矿物加工中电磁破碎技术的应用分析

韩慧智 孙自良

（山西大地工程咨询设计有限公司，山西 太原 030000）

随着时代的发展，科技正在不断地进步并被运用到生产生活的各个方面。其中在有关矿物加工的工艺选择中，电磁破碎技术不啻为一个极佳的选项。

1 电磁破碎技术原理

1.1 电脉冲破碎原理

不同矿物的介电常数和电导率各不相同。 电脉冲破碎技术就是利用这一特质对矿物颗粒进行破碎操作：第一步，把固体矿物颗粒置于液态电介质环境中；第二步，用高压电脉冲辅之。

在充斥电介质的电场中，自由电荷呈定向运动趋势并扎堆于矿物边界。 矿物的介电常数越高，附集在表面的电荷数越多。所以，矿石中常因不同矿物的介电常数高低不同，加之极化电荷未能相互补偿，而产生不同强度的电场，最终形成了一个极具吸引力的放电通道。

当有外界的加强电脉冲介入并产生冲击时，矿物表面的某处电场强度逐渐增加直至临界值，刺激带负电的电子逃逸，以极高速碰撞矿物颗粒中的分子或中性原子， 使其电荷状态发生改变，形成等离子体。 与此同时，电子的碰撞不仅尚未结束还会引起等离子体的振荡， 而离子的振荡所产生的能量又会连锁反应至固体矿物颗粒中，被波及的矿物颗粒则会发生凝聚处积聚、断裂处被拉伸的现象，随后在牵拉动作中矿物被分离。

1.2 磁脉冲破碎原理

不同矿物的电磁性和机械性不同。 磁脉冲破碎技术就是利用这一特质对矿物颗粒进行破碎操作。 关键步骤即是对矿石施加磁脉冲。在磁脉冲的作用下，矿石内的矿物表面会呈现出因牵拉、弯曲等机械力而产生的裂纹和裂孔，从而达到破碎矿石、分离矿物的目的。

磁脉冲的磁力作用对矿石中的强磁性矿物和压电性矿物分别产生不同的物理效应。一方面，强磁性矿物颗粒在交变磁场中因磁力而产生牵拉、断裂等效应力，进而于表面处呈现出细微的裂缝；另一方面，在一定作用下，物质的磁力和电力可相互作用， 而压电性矿物则容易在交变磁场衍生的涡旋电场中产生牵拉、断裂等效应力。同时矿物又因机械作用力的变形出现带电状态， 带电颗粒又受到磁场的作用而产生弯曲等效应力。 总而言之，当磁脉冲的能量达到或超过临界值时，交变磁场中的磁力、电力相互转换， 并与机械力相互影响， 促使各自的强度不断增大， 导致置于其中的矿物颗粒在三个物理能量的共同交互作用下发生破碎现象。

2 电磁破碎技术的应用

2.1 电脉冲破碎

电脉冲破碎技术是一种新型的矿物加工技术，在该技术成熟之前有无数研究人员利用科学试验为它的发展和应用提供了完善的科学依据。

譬如某著名爱尔兰物理化学家曾以赤铁矿为试验对象进行了传统机械破碎技术和电脉冲破碎技术的对比试验。 首先，筛选条件相同的矿物材料作为试验对象；其次，其中一份以传统机械破碎技术进行破碎研磨， 而另一份则以电脉冲破碎技术进行破碎研磨；最后，记录两份材料的最终参数。 结果表明，用电脉冲破碎技术处理后的试验材料具有有用矿物的采集率更高、 矿物资源浪费率更低的特点， 而用传统机械破碎技术处理后的试验材料效果颇差。 孰优孰劣，显而易见。

除此之外，我国相关研究机构和大学都对电脉冲破碎技术进行了补充性的创新研究，如对金属铁解离的对比分析试验、在强电解质溶液和空气中释放磁场对矿石破碎的试验等都取得了满意的成果。

2.2 磁脉冲破碎

与电脉冲破碎技术相同，磁脉冲破碎技术也是在数不胜数的科学试验中逐渐发展为成熟的技术。

例如某俄国著名地质学家通过预处理试验研究磁脉冲破碎技术对金浸出的作用效果。 首先，筛选条件相同的矿物材料作为试验对象；其次，将其中一份材料作磁脉冲技术的预处理，另一份则不作任何处理；最后，记录金的浸出数据。 根据数据结果，前者的金浸出率明显高于后者。

另外，其他国家相关的研究机构也加大了对电磁破碎技术的研究，以求能够取得更深入、更先进的技术成果。 如某国某大学在磁脉冲的领域里有了创新突破， 即在矿物磨矿前进行的预处理技术。 该技术的优异之处在于用最少的能源消耗得到最大的精品矿物数量，极大地提高了矿物加工的工作效率。

3 结论

综上所述，电磁破碎技术较之传统的机械破碎技术具备更大的实用性。 一方面，电磁破碎技术可针对不同类别的矿物采取不同的破碎方法，既提高了矿物加工的效率，又增加了有效矿物的采集率，同时还减少了矿物资源的浪费；另一方面，经电磁破碎技术处理后得到的矿物质量较高，成色较好，在最大程度上降低了后续磨矿工艺的消耗。 无论是电磁破碎技术对矿物的直接作业，还是该技术对磨矿工艺的间接影响，都起到了“节能减排”的作用。 即在保证有用矿物质量的基础上，节省了物资和人力的成本，减少了资源的浪费，为企业的长久发展和有力竞争提供了最坚实的基础保障。

[1]左蔚然，等.电脉冲破碎技术在超纯煤制备中的应用前景[J]．煤炭科学技术，2012（40）:122－125．