавки и представляющих собой стальные или чугунные отливки, имеющие из-за вк ночения шлаков композиционную структуру. Скрапы имеют преимущественно форму усеченного конуса. Использованию их в качестве металлургического сырья препятствуют их размеры (диаметр около 2-3 и высота 1-3 м). Скрапы измельчают путем выполнения в них шпуров, размещения в шпурах зарядов ВВ и их последующего подрыва, Это обеспечивает приложение к материалу скрапа импульсной разрушающей нагрузки и производит его разрушение на куски, размер которых позволяет испольэовать их в качестве металлургического сырья,Максимальный размер кусков негабарита ограничен 1 м,Указанный способ обладает недостатками, вызванными, с одной стороны, высокой прочностью металла, что приводит к необходимости применения мощного источника ударной нагрузки (например подрыв несколько десятков килограмглов ВВ). С другой стороны, из-эа наличия в скрапе включений шлака резко усложняется операции выполнения шнуров, Так при механическогл изготовлении шпуров сверла на границе раздела металл-шлак ломаются. При изготовлении шпуров кумулятивными перфораторами пробитые отверстия заполняются осколками шлаков, что требует их дополнительной очистки,Это удорожает работы, делая их экономически неэффективными,Кроме того, применение больших зарядов ВВ на территории вблизи производственных зданий небезопасно,В результате за десятки лет на площадках с отвалами металлургических производства скопились сотни тысяч тонн отходов,включающих в себя качественные стали,5 10 15 20 2.5 30 35 40 45 50 55 Известны способы разделки негабаритов, при выполнении которых осуществляется операция эахолаживания,обеспечивающая увеличение хрупкости материала, например для увеличения хрупкости материала негабарита осуществляетсяего захолаживание сжиженным газом (азотом),Наиболее близким к изобретению является способ измельчения металлическихматериалов, включающий в себя эахолаживание материала жидким азотом и приложение в нижней его части разрушающихнагрузок.Укаэанный способ имеет недостаток,так как не определены порядок размещенияисточников разрушающей нагрузки относительно друг друга и последовательность ихсрабатыванияВ предлагаемом способе для повышения эффективности дробления и безопасности работ в отличие от известного способавключающего охлаждение негабарита сжиженньнл азотом и приложение в нижней егочасти разрушающих нагрузок, нагрузкаприлагается не менее чем в трех равноудаленных друг от друга точках с разновременностью не более 100 мкс,Для интенсификации процесса разрушения и предотвращения разлета осколковпри использовании взрывных источниковпосле захолаживания негабарита по верхней поверхности негабарита наносят ударрабочим органом механического молота илидругим массивным ударникам, осуществляющий в момент удара подрыв зарядов ВВ,например через взрыватель ударного действия. Б связи с незначительным временемсрабатывания взрывателей такого типа, момент приложения дополнительной ударнойнагрузки практически совпадает с моментом приложения разрушающей нагрузки.Сущность предлагаемого способа иллюстрируется на фиг.1,2, и состоит в том, чтозахолаживание негабарита 1, производятпосле установки в его нижней части источников разрушающей нагрузки 2, нагрузкуприлагают ниже уровня жидкого азота неменее чем в трех равноудаленных друг отдруга точках с равновременностью не более100 мкм. Позициями 3-7 на фиг,1 показаны:жидкий азот 3, криопровод 4, стенка емкости 5, рабочий орган молота, прилагающегодополнительную нагрузку б, взрывательударного типа 7,Размещение источников нагрузки неменее чем в трех равноудаленных друг отдруга точках и срабатывание их с равновременностью не более 100 мкс обеспечиваетсхождение волн нагрузки внутри негабари 2002503та с отклонением от центра не более 500 мм (скорость волны нагрузки в стали -5 мм/мкм), Величина разновременности 100 мкс определяется, исходя из минимального размера негабарита (1 м), который нужно дробить, В случае, если разно- временность срабатывания будет больше 100 мкс, то место встречи всех волн нагрузки может оказаться вне негабирита. Траектории места встречи волн сжатия от трехисточников нагрузки, из которых сработали с задержкой более 100 мкс при диаметре негабарита -1 м приведены на фиг,2, где обозначены: 1 - негабарит, 2 - источникнагрузки, А - траектории мест встречи волн сжатия, Видно, цто расчетная точка встречи волн сжатия от всех трех источников находится при этом вне негабарита, что снижаетэффективность разрушения,Наиболее эффективным с точки зрения разрушения негабарита является реализация режима, когда волны сжатия от трех (или большего цисла) источников сходятся в центре разрушаемого негабарита. При этомматериал центральной зоны испытывает наибольшие деформации, После отражения волн нагрузки от места схождения в виде волн растяжения происходит разрушение материала по поверхности, где материал испытывал максимальные деформации, Хрупкость разрушения обеспечивает охлаждение материала негабарита жидким азотом.