專利名稱：工程用模擬月壤及其制備工藝的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種工程用模擬月壤及其制備工藝。
背景技術：
我國月球探測的近期規劃以不載人月球探測為宗旨，月面巡視探測器將于2013 年乘坐嫦娥三號著陸器登陸月球。月面巡視探測器是一種能夠在月球表面移動，完成探測、 采樣、運載等任務的航天器，它的基本功能是具有月面行走能力。在登陸月球之前，需要在模擬月球環境中對月面巡視探測器的牽引性、通過性、機動性等進行全面測試以規避風險。 工程用模擬月壤是巡視探測器在內場試驗的工作介質，因此確定合理的巡視器內場用模擬月壤制備工藝具有重要意義。巡視器內場用模擬月壤制造工藝具有很強的工程化特征，加工周期也有嚴格的限制。如果選取研磨、融凝、霧化、差熱等不同的造粒方法，盡管從顆粒形態和粒徑分散度方面可以實現與真實月壤的靠近，但從工程角度出發，這樣多的加工手段和方法將顯著提高制造成本和生產周期，同時還給模擬月壤的試驗場現場性能檢驗帶來技術上的麻煩，降低模擬月壤質量控制可行性。面向工程實際，試驗場使用的模擬月壤數量大，使用中需要反復整備以保證模擬月壤特性的一致性。若采用多種原材料、多種造粒方法制備異質材料模擬月壤，除具有制作成本高、制作周期長的缺點，在大范圍整備過程中很容易發生混料不均和比重偏析問題，嚴重影響模擬月壤力學特性的一致性。
發明內容
本發明的目的是提供一種工程用模擬月壤。本發明的另一目的是提供一種工程用模擬月壤的制備工藝。本發明之工程用模擬月壤的材質選取吉林省輝南縣金川地區火山灰作為模擬月壤的原料，其重量百分比配比如下3目的火山灰2.17%4目的火山灰4.35%8目的火山灰8.70%1目的火山灰8.70%1目的火山灰28.26%40目的火山灰21.73%60目的火山灰2.17%160目的火山灰19.57%200目的火山灰4.35%。本發明之工程用模擬月壤的制備工藝，其步驟如下(1)、原料選取根據真實月壤的物理力學性能，以礦物組成、化學成分相近為次要指標，以物理特性、力學特性相同為主要指標，選取吉林省輝南縣金川地區火山灰作為模擬月壤的原料，根據下述模擬月壤特征粒級配比方案制備模擬月壤
3目的火山灰 2.17% 4目的火山灰 4.35% 8目的火山灰 8.70% 1目的火山灰 8.70% 1目的火山灰 28.26% 40目的火山灰 21.73% 60目的火山灰 2.17%
160目的火山灰 19.57% 200目的火山灰 4.35%;O)、火山渣晾曬采用人工對火山渣原料進行簡單破塊和攤鋪，在露天通風處進行自然晾曬5 7 天；(3)、火山渣粗碎和烘干
使用顎式破碎機對晾曬后火山渣原料進行粗破碎，然后運送至烘干車間，用轉筒烘干機進行連續烘干，每批原料烘干過程中隨機抽樣10-15個，并檢驗含水量，含水量要求小于2% ；0)、火山渣制粉根據模擬月壤的配方，模擬月壤由3目、4目、8目、10目、18目、40目、60目、160目和200目共九種粒徑火山灰配制而成，使用烘干后符合含水量要求的火山渣原料，針對火山灰加工粒徑尺寸，采用兩種制粉工藝進行加工針對3目、4目、8目、10目、18目、40目等大粒徑的火山灰，采用對輥破碎機進行二次破碎，并采用自動振篩機進行制備，根據要求，自動振篩機配制多級目數篩片，各級目數篩片下為合格品，稱重裝袋；合格品以外的粗粒徑火山灰通過輸送帶重新回到對輥破碎機進行破碎，重復以上過程，直至不再存有粗粒徑原料；針對60目、160目和200目等細粒徑火山灰，采用擺式磨粉機進行精細加工，通過調整離心風扇轉速，調整目數；轉速越快，目數越高，粒徑越小；粉碎后成品在離心力和負壓風的作用下，直接進入成品收集器，稱重裝袋；未達到標準的目數，則重新回到磨粉機的粉碎區再次進行粉碎；兩種制粉工藝的加工過程需實施全程監督，對每班次各粒度產品抽樣5 10個， 當日進行粒度分布檢測，檢驗項目包括粒徑、分布、總體均勻性、重量、雜質；對加工合格的各粒徑火山灰存放在半成品存儲間中。