Ist die inländische Technologie für Kohlendioxidstrahlen ausgereift? Wie sind die Marktaussichten?
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Gesteinsbruch bedeutet, wie der Name schon sagt, das Zerkleinern von Gestein. Kleine Steine können mit einem Hammer zertrümmert werden. Wie lässt sich ein Berg aus Steinen effizient in geeignete Größen für die Weiterverarbeitung zerkleinern? Wie kann ein Gas eingesetzt werden, um Gestein effizient zu zerkleinern?
1. Was ist Gesteinsbrechen?
Felsbrechen ist das Zerkleinern von Gestein. Das Grundprinzip besteht darin, mithilfe einer Kraftquelle die zerbrochenen Gesteine direkt von ihrer ursprünglichen Position wegzuschleudern und zu zerstreuen oder die Gesteinsmasse in Stücke zu schneiden und zu zerstreuen.
Im antiken Bergbau war das Feuersprengverfahren weit verbreitet. Die Geschichte des antiken Bergbaus in China reicht weit zurück und lässt sich bis in die Steinzeit zurückverfolgen. Es gibt verschiedene Bergbaumethoden und -technologien, wie z. B. Aushub- und Rekultivierungsmethoden im Tagebau, vertikale Schächte, geneigte Schächte und horizontale Tunnel im Untertagebau usw. Bereits vor der Frühlings- und Herbstperiode wurde in China das Feuersprengverfahren im Bergbau angewendet. Dabei wird das Gestein mit Feuer erhitzt, mit Wasser abgeschreckt, aufgespalten und anschließend von Hand herausgebrochen. Erst Mitte des 19. Jahrhunderts wurde das Sprengen von Gestein mit der Einführung von Gesteinsbohrmaschinen und der Schießpulvertechnologie zum am häufigsten verwendeten Gesteinsbrechverfahren im Bergbau. Nach dem Zweiten Weltkrieg wurden mit der steigenden Nachfrage nach Erzen zahlreiche neue Gesteinsbohrmaschinen, Sprenggeräte und Bergbaumaschinen entwickelt, wie z. B. Drehbohrmaschinen, Imlochbohrmaschinen, Differentialzünder, Ammoniumnitratsprengstoffe, kombinierte Bergbau- und Aushubmaschinen usw. Gleichzeitig war es erforderlich, die Gesetze der Gesteinszerkleinerung auf der Grundlage moderner Wissenschaft genauer darzustellen. Die wichtige Rolle der Gesteinszerkleinerung in Bergbauprojekten wurde allmählich erkannt.
2. Was sind die Merkmale der traditionellen Gesteinsbrechtechnologie? Die traditionelle Gesteinsbrechtechnologie lässt sich je nach Antriebsquelle in zwei Kategorien unterteilen. Die eine ist das explosive Gesteinsbrechen mit Pyrotechnik als Antriebsquelle, die andere das nicht-explosive Gesteinsbrechen mit Maschinen oder Expansionsmitteln.
1. Explosives Gesteinsbrechen
Explosives Gesteinsbrechen, auch bekannt als Sprengtechnologie, bezeichnet das Phänomen, dass die durch die Explosion von Sprengstoffen in Luft, Wasser, Boden und Gestein oder Strukturen erzeugte Stoßwelle und das explosive Gas auf die umgebenden Medien einwirken und diese dadurch verdichten, verformen, zerstören, lösen und wegschleudern. Diese Technologie ist wirtschaftlich und effizient, birgt jedoch ein hohes Sicherheitsrisiko, und es ist Vorsicht geboten, um Probleme wie vorzeitige Explosionen, Explosionsverweigerung und Halbexplosionen von Sprengstoffen zu vermeiden. Sie wird häufig in großen Bergwerken, Tunneln, Wasserbauprojekten und anderen Bereichen eingesetzt.
2. Mechanisches Brechen von Gestein
Beim mechanischen Gesteinsbrechen werden Maschinen als Antriebsquelle eingesetzt, um Gestein zu zerkleinern oder zu spalten. Zu den derzeit in China am häufigsten eingesetzten Methoden des mechanischen Gesteinsbrechens zählen Hydraulikhämmer, Hydraulik- und Drucklufthämmer sowie Spalter. Diese Technologie bietet den Vorteil, dass sie die Integrität des Gesteins weitestgehend bewahrt, ohne schädliche Gase zu erzeugen, und ist umweltfreundlich. Allerdings sind die Kosten hoch, die Effizienz gering und die Lärmbelästigung hoch. Sie wird häufig zum sekundären Zerkleinern von Gestein, zum Abbruch von Stahlbeton, zum Entfernen von Muschelschalen, zum Entfernen von Rost, zum Brechen von Eis, zum Brechen von gefrorenem Boden, zum Brechen von Weichgestein, zum Rütteln von Sandformen und in anderen Bereichen eingesetzt.
