本文以突破矿石破碎技术瓶颈和推动破碎行业的创新型发展为目的,研发了小型高压电脉冲破碎试验装置,用于高压电脉冲破碎磁铁矿的基础研究。基于不同矿物的电学性质差异,利用Marx发生器放电,在矿物晶粒界面形成放电通道,并产生等离子爆炸,形成冲击波和破坏力场使矿石碎裂。 通过对大孤山球团厂一段球磨给矿的工艺矿物学特性研究,可知矿石中有价元素是铁,品位为30.61%;主要脉石为二氧化硅,占45.77%。矿石中铁矿物主要以磁铁矿的形式存在,磁铁矿中铁分布率达79.70%。磁铁矿的浸染粒度以细粒嵌布为主,且细微粒的含量较高,不利于磁铁矿的单体解离。因此,本课题期望通过高压电脉冲预处理来获得更多单体解离的磁铁矿。 基于高压电脉冲破碎技术,对大孤山球团厂一段球磨给矿进行了磨矿和选别试验研究。试验结果表明:在相同的试验流程下,球隙间距为25mm,脉冲个数为120个,初级充电电源的一级输入电压为75V,电极间距为1mm,磨矿时间为3min时,高压电脉冲预处理-机械破碎产品的磨矿产品中-0.074mm粒级含量较机械破碎提高21.12个百分点;预处理精矿TFe品位较标准精矿提高7.26个百分点;高压电脉冲预处理可以提高破碎产品的相对可磨度,但随着磨矿时间的延长,高压电脉冲破碎的优势被削弱。 高压电脉冲破碎磁铁矿机理研究表明:高压电脉冲破碎过程主要以解离破碎为主,晶界裂纹起主导作用,具有选择性。裂纹沿金属与非金属结合界面进行扩展,从而在保持组分原有形式的同时将有用矿物从周围的其他组分中分离出来,这样可以在不减小矿石中有用矿物颗粒粒度的情况下产生更多的单体矿物颗粒;与机械粉碎相比,高压电脉冲破碎可以提高破碎产品中单体矿物颗粒的含量,即破碎产品的单体解离度;在金属和非金属界面产生的放电通道中存在高温环境,导致了矿石内部矿物发生熔融,放电通道内的热膨胀会产生很高的瞬时高压,使得矿石碎裂。此外,磁铁矿矿石中存在着大量的微细裂缝,这些裂缝与放电通道相连通时会导致裂纹开始扩展生长,直至形成贯穿破碎产品的断面或是与其他的裂纹相贯通后再继续扩展,最终使磁铁矿碎裂。 本文的研究成果对高压电脉冲技术的进一步研发,及其在磁铁石英岩预处理中的应用,具有一定的指导意义。