礦物加工中電磁破碎技術(shù)的應(yīng)用分析

韓慧智 孫自良

（山西大地工程咨詢?cè)O(shè)計(jì)有限公司，山西 太原 030000）

隨著時(shí)代的發(fā)展，科技正在不斷地進(jìn)步并被運(yùn)用到生產(chǎn)生活的各個(gè)方面。其中在有關(guān)礦物加工的工藝選擇中，電磁破碎技術(shù)不啻為一個(gè)極佳的選項(xiàng)。

1 電磁破碎技術(shù)原理

1.1 電脈沖破碎原理

不同礦物的介電常數(shù)和電導(dǎo)率各不相同。 電脈沖破碎技術(shù)就是利用這一特質(zhì)對(duì)礦物顆粒進(jìn)行破碎操作：第一步，把固體礦物顆粒置于液態(tài)電介質(zhì)環(huán)境中；第二步，用高壓電脈沖輔之。

在充斥電介質(zhì)的電場(chǎng)中，自由電荷呈定向運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)并扎堆于礦物邊界。 礦物的介電常數(shù)越高，附集在表面的電荷數(shù)越多。所以，礦石中常因不同礦物的介電常數(shù)高低不同，加之極化電荷未能相互補(bǔ)償，而產(chǎn)生不同強(qiáng)度的電場(chǎng)，最終形成了一個(gè)極具吸引力的放電通道。

當(dāng)有外界的加強(qiáng)電脈沖介入并產(chǎn)生沖擊時(shí)，礦物表面的某處電場(chǎng)強(qiáng)度逐漸增加直至臨界值，刺激帶負(fù)電的電子逃逸，以極高速碰撞礦物顆粒中的分子或中性原子， 使其電荷狀態(tài)發(fā)生改變，形成等離子體。 與此同時(shí)，電子的碰撞不僅尚未結(jié)束還會(huì)引起等離子體的振蕩， 而離子的振蕩所產(chǎn)生的能量又會(huì)連鎖反應(yīng)至固體礦物顆粒中，被波及的礦物顆粒則會(huì)發(fā)生凝聚處積聚、斷裂處被拉伸的現(xiàn)象，隨后在牽拉動(dòng)作中礦物被分離。

1.2 磁脈沖破碎原理

不同礦物的電磁性和機(jī)械性不同。 磁脈沖破碎技術(shù)就是利用這一特質(zhì)對(duì)礦物顆粒進(jìn)行破碎操作。 關(guān)鍵步驟即是對(duì)礦石施加磁脈沖。在磁脈沖的作用下，礦石內(nèi)的礦物表面會(huì)呈現(xiàn)出因牽拉、彎曲等機(jī)械力而產(chǎn)生的裂紋和裂孔，從而達(dá)到破碎礦石、分離礦物的目的。

磁脈沖的磁力作用對(duì)礦石中的強(qiáng)磁性礦物和壓電性礦物分別產(chǎn)生不同的物理效應(yīng)。一方面，強(qiáng)磁性礦物顆粒在交變磁場(chǎng)中因磁力而產(chǎn)生牽拉、斷裂等效應(yīng)力，進(jìn)而于表面處呈現(xiàn)出細(xì)微的裂縫；另一方面，在一定作用下，物質(zhì)的磁力和電力可相互作用， 而壓電性礦物則容易在交變磁場(chǎng)衍生的渦旋電場(chǎng)中產(chǎn)生牽拉、斷裂等效應(yīng)力。同時(shí)礦物又因機(jī)械作用力的變形出現(xiàn)帶電狀態(tài)， 帶電顆粒又受到磁場(chǎng)的作用而產(chǎn)生彎曲等效應(yīng)力。 總而言之，當(dāng)磁脈沖的能量達(dá)到或超過臨界值時(shí)，交變磁場(chǎng)中的磁力、電力相互轉(zhuǎn)換， 并與機(jī)械力相互影響， 促使各自的強(qiáng)度不斷增大， 導(dǎo)致置于其中的礦物顆粒在三個(gè)物理能量的共同交互作用下發(fā)生破碎現(xiàn)象。

