礦物加工中電磁破碎技術的應用分析

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）

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

1 電磁破碎技術原理

1.1 電脈沖破碎原理

不同礦物的介電常數和電導率各不相同。 電脈沖破碎技術就是利用這一特質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電介質環境中；第二步，用高壓電脈沖輔之。

在充斥電介質的電場中，自由電荷呈定向運動趨勢并扎堆于礦物邊界。 礦物的介電常數越高，附集在表面的電荷數越多。所以，礦石中常因不同礦物的介電常數高低不同，加之極化電荷未能相互補償，而產生不同強度的電場，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， 使其電荷狀態發生改變，形成等離子體。 與此同時，電子的碰撞不僅尚未結束還會引起等離子體的振蕩， 而離子的振蕩所產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生凝聚處積聚、斷裂處被拉伸的現象，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。 磁脈沖破碎技術就是利用這一特質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，礦石內的礦物表面會呈現出因牽拉、彎曲等機械力而產生的裂紋和裂孔，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生牽拉、斷裂等效應力，進而于表面處呈現出細微的裂縫；另一方面，在一定作用下，物質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帶電狀態， 帶電顆粒又受到磁場的作用而產生彎曲等效應力。 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生破碎現象。

2 電磁破碎技術的應用

2.1 電脈沖破碎

電脈沖破碎技術是一種新型的礦物加工技術，在該技術成熟之前有無數研究人員利用科學試驗為它的發展和應用提供了完善的科學依據。

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機械破碎技術和電脈沖破碎技術的對比試驗。 首先，篩選條件相同的礦物材料作為試驗對象；其次，其中一份以傳統機械破碎技術進行破碎研磨， 而另一份則以電脈沖破碎技術進行破碎研磨；最后，記錄兩份材料的最終參數。 結果表明，用電脈沖破碎技術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， 而用傳統機械破碎技術處理后的試驗材料效果頗差。 孰優孰劣，顯而易見。

除此之外，我國相關研究機構和大學都對電脈沖破碎技術進行了補充性的創新研究，如對金屬鐵解離的對比分析試驗、在強電解質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

與電脈沖破碎技術相同，磁脈沖破碎技術也是在數不勝數的科學試驗中逐漸發展為成熟的技術。

例如某俄國著名地質學家通過預處理試驗研究磁脈沖破碎技術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的預處理，另一份則不作任何處理；最后，記錄金的浸出數據。 根據數據結果，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也加大了對電磁破碎技術的研究，以求能夠取得更深入、更先進的技術成果。 如某國某大學在磁脈沖的領域里有了創新突破， 即在礦物磨礦前進行的預處理技術。 該技術的優異之處在于用最少的能源消耗得到最大的精品礦物數量，極大地提高了礦物加工的工作效率。

3 結論

綜上所述，電磁破碎技術較之傳統的機械破碎技術具備更大的實用性。 一方面，電磁破碎技術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，經電磁破碎技術處理后得到的礦物質量較高，成色較好，在最大程度上降低了后續磨礦工藝的消耗。 無論是電磁破碎技術對礦物的直接作業，還是該技術對磨礦工藝的間接影響，都起到了“節能減排”的作用。 即在保證有用礦物質量的基礎上，節省了物資和人力的成本，減少了資源的浪費，為企業的長久發展和有力競爭提供了最堅實的基礎保障。

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