本發(fā)明屬于礦物加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種強(qiáng)化磁鐵礦破碎及分選的高壓電脈沖預(yù)處理方法，以滿足產(chǎn)品破碎及后續(xù)工藝的需求。

背景技術(shù)：

近年來我國(guó)鋼鐵工業(yè)蓬勃發(fā)展，鋼鐵產(chǎn)量連創(chuàng)新高，極大刺激了鐵礦石的需求，鐵礦石價(jià)格也連創(chuàng)新高。而目前，全球鐵礦石供求關(guān)系轉(zhuǎn)變，鐵礦石價(jià)格大幅下跌，造成國(guó)內(nèi)鐵礦山近乎全行業(yè)虧損。與此同時(shí)，我國(guó)鐵礦資源以貧礦居多，礦床共生、伴生組分多，鐵礦石組成較為復(fù)雜且嵌布粒度細(xì)，因此，我國(guó)鐵礦的選礦工作面臨難度更大、效率低且成本高等諸多問題。其中鐵礦石破碎領(lǐng)域最重要的問題有：破碎和磨礦設(shè)備投資和維護(hù)費(fèi)用很高、能耗大、產(chǎn)生過多的不能處理的細(xì)粒級(jí)和解離不充分的粗粒級(jí)，增加后續(xù)選別作業(yè)的難度。

目前工業(yè)上所采用的破碎方法主要是機(jī)械粉碎。機(jī)械粉碎是通過減小礦石的粒度來使礦物解離，在此過程中，作用在礦物晶粒邊界上的力比作用在礦物顆粒中的力要弱，會(huì)導(dǎo)致礦石中粗粒礦物偶而會(huì)沿晶粒面破碎，出現(xiàn)一定程度的穿晶破碎。隨著礦石機(jī)械碎磨粒度的減小，單體解離的目的礦物量越來越多，但分選方法對(duì)目的礦物的回收能力卻隨著解離粒度的減小而下降。

在目前國(guó)內(nèi)鐵礦山近乎全行業(yè)虧損的蕭條時(shí)期，選礦技術(shù)的創(chuàng)新及優(yōu)化顯得尤為迫切，高壓電脈沖選擇性破碎磁鐵礦預(yù)處理方法的研究應(yīng)運(yùn)而生，具有重要的戰(zhàn)略意義。在保證有用礦物質(zhì)量的基礎(chǔ)上，節(jié)省了企業(yè)運(yùn)營(yíng)成本，減少了資源的浪費(fèi)，為企業(yè)的長(zhǎng)久發(fā)展和有力競(jìng)爭(zhēng)提供了最堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)保障，在激烈的行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)中能夠占一席之地。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有機(jī)械破碎技術(shù)存在的上述不足，本發(fā)明提供一種強(qiáng)化磁鐵礦破碎及分選的高壓電脈沖預(yù)處理方法。該種方法通過選擇性破碎使目的礦物晶體完全解離，即礦物按晶粒破碎產(chǎn)生更多的單體礦物顆粒，確保粉碎產(chǎn)品中單體解離鐵礦物的數(shù)量能滿足后續(xù)分選工藝的要求，減少后續(xù)處理工序能耗。

高壓電脈沖技術(shù)是一種通過將能量?jī)?chǔ)存起來進(jìn)行時(shí)間上的壓縮，再在極短的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行高壓輸出的技術(shù)。通過將較小功率的能量以較長(zhǎng)時(shí)間慢慢輸入到中間儲(chǔ)能裝置中儲(chǔ)存起來，然后將能量進(jìn)行壓縮與轉(zhuǎn)換，通過脈沖形成系統(tǒng)，在極短的時(shí)間(最短可為納秒)以極高的功率密度向負(fù)載釋放能量，完成高壓電脈沖輸出，通過高壓工作電極放電到金屬礦石，使金屬礦石沿著顆粒邊界、包裹體、不同物相之間裂解開來，其中礦石中的各種礦物會(huì)被完全剝離，并且保持完整的晶形。