2 電磁破碎技術(shù)的應(yīng)用

2.1 電脈沖破碎

電脈沖破碎技術(shù)是一種新型的礦物加工技術(shù)，在該技術(shù)成熟之前有無數(shù)研究人員利用科學(xué)試驗(yàn)為它的發(fā)展和應(yīng)用提供了完善的科學(xué)依據(jù)。

譬如某著名愛爾蘭物理化學(xué)家曾以赤鐵礦為試驗(yàn)對(duì)象進(jìn)行了傳統(tǒng)機(jī)械破碎技術(shù)和電脈沖破碎技術(shù)的對(duì)比試驗(yàn)。 首先，篩選條件相同的礦物材料作為試驗(yàn)對(duì)象；其次，其中一份以傳統(tǒng)機(jī)械破碎技術(shù)進(jìn)行破碎研磨， 而另一份則以電脈沖破碎技術(shù)進(jìn)行破碎研磨；最后，記錄兩份材料的最終參數(shù)。 結(jié)果表明，用電脈沖破碎技術(shù)處理后的試驗(yàn)材料具有有用礦物的采集率更高、 礦物資源浪費(fèi)率更低的特點(diǎn)， 而用傳統(tǒng)機(jī)械破碎技術(shù)處理后的試驗(yàn)材料效果頗差。 孰優(yōu)孰劣，顯而易見。

除此之外，我國(guó)相關(guān)研究機(jī)構(gòu)和大學(xué)都對(duì)電脈沖破碎技術(shù)進(jìn)行了補(bǔ)充性的創(chuàng)新研究，如對(duì)金屬鐵解離的對(duì)比分析試驗(yàn)、在強(qiáng)電解質(zhì)溶液和空氣中釋放磁場(chǎng)對(duì)礦石破碎的試驗(yàn)等都取得了滿意的成果。

2.2 磁脈沖破碎

與電脈沖破碎技術(shù)相同，磁脈沖破碎技術(shù)也是在數(shù)不勝數(shù)的科學(xué)試驗(yàn)中逐漸發(fā)展為成熟的技術(shù)。

例如某俄國(guó)著名地質(zhì)學(xué)家通過預(yù)處理試驗(yàn)研究磁脈沖破碎技術(shù)對(duì)金浸出的作用效果。 首先，篩選條件相同的礦物材料作為試驗(yàn)對(duì)象；其次，將其中一份材料作磁脈沖技術(shù)的預(yù)處理，另一份則不作任何處理；最后，記錄金的浸出數(shù)據(jù)。 根據(jù)數(shù)據(jù)結(jié)果，前者的金浸出率明顯高于后者。

另外，其他國(guó)家相關(guān)的研究機(jī)構(gòu)也加大了對(duì)電磁破碎技術(shù)的研究，以求能夠取得更深入、更先進(jìn)的技術(shù)成果。 如某國(guó)某大學(xué)在磁脈沖的領(lǐng)域里有了創(chuàng)新突破， 即在礦物磨礦前進(jìn)行的預(yù)處理技術(shù)。 該技術(shù)的優(yōu)異之處在于用最少的能源消耗得到最大的精品礦物數(shù)量，極大地提高了礦物加工的工作效率。

3 結(jié)論

綜上所述，電磁破碎技術(shù)較之傳統(tǒng)的機(jī)械破碎技術(shù)具備更大的實(shí)用性。 一方面，電磁破碎技術(shù)可針對(duì)不同類別的礦物采取不同的破碎方法，既提高了礦物加工的效率，又增加了有效礦物的采集率，同時(shí)還減少了礦物資源的浪費(fèi)；另一方面，經(jīng)電磁破碎技術(shù)處理后得到的礦物質(zhì)量較高，成色較好，在最大程度上降低了后續(xù)磨礦工藝的消耗。 無論是電磁破碎技術(shù)對(duì)礦物的直接作業(yè)，還是該技術(shù)對(duì)磨礦工藝的間接影響，都起到了“節(jié)能減排”的作用。 即在保證有用礦物質(zhì)量的基礎(chǔ)上，節(jié)省了物資和人力的成本，減少了資源的浪費(fèi)，為企業(yè)的長(zhǎng)久發(fā)展和有力競(jìng)爭(zhēng)提供了最堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)保障。

[1]左蔚然，等.電脈沖破碎技術(shù)在超純煤制備中的應(yīng)用前景[J]．煤炭科學(xué)技術(shù)，2012（40）:122－125．