В случае, если процесс разделки негабарита проводится в бронеяме открытоготипа, построенной на месте разделки большого количества негабартитов, то для интенсификации процесса разрушения и предотвращения разлета осколков по верхней части негабарита целесообразно производить удар массивным молотом (энергия удара - сотен КДЖ) (сл фиг.1 поз,б), который задействует, например от взрывателя ударного типа (поз.7), источники разрушающей нагрузки, размещенные в нижней части негабарита. При этом рабочий орган молота будет служить преградой, препятствующей разлету осколков, что повышает безопасность работ.Анализ литературных источников показывает, что использование в качестве хладагента жидкого азота обеспечиваетдостижение порога хладоломкости практически всех широкоиспользуемых ларок стали, Численное значение порога меняется от -ЗО С для стали типа 12 Г 2 СНМ до 175-180 Сдля сталей типа ЗОХГСНА. За порог хладоломкости взята температура, при которой значение ударной вязкости материала становится меньше ЗО дж/см, Для широко5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 распространенных низколегированных сталей значение ударной вязкости при температуре жидкого азота составляет 0.05.0.1 от ее нормальной величины, Для высоколегированных сталей типа 38 ХА, 18 ХНВА снижение происходит до - 0.2 от нормальной величины.Такое увеличение хрупкости металла обеспечивает по сравнению с нормальными условиями уменьшение в 5-20 раз требуемой для разрушения негабарита величины энергии источников разрушающей нагрузки. Это повышает безопасность проводимых работ,Дополнительно, при наличии в материале скрапов неметаллических включений (шлаки и т,д.), из-за различия в температурных коэффициентах линейного расширения металла(а 4 10 1/град) и шлаков(а м 10-6 -4 1/град) в местах их контакта возникают разрывающие напряжения или трещины. При охлаждении на величину ЬТ 100 и размере включения 100 мм, ширина температурной трещины составляет " 1 мм. Это дополнительно уменьшает прочность негаба рита.Таким образом, предлагаемый способ позволит удешевить и повысить безопасность работ по разделке негабаритов за счет снижения массы ВВ источников импульсной нагрузки,Обеспечение требуемой разновременности срабатывания источников разрушающей нагрузки добиться применением в качестве средств взрывания так называемых электродетонаторов мгновенного действия, например типа ЭД-9, время срабатывания которых не превышает согласно ТУ 15 мкс. Другим способом создания требуемой разновременности может служить устройство, обеспечивающее детонационную разводку инициирующего импульса от одного взрывателя ко всем источникам взрывной нагрузки, по детонационным шнурам равной длины.Пример конкретного выполнения способа применительно к разделке одиночного негабарита в полевых условиях,В грунте выполняется углубление с размерами незнацительно превышающими размеры негабарита, Поверхность углубления смачивается водой, В углубление размещается негабарит, В нижней части негабарита на одинаковом удалении друг от друга размещаются источники разрушающей нагрузки - не менее трех зарядов ВВ, форма и масса которых определены экспериментальным путем. На зарядах установлены электродетонаторы ЭД-97 2002503 электрическая цепь которых соединена последовательно. Цепь подключается к прибору, включающему ток для осуществления подрыва, Затем производится заливка жидкого азота в углубление, При этом смо ченные водой стенки углубления замораживаются, что препятствует утечке жидкого азота в грунт, обеспечивает теплоизоляцию охлаждающей жидкости от окружающей среды. Обьем заливаемого азота определя ется из условия охлаждения известной массы негабарита и обеспечения наличия перед подрывом вуглублении жидкого азота, уровень которого должен быть выше источников разрушающей нагрузки. После чего 15 проводится подрыв. В качестве взрывной станции используется высоковольтный (5 кВ) источник, который обеспечивает срабатывание электродетонаторов типа ЭД-9 с разновременностью3 мкс, 20Промышленное применение предлагаемого способа зависит от соотношения цен на жидкий азот и получаемое металлургическое сырье. При охлаждении единицы массы стали до температуры жидкого азота 25 Формула изобретения1, СПОСОБ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ НЕГАБАРИТОВ, преимущест 30 венно скрапов, включающий захолаживание негабарита жидким азотом и приложение разрушающей нагрузки к не-габариту с нижней его стороны, отличающийся тем, что разрушающую нагрузку требуется около 0,4 единиц массы жидкого азота,Применение предлагаемого способа наиболее целесообразно на металлургических производствах, где используется кислородное дутье, кислород для которого получается методом разделения воздуха. Образующийся при этом жидкий азот может быть использован для реализации способа,Поскольку в предлагаемом способе наиболее определяющей его характеристикой является повышение безопасности проведения работ, следовательно данный способ найдет применение при разрушении негабаритов, расположенных вблизи промышленных зданий, сооружений.(56) Единые правила безопасности при взрывных работах. М.: Недра, 1976, с.124- 126,Патент ГДР М 272613, кл. В 02 С 23/ОО, публ. 1988.Авторское свидетельство СССР М 1546142, кл. В 02 С 19/00, 1988. прикладывают к негабариту не менее чем в трех равноудаленных по периметру точках с интервалом по времени между первой и последней точками не более 100 мкс;2. Способ по п.1, отличающийся тем, что после захолаживания прикладывают ударную нагрузку к негабариту с верхней его стороны.