本發(fā)明的方法首先需要使用如下的高壓電脈沖碎礦裝置來加以實(shí)現(xiàn)，這種高壓電脈沖碎礦裝置如附圖1所示，主要由電源(1)、單相調(diào)壓器(2)、交流點(diǎn)火變壓器(3)、六倍壓整流電路(4)、超高壓陶瓷電容器(5)、銅棒(6)、高壓電極(7)、導(dǎo)電筒體(8)、放電碎礦桶(9)、振動(dòng)篩網(wǎng)(10)、絕緣液(11)、給礦倉(cāng)(12)、絕緣液倉(cāng)(13)、接地導(dǎo)線(14)、固液分離器(15)、產(chǎn)品收集器(16)、氣體開關(guān)(17)、高壓導(dǎo)線(18)、絕緣桶蓋(19)、絕緣液循環(huán)管道(20)、振動(dòng)裝置(21)、絕緣振動(dòng)桿(24)組成，其中電源(1)屬于日常供電設(shè)備，電源(1)與單相調(diào)壓器(2)相聯(lián)接，單相調(diào)壓器(2)再與交流點(diǎn)火變壓器(3)相連接，交流點(diǎn)火變壓器(3)輸出端接六倍壓整流電路(4)，六倍壓整流電路(4)輸出端與超高壓陶瓷電容器(5)的輸入端相聯(lián)接，超高壓陶瓷電容器(5)的兩端與氣體開關(guān)(17)的兩端相并聯(lián)，以此構(gòu)成了能夠輸出高壓電脈沖的高壓整流振蕩電路，高壓整流振蕩電路的輸出端即并聯(lián)后的超高壓陶瓷電容器(5)輸出端與高壓導(dǎo)線(18)相連接，多個(gè)銅棒(6)的一端并聯(lián)在高壓導(dǎo)線(18)上，銅棒(6)的另一端安裝有高壓電極(7)，銅棒(6)絕緣安裝固定在位于放電碎礦桶(9)頂部的絕緣桶蓋(19)上，且將其安裝有高壓電極(7)的一端深入到放電碎礦桶(9)內(nèi)；放電碎礦桶(9)的外層由絕緣材料制成，其中以尼龍材料為佳，放電碎礦桶(9)的內(nèi)襯鑲嵌有導(dǎo)電筒體(8)，放電碎礦桶(9)的上部為筒形，底部為倒錐形，其筒形與倒錐形的過度之處即筒形底部安裝有振動(dòng)篩網(wǎng)(10)，放電碎礦桶(9)的上部絕緣部分側(cè)壁上固定有振動(dòng)裝置(21)，并與振動(dòng)篩網(wǎng)(10)通過絕緣振動(dòng)桿(24)連接；放電碎礦桶(9)的錐形底部通過出料口和輸送管道與固液分離器(15)相連通，固液分離器(15)后接產(chǎn)品收集器(16)和絕緣液循環(huán)管道(20)，放電碎礦桶(9)的上部側(cè)壁上分別開有絕緣液入口和礦石入口，其中絕緣液入口通過管道同絕緣液倉(cāng)(13)相連通，礦石入口通過溜槽或送料皮帶同給礦倉(cāng)(12)相連通；接地導(dǎo)線(14)的一端穿過放電碎礦桶(9)的外層與其內(nèi)部的導(dǎo)電筒體(8)相連接，接地導(dǎo)線(14)的另一端直接接地構(gòu)成整個(gè)電路的回路。