(5)、成品制備根據混料機每次模擬月壤的混合能力，按照模擬月壤的配比方案進行稱重配比； 將稱重后各粒徑火山灰裝入混料機進行初次連續均勻混合；根據本類型模擬月壤的寬范圍粒徑分布特點，當初次混合一定噸袋數量以后，將非同一爐的兩噸產品重新倒入混料機中再次混合10分鐘，最后抽樣、標記、封袋和存儲；對每班次各噸袋模擬月壤產品抽樣5 10 個，當日進行粒度分布檢測，檢驗項目包括粒徑、分布、總體均勻性、重量、雜質；本發明的有益效果是采用本發明之制備工藝，能夠保證10噸/天的模擬月壤制備量，滿足工程用模擬月壤制備周期(三個月內完成制備700噸模擬月壤)的要求。通過測試和計算所制備的模擬月壤得出結論模擬月壤隨機抽樣的各粒徑百分比符合工程用模擬月壤級配曲線公差帶；模擬月壤隨機抽樣中各粒徑范圍累積百分比的平均誤差最大值為4. 4%，中值粒徑的誤差最大值為13%，滿足工程用模擬月壤中實測值與設計值誤差不大于15%的要求；模擬月壤中粒徑的均勻性不大于10%，滿足工程用模擬月壤中均勻性的要求；模擬月壤中各樣本含水量的最大值為0.8%，滿足工程用模擬月壤含水量不超過10%的要求。采用本發明之制備工藝制備模擬月壤，制備周期和控制指標均符合工程用模擬月壤的要求。
具體實施例方式本發明之工程用模擬月壤的材質選取吉林省輝南縣金川地區火山灰作為模擬月壤的原料，其重量百分比配比如下
3目的火山灰 2.17%
4目的火山灰4.35%8目的火山灰8.70%1目的火山灰8.70%1目的火山灰28.26%40目的火山灰21.73%60目的火山灰2.17%160目的火山灰19.57%200目的火山灰4.35%。本發明之工程用模擬月壤的制備工藝，其步驟如下(1)、原料選取根據真實月壤的物理力學性能，以礦物組成、化學成分相近為次要指標，以物理特性、力學特性相同為主要指標，選取吉林省輝南縣金川地區火山灰作為模擬月壤的原料，根據下述模擬月壤特征粒級配比方案制備模擬月壤
3目的火山灰2.17%4目的火山灰4.35%8目的火山灰8.70%1目的火山灰8.70%1目的火山灰28.26%40目的火山灰21.73%60目的火山灰2.17%160目的火山灰19.57%200目的火山灰4.35%；O)、火山渣晾曬采用人工對火山渣原料進行簡單破塊和攤鋪，在露天通風處進行自然晾曬5 7 天；(3)、火山渣粗碎和烘干使用顎式破碎機對晾曬后火山渣原料進行粗破碎，然后運送至烘干車間，用轉筒烘干機進行連續烘干，每批原料烘干過程中隨機抽樣10-15個，并檢驗含水量，含水量要求小于2% ；0)、火山渣制粉根據模擬月壤的配方，模擬月壤由3目、4目、8目、10目、18目、40目、60目、160目和200目共九種粒徑火山灰配制而成，使用烘干后符合含水量要求的火山渣原料，針對火山灰加工粒徑尺寸，采用兩種制粉工藝進行加工針對3目、4目、8目、10目、18目、40目等大粒徑的火山灰，采用對輥破碎機進行二次破碎，并采用自動振篩機進行制備，根據要求，自動振篩機配制多級目數篩片，各級目數篩片下為合格品，稱重裝袋；合格品以外的粗粒徑火山灰通過輸送帶重新回到對輥破碎機進行破碎，重復以上過程，直至不再存有粗粒徑原料；針對60目、160目和200目等細粒徑火山灰，采用擺式磨粉機進行精細加工，通過調整離心風扇轉速，調整目數；轉速越快，目數越高，粒徑越小；粉碎后成品在離心力和負壓風的作用下，直接進入成品收集器，稱重裝袋；未達到標準的目數，則重新回到磨粉機的粉碎區再次進行粉碎；兩種制粉工藝的加工過程需實施全程監督，對每班次各粒度產品抽樣5 10個， 當日進行粒度分布檢測，檢驗項目包括粒徑、分布、總體均勻性、重量、雜質；對加工合格的各粒徑火山灰存放在半成品存儲間中；(5)、成品制備根據混料機每次模擬月壤的混合能力，按照模擬月壤的配比方案進行稱重配比； 將稱重后各粒徑火山灰裝入混料機進行初次連續均勻混合；根據本類型模擬月壤的寬范圍粒徑分布特點，當初次混合一定噸袋數量以后，將非同一爐的兩噸產品重新倒入混料機中再次混合10分鐘，最后抽樣、標記、封袋和存儲；對每班次各噸袋模擬月壤產品抽樣5 10 個，當日進行粒度分布檢測，檢驗項目包括粒徑、分布、總體均勻性、重量、雜質。
