- 頭條用高壓脈沖放電來破碎菱鎂礦石，效果還不錯2020-02-10 作者：王志強、曹云霄、邢政偉、王進君、李國鋒 | 來源：《電工技術學報》 | 點擊率：導語大連理工大學電氣工程學院的研究人員王志強、曹云霄、邢政偉、王進君、李國鋒，在2019年第4期《電工技術學報》上撰文（論文標題為“高壓脈沖放電破碎菱鎂礦石的實驗研究），為改善菱鎂礦石機械磨碎中存在的細粒過磨、粉塵等問題，采用水中高壓脈沖放電的方法對菱鎂礦石的破碎特性進行實驗。在-25kV條件下，對初始粒徑約為6cm和8cm的菱鎂礦石分別進行放電處理，利用顯微成像、掃描電鏡及能譜分析方法對破碎產物形態、成分進行分析，同時對破碎過程的沖擊波壓力進行研究。 結果表明，菱鎂礦石的破碎主要為解離破碎和混合破碎，產物中粒徑小于150 m顆粒的質量分布比率小于10%，且可產生微米級的有用礦物單體顆粒，為菱鎂礦石的后續分選提供了有利條件；破碎過程能量的轉化效率為15.64%，符合相關理論研究結果。
菱鎂礦是我國的優勢礦產資源，組元礦物的有效解離是高效分選的前提，現有方法主要采用機械磨碎法，使組元礦物解離成粒徑符合分選要求的單體顆粒。在機械磨碎的過程中，存在粗粒欠磨、細粒過磨等問題，影響分選對目標礦物的回收效率，同時還存在粉塵、噪聲等問題。
隨著現代技術的不斷發展和學科的交叉融合，脈沖等離子體技術在工業中的應用研究逐步引起重視。其中，液相高壓脈沖放電等離子體技術以其良好的應用性而備受各國研究人員的青睞。液相（一般為水介質）高壓脈沖放電是在液相施加高電壓，造成液相擊穿的一種放電形式，可以在液相中形成局部高溫熱點、沖擊波、紫外光、活性自由基等理化效應，液相脈沖放電被用于巖石破碎、電爆炸、廢棄電路板處理等方向。
針對液相高壓脈沖放電強化礦石破碎解離的應用，國內外學者開展了相關研究工作。Wang E等]利用高壓脈沖對硫化物和鉑金礦石進行處理，得到粒徑小于300m的有用礦物顆粒。Andres U利用高壓脈沖放電從礦石中解離出鉆石、祖母綠等貴重礦物。Chernet T從原礦中解離出了金礦和銀金礦顆粒。左蔚然、Ito M、Wang E等針對煤炭礦石、黃銅礦石、石英礦石及花崗巖石進行了高壓脈沖放電方式和機械方式解離效果的對比研究工作，結果表明水中高壓脈沖放電在提高解離效率和降低能耗等方面均有明顯優勢。
菱鎂礦石中的有用礦物為菱鎂礦（MgCO3），主要脈石礦物為白云石（CaMg(CO3)2）和石英（SiO2）等其他硅酸鹽。組元礦物多以粒狀及其集晶狀體產出，菱鎂礦與雜質礦物之間以非隱晶質混合，屬于鹽類礦物，為液相高壓脈沖放電強化菱鎂礦組元礦物的破碎解離提供了有利條件。
本文采用水中高壓脈沖放電的方法，對菱鎂礦石進行了破碎實驗研究，利用顯微成像及掃描電鏡能譜等分析方法，分析不同初始粒徑和放電次數條件下菱鎂礦石破碎產物的粒度、形貌及元素成分變化。同時，根據高壓脈沖放電的電壓、電流波形及壓力測量結果，明確了高壓脈沖破碎菱鎂礦石的可行性。
圖1 菱鎂礦石實驗樣品
圖3 反應器及電極尺寸圖
圖5 菱鎂礦石高壓脈沖破碎結果實物圖
結論
本文在25kV條件下利用水中高壓脈沖放電的方法對菱鎂礦石進行了破碎研究，結合單次放電的注入能量，得到礦石區域的沖擊波壓力范圍約為48.24～49.42MPa，大于菱鎂礦石4.05MPa的抗拉強度，致使其自身破碎。
在高壓脈沖放電作用下，菱鎂礦石的破碎形式主要為解離破碎和混合破碎，并且可得到菱鎂礦的單體解離顆粒。本文的研究可為菱鎂礦石的資源化利用提供參考。有關等離子體放電通道的沖擊波效能及其他條件下的破碎特性有待進一步的深入研究。
