礦物加工中電磁破碎技術(shù)的應用分析

韓慧智 孫自良

（山西大地工程咨詢設計有限公司，山西 太原 030000）

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

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)和電導率各不相同。 電脈沖破碎技術(shù)就是利用這一特質(zhì)對礦物顆粒進行破碎操作：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)的電場中，自由電荷呈定向運動趨勢并扎堆于礦物邊界。 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償，而產(chǎn)生不同強度的電場，最終形成了一個極具吸引力的放電通道。

當有外界的加強電脈沖介入并產(chǎn)生沖擊時，礦物表面的某處電場強度逐漸增加直至臨界值，刺激帶負電的電子逃逸，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，電子的碰撞不僅尚未結(jié)束還會引起等離子體的振蕩， 而離子的振蕩所產(chǎn)生的能量又會連鎖反應至固體礦物顆粒中，被波及的礦物顆粒則會發(fā)生凝聚處積聚、斷裂處被拉伸的現(xiàn)象，隨后在牽拉動作中礦物被分離。

1.2 磁脈沖破碎原理

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

磁脈沖的磁力作用對礦石中的強磁性礦物和壓電性礦物分別產(chǎn)生不同的物理效應。一方面，強磁性礦物顆粒在交變磁場中因磁力而產(chǎn)生牽拉、斷裂等效應力，進而于表面處呈現(xiàn)出細微的裂縫；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衍生的渦旋電場中產(chǎn)生牽拉、斷裂等效應力。同時礦物又因機械作用力的變形出現(xiàn)帶電狀態(tài)， 帶電顆粒又受到磁場的作用而產(chǎn)生彎曲等效應力。 總而言之，當磁脈沖的能量達到或超過臨界值時，交變磁場中的磁力、電力相互轉(zhuǎn)換， 并與機械力相互影響， 促使各自的強度不斷增大， 導致置于其中的礦物顆粒在三個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)研究人員利用科學試驗為它的發(fā)展和應用提供了完善的科學依據(jù)。

譬如某著名愛爾蘭物理化學家曾以赤鐵礦為試驗對象進行了傳統(tǒng)機械破碎技術(shù)和電脈沖破碎技術(shù)的對比試驗。 首先，篩選條件相同的礦物材料作為試驗對象；其次，其中一份以傳統(tǒng)機械破碎技術(shù)進行破碎研磨， 而另一份則以電脈沖破碎技術(shù)進行破碎研磨；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)處理后的試驗材料具有有用礦物的采集率更高、 礦物資源浪費率更低的特點， 而用傳統(tǒng)機械破碎技術(shù)處理后的試驗材料效果頗差。 孰優(yōu)孰劣，顯而易見。

除此之外，我國相關研究機構(gòu)和大學都對電脈沖破碎技術(shù)進行了補充性的創(chuàng)新研究，如對金屬鐵解離的對比分析試驗、在強電解質(zhì)溶液和空氣中釋放磁場對礦石破碎的試驗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)的科學試驗中逐漸發(fā)展為成熟的技術(shù)。

例如某俄國著名地質(zhì)學家通過預處理試驗研究磁脈沖破碎技術(shù)對金浸出的作用效果。 首先，篩選條件相同的礦物材料作為試驗對象；其次，將其中一份材料作磁脈沖技術(shù)的預處理，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，其他國家相關的研究機構(gòu)也加大了對電磁破碎技術(shù)的研究，以求能夠取得更深入、更先進的技術(shù)成果。 如某國某大學在磁脈沖的領域里有了創(chuàng)新突破， 即在礦物磨礦前進行的預處理技術(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)的機械破碎技術(shù)具備更大的實用性。 一方面，電磁破碎技術(shù)可針對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，同時還減少了礦物資源的浪費；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)對礦物的直接作業(yè)，還是該技術(shù)對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)量的基礎上，節(jié)省了物資和人力的成本，減少了資源的浪費，為企業(yè)的長久發(fā)展和有力競爭提供了最堅實的基礎保障。

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