權利要求
1. 一種工程用模擬月壤，其材質選取吉林省輝南縣金川地區火山灰作為模擬月壤的原料，其重量百分比配比如下3目的火山灰2.17%4目的火山灰4.35%8目的火山灰8.70%1目的火山灰8.70%1目的火山灰28.26%40目的火山灰21.73%60目的火山灰2.17%160目的火山灰19.57%200目的火山灰4.35%。
2. —種工程用模擬月壤的制備工藝，其工藝步驟如下(1)、原料選取選取吉林省輝南縣金川地區火山灰作為模擬月壤的原料，根據模擬月壤特征粒級配比方案制備模擬月壤(2)、火山渣晾曬采用人工對火山渣原料進行簡單破塊和攤鋪，在露天通風處進行自然晾曬5 7天；(3)、火山渣粗碎和烘干使用顎式破碎機對晾曬后火山渣原料進行粗破碎，然后運送至烘干車間，用轉筒烘干機進行連續烘干，每批原料烘干過程中隨機抽樣10-15個，并檢驗含水量，含水量要求小于2% ；G)、火山渣制粉根據模擬月壤的配方，模擬月壤由3目、4目、8目、10目、18目、40目、 60目、160目和200目共九種粒徑火山灰配制而成，使用烘干后符合含水量要求的火山渣原料，針對火山灰加工粒徑尺寸，采用兩種制粉工藝進行加工針對3目、4目、8目、10目、18目、40目等大粒徑的火山灰，采用對輥破碎機進行二次破碎，并采用自動振篩機進行制備，根據要求，自動振篩機配制多級目數篩片，各級目數篩片下為合格品，稱重裝袋；合格品以外的粗粒徑火山灰通過輸送帶重新回到對輥破碎機進行破碎，重復以上過程，直至不再存有粗粒徑原料；針對60目、160目和200目等細粒徑火山灰，采用擺式磨粉機進行精細加工，通過調整離心風扇轉速，調整目數；轉速越快，目數越高，粒徑越小；粉碎后成品在離心力和負壓風的作用下，直接進入成品收集器，稱重裝袋；未達到標準的目數，則重新回到磨粉機的粉碎區再次進行粉碎；兩種制粉工藝的加工過程需實施全程監督，對每班次各粒度產品抽樣5 10個，當日進行粒度分布檢測，檢驗項目包括粒徑、分布、總體均勻性、重量、雜質；對加工合格的各粒徑火山灰存放在半成品存儲間中；(5)、成品制備根據混料機每次模擬月壤的混合能力，按照模擬月壤的配比方案進行稱重配比；將稱重后各粒徑火山灰裝入混料機進行初次連續均勻混合；根據本類型模擬月壤的寬范圍粒徑分布特點，當初次混合一定噸袋數量以后，將非同一爐的兩噸產品重新倒入混料機中再次混合10分鐘，最后抽樣、標記、封袋和存儲；對每班次各噸袋模擬月壤產品抽樣5 10個，當日進行粒度分布檢測，檢驗項目包括粒徑、分布、總體均勻性、重量、雜質。
全文摘要
本發明公開了一種工程用模擬月壤及其制備工藝，模擬月壤的材質選取吉林省輝南縣金川地區火山灰作為模擬月壤的原料，模擬月壤由3目、4目、8目、10目、18目、40目、60目、160目和200目共九種粒徑火山灰依據各自的重量百分比配制而成；其制備工藝包括有原料選取、火山渣晾曬、火山渣粗碎和烘干、火山渣制粉和成品制備工序；本發明之制備工藝制備的模擬月壤，制備周期和控制指標均符合工程用模擬月壤的要求。
文檔編號G01N1/38GK102288472SQ20111012093
公開日2011年12月21日 申請日期2011年5月11日 優先權日2011年5月11日
發明者何玲, 劉慶平, 張銳, 李因武, 李建橋, 李秀娟, 杜三虎, 梁維奎, 樊世超, 江磊, 蘇波, 鄒猛 申請人:吉林大學