工作時(shí)，啟動(dòng)電源(1)供電，經(jīng)單相調(diào)壓器(2)變壓，交流點(diǎn)火變壓器(3)升壓和六倍壓整流電路(4)整流升壓后輸出高壓直流電，給超高壓陶瓷電容器(5)充電，充電電壓的上升時(shí)間為微秒量級(jí)，當(dāng)超高壓陶瓷電容器兩端的電壓達(dá)到一定值后，與之并聯(lián)的氣體開關(guān)(17)被擊穿導(dǎo)通，輸出上升時(shí)間在納秒量級(jí)的高壓電脈沖，經(jīng)高壓導(dǎo)線(18)加載到銅棒(6)并傳導(dǎo)到高壓電極(7)上；高壓電極(7)和導(dǎo)電筒體(8)材料采用不銹鋼，絕緣筒材料為尼龍。導(dǎo)電筒體(8)為接地電極，通過接地導(dǎo)線(14)與大地相接；放電碎礦桶(9)的筒形底部安裝有振動(dòng)篩網(wǎng)(10)，振動(dòng)篩網(wǎng)通過絕緣振動(dòng)桿(24)與固定在放電碎礦桶(9)上部絕緣部分側(cè)壁的振動(dòng)裝置(21)相聯(lián)接，篩孔尺寸可根據(jù)要求進(jìn)行調(diào)整；高壓電極(7)為高壓電脈沖輸入端，高壓電脈沖放電裝置形成的高壓電脈沖通過高壓電極(7)輸出到放在導(dǎo)電筒體(8)內(nèi)的大顆粒礦石(22)上，并與導(dǎo)電筒體(8)連接接地導(dǎo)線(14)形成回路。高壓電極(7)和導(dǎo)電筒體(8)之間形成了電壓差；當(dāng)高壓電極(7)上的電壓達(dá)到一定值時(shí)，則在高壓電極(7)和圓柱筒(8)之間發(fā)生放電，放電發(fā)生在浸泡在絕緣液(11)中的礦石內(nèi)部，由于在納秒級(jí)脈沖作用下，以水為絕緣液的絕緣強(qiáng)度大于礦石，所以在大顆粒礦石(22)內(nèi)部沿有用礦物與脈石礦物界面間反復(fù)形成等離子體通道，高壓電極和導(dǎo)電筒體之間多次放電后，則能夠把顆粒粒度為10-100mm的大顆粒礦石(22)破碎至顆粒粒度為5-60mm的小顆粒礦石(23)，小顆粒礦石(23)經(jīng)過振動(dòng)篩網(wǎng)(10)篩分后落入絕放電碎礦桶(9)底部椎體下部，經(jīng)沉淀后隨少量絕緣液(11)排出放電碎礦桶(9)外并進(jìn)入固液分離器(15)內(nèi)，由固液分離器(15)分離出的小顆粒礦石(23)進(jìn)入產(chǎn)品收集器(16)，以備后續(xù)破碎、磨礦作業(yè)時(shí)連續(xù)使用。最終顆粒大小取決于篩孔的大小，可根據(jù)要求對(duì)篩孔大小進(jìn)行調(diào)整。

本項(xiàng)發(fā)明所完成的高壓電脈沖碎礦裝置應(yīng)按如下方法進(jìn)行使用。

啟動(dòng)振動(dòng)裝置(21),通過絕緣振動(dòng)桿(24)帶動(dòng)振動(dòng)篩網(wǎng)(10)振動(dòng)；其振動(dòng)頻率為300～1200次/min，關(guān)閉位于放電碎礦桶(9)底部的出料口閥門，分別打開絕緣液入口和礦石入口的閥門，將一定數(shù)量的絕緣液(11)和大顆粒礦石(22)導(dǎo)入到放電碎礦桶(9)中，其中絕緣液(11)與大顆粒礦石(22)的體積比應(yīng)為1：2～5；當(dāng)絕緣體(11)和大顆粒礦石(22)填充到放電碎礦桶(9)總?cè)莘e的2/3到3/4時(shí)關(guān)閉上述兩個(gè)入口的閥門；

啟動(dòng)電源(1)供電，經(jīng)單相調(diào)壓器(2)變壓，交流點(diǎn)火變壓器(3)升壓和六倍壓整流電路(4)整流升壓后輸出高壓直流電，給超高壓陶瓷電容器(5)充電，然后經(jīng)過后續(xù)電路向高壓電極(7)不斷輸送電脈沖，并傳送給大顆粒礦石(22)，使其震裂破碎。其脈沖強(qiáng)度為50～300kv，脈沖頻率為10～20hz；