3. Expansionsmittel Gesteinsbruch
Das Brechen von Gestein mit Expansionsmittel wird auch als statische Brechtechnologie bezeichnet. Dabei wird statisches Brechmittel mit Wasser vermischt und in dichte Bohrlöcher eingebracht. Die während des Hydratationsprozesses vom Brechmittel erzeugte Expansionskraft wird genutzt, um das Gestein zu zerkleinern. Diese Technologie bietet die Vorteile, dass sie vibrations- und geräuschlos ist und keine Steine und Staub aufwirbelt. Allerdings ist die Expansionskraft unzureichend, die Geschwindigkeit gering, das Gerät nicht frostbeständig, die Material- und Bohrkosten hoch und die Bauzeit lang. Sie wird häufig im Steinabbau, Betonabbau, Felsaushub und bei der Sanierung von Steilhängen eingesetzt.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass traditionelle Technologien zum Brechen von Gestein in ihren jeweiligen Anwendungsbereichen ihre Vorteile haben, aber auch ihre Anwendungsgrenzen haben. Explosives Brechen von Gestein ist kostengünstig und hocheffizient, die schädlichen Auswirkungen von Sprengungen sind jedoch schwer zu kontrollieren. Der Betrieb in komplexen Umgebungen unterliegt Einschränkungen und wird streng kontrolliert. Mechanisches Brechen von Gestein ist zwar gut kontinuierlich, wird aber stark von der Härte des Gesteins beeinflusst und bringt Probleme wie hohe Kosten, geringe Effizienz und leichte Lärmbelästigung mit sich. Marktübliches Brechen von Gestein mit Expansionsmitteln ist sicher und verursacht keine Stein- und Staubwolken, muss aber dennoch die Probleme geringer Brechkraft, geringer Wirkung, langer Zeit und geringer Brechmenge auf einmal bewältigen.
3. Technische Vorteile der Kohlendioxid-Fracking-Anlage
Angesichts der Probleme der auf dem Markt erhältlichen Kohlendioxid-Fracking-Geräte mit geringer Gesteinsbrechkraft, geringer Wirkung, langer Laufzeit und geringem Gesteinsbrechvolumen engagiert sich Yantai Gaea Rock in der Forschung und Entwicklung von Schlüsseltechnologien für die Expansion durch Phasenwechsel von Kohlendioxid und in technologischen Innovationen. Das Unternehmen hat eine Reihe von Produkten entwickelt, darunter Fracking-Geräte mit einem Durchmesser von 89 x 5 x 1200, Fracking-Geräte mit einem Durchmesser von 76 x 1,5 x 1400 und Aktivatoren mit einem Durchmesser von 32 x (350–1500), um verschiedene Gesteinsbrechprobleme zu lösen.
Im Gegensatz zu herkömmlichen Sprengstoffen erzeugen die Kohlendioxid-Fracking-Geräte von Yantai Gaea Rock keine Stoßwellen, keine offenen Flammen, keine Hitzequellen und keine giftigen und schädlichen Gase, die durch chemische Reaktionen entstehen. Anwendungen haben bewiesen, dass Kohlendioxid-Fracking-Geräte als physikalische Fracking-Geräte keine negativen Auswirkungen haben und eine hohe Sicherheit bieten.
Der thermische Reaktionsprozess wird im inneren Hohlraum des geschlossenen Rohrkörpers durchgeführt, und das Cracken bei niedrigen Temperaturen wird durchgeführt. Das ausgestoßene CO2 wirkt explosions- und flammhemmend und lässt brennbare Gase nicht detonieren.
Es kann sowohl zu gerichteten Rissen als auch zu verzögerter Kontrolle kommen, insbesondere in besonderen Umgebungen (wie Wohngebieten, Tunneln, U-Bahnen, Untergrundbahnen usw.). Die Vibration während des Implementierungsprozesses ist gering, es gibt keine zerstörerischen Vibrationen und Stoßwellen und es gibt keine zerstörerischen Auswirkungen auf die Umgebung.
Weder Vibrationen noch Stöße können das Heizgerät erregen, sodass Befüllung, Transport und Lagerung äußerst sicher sind. Die Infusion mit flüssigem Kohlendioxid dauert nur 1–3 Minuten, das Aufbrechen bis zum Ende nur 4 Millisekunden. Während des Implementierungsprozesses gibt es keine Blindgänger, und eine Inspektion ist nicht erforderlich.
Es ist kein pyrotechnisches Lager erforderlich, die Verwaltung ist einfach, die Bedienung ist leicht zu erlernen, die Anzahl der Bediener ist gering und es ist kein professionelles Personal im Dienst erforderlich;
Die Rissbildungsfähigkeit ist steuerbar und das Energieniveau wird entsprechend der Einsatzumgebung und dem Objekt eingestellt.
Beim Brechen entstehen weder Staub noch Steine, und es entstehen keine giftigen oder schädlichen Gase. Der Abstand zum Ausweichen vor der Explosion ist kurz, und das Gerät kann schnell zur Abbaustelle zurückkehren und kontinuierlich arbeiten.
Beim Steinabbau wird die Texturstruktur nicht zerstört und die Ausbeute und Effizienz sind hoch.