啟動(dòng)電源(1)供電后10～15min后再次打開放電碎礦桶(9)的絕緣液入口和礦石入口的閥門，同時(shí)打開其出料口閥門，控制絕緣體(11)和大顆粒礦石(22)的流量，保證放電碎礦桶(9)內(nèi)的絕緣液(11)與大顆粒礦石(22)的體積比保持為1：2～5，絕緣液(11)與大顆粒礦石(22)的填充量為放電碎礦桶(9)總?cè)莘e的2/3～3/4；

打開放電碎礦桶(9)的出料口閥門同時(shí)，啟動(dòng)與之相連通的固液分離器(15)，固液分離器(15)分離出的小顆粒礦石(23)進(jìn)入產(chǎn)品收集器(16)內(nèi)，以備后續(xù)使用，分離出絕緣液(11)經(jīng)絕緣液循環(huán)管道(20)返回到絕緣液倉(cāng)(13)之中，循化使用；

磁選，將小顆粒礦石(23)磨至細(xì)度控制在-0.044mm占40％～80％，在磁場(chǎng)強(qiáng)度60～100ka/m條件下進(jìn)行磁選，獲得tfe品位大于64％的鐵精礦和尾礦。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的特點(diǎn)和有益效果是：

對(duì)比傳統(tǒng)的樣品破碎方法，這種高選擇性的破碎方法有很多優(yōu)點(diǎn)：容易清洗，沒有交叉污染；選擇性破碎，不破壞礦物晶形等。電脈沖破碎是最理想的沿晶破裂方式，不僅可使磁鐵礦破碎，而且在磁鐵礦內(nèi)部礦物界面上產(chǎn)生擴(kuò)展裂紋和裂縫，進(jìn)而改善礦物解理特性。磁鐵礦經(jīng)高壓電脈沖破碎預(yù)處理后，一方面磁鐵礦強(qiáng)度可大大降低，預(yù)計(jì)降低磨礦能耗30％以上；另一方面能使磁鐵礦沿著不同礦物的界面破碎，大大增加了有用礦物的單體解離度，有助于提高磁鐵礦分選指標(biāo)。

本發(fā)明的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)是：

1、高壓電脈沖預(yù)處理技術(shù)可實(shí)現(xiàn)礦石沿礦物晶粒界面進(jìn)行解離，即選擇性破碎，而不是將其粉碎，這樣可以在保持組分的原有形式的同時(shí)將有用礦物從周圍的其他組分中分離出來。

2、高壓電脈沖預(yù)處理技術(shù)可實(shí)現(xiàn)在不減小礦石中有用礦物顆粒粒度的情況下產(chǎn)生更多的單體礦物顆粒，相比機(jī)械粉碎，可以提高破碎產(chǎn)品的有用礦物含量，提高破碎產(chǎn)品單體解離度，有利于后續(xù)處理工序能耗的減少，節(jié)約企業(yè)成本。

3、高壓電脈沖預(yù)處理技術(shù)可以提高破碎產(chǎn)物的相對(duì)可磨度，與單一機(jī)械破碎相比，相同磨礦時(shí)間下，高壓電脈沖預(yù)處理技術(shù)可以顯著提高細(xì)粒級(jí)含量。從而縮短獲得相同粒級(jí)含量磨礦產(chǎn)品的時(shí)間，節(jié)約能耗，增加企業(yè)利潤(rùn)。

4、高壓電脈沖預(yù)處理技術(shù)可以提高磁鐵礦的分選指標(biāo)，為磁鐵礦的高效利用提供了新的技術(shù)路線，響應(yīng)“創(chuàng)新、綠色”的發(fā)展理念，奠定了在選礦廠廣泛應(yīng)用的良好基礎(chǔ)。

附圖說明

圖1為一種用于磁鐵礦石粉碎預(yù)處理的高壓電脈沖碎礦裝置結(jié)構(gòu)示意圖，圖中：1為電源，2為單相調(diào)壓器，3為交流點(diǎn)火變壓器，4為六倍壓整流電路，5為超高壓陶瓷電容器，6為銅棒，7為高壓電極，8為導(dǎo)電筒體，9為放電碎礦桶，10為振動(dòng)篩網(wǎng)，11為絕緣液，12為給礦倉(cāng)，13為絕緣液倉(cāng)，14為接地導(dǎo)線，15為固液分離器，16為產(chǎn)品收集器，17為氣體開關(guān)，18為高壓導(dǎo)線，19為絕緣桶蓋，20為絕緣液循環(huán)管道，21為振動(dòng)裝置，22為大顆粒礦石，23為小顆粒礦石，24為絕緣振動(dòng)桿。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。

本項(xiàng)發(fā)明完全按照前述的方法進(jìn)行實(shí)施，即利用圖1所示的高壓電脈沖碎礦裝置，按照方法所列出的各操作步驟進(jìn)行實(shí)施，其中采用φ50mm×100mm筒形球磨機(jī)磨礦，采用φ50mm磁選管進(jìn)行磁選選別，然后對(duì)比機(jī)械破碎和高壓電脈沖預(yù)處理技術(shù)得到的選別指標(biāo)，以此說明高壓電脈沖預(yù)處理技術(shù)的優(yōu)越性。

實(shí)施例1

本實(shí)施例使用的礦樣為大孤山磁鐵礦，其主要化學(xué)成分如表1所示。由表1可以看出，原礦中有價(jià)元素是鐵，tfe品位為32.61％，feo含量為17.49％；主要雜質(zhì)為sio2，占45.77％；有害雜質(zhì)s、p含量較低。原礦fe元素的化學(xué)物相分析見表2，由表2可知，礦石中鐵主要以磁鐵礦的形式存在，磁鐵礦中鐵占有率達(dá)79.70％，其次以菱鐵礦、赤(褐)鐵礦和硅酸鐵的形式存在，少量以硫化鐵形式存在。

表1原礦化學(xué)成分分析/％

表2礦石中鐵元素的化學(xué)物相分析結(jié)果/％

將上述成分的磁鐵礦礦石加入到高壓電脈沖碎礦裝置之中，按照前述的方法進(jìn)行操作，其中振動(dòng)篩網(wǎng)的頻率為500次/min，脈沖強(qiáng)度為100kv，脈沖頻率為10hz；平均持續(xù)對(duì)礦石放電破碎10min，取出預(yù)處理后的小顆粒礦石。并將其細(xì)磨至-0.074mm含量占80％，在磁場(chǎng)強(qiáng)度為85ka/m的條件下進(jìn)行磁選管磁選試驗(yàn)。

原礦tfe品位為32.61％的磁鐵礦，經(jīng)過預(yù)處理礦石和未經(jīng)預(yù)處理的礦石采用同樣的磨礦-磁選工藝，對(duì)所得到的產(chǎn)物進(jìn)行分析化驗(yàn)，其分選結(jié)果如表3所示：

表3預(yù)處理后分選試驗(yàn)結(jié)果％

由表示可見，經(jīng)過預(yù)處理的礦石和未經(jīng)處理的相比，其tfe品位可提高6.55％、回收率提高1.87％。

實(shí)施例2

本實(shí)施例使用的礦樣取自鞍千礦業(yè)有限責(zé)任公司選礦廠的混合磁選精礦，其主要化學(xué)成分如表4所示。由表4可以看出，礦樣礦物組成比較簡(jiǎn)單，主要的含鐵礦物為磁鐵礦和赤鐵礦，而脈石礦物以石英為主，tfe品位為47.70％，sio2含量為33.012％，具有工業(yè)價(jià)值的其他礦物含量很低，利用價(jià)值不大。

表4原礦化學(xué)成分分析/％

原礦tfe品位為47.70％的磁鐵礦，采用實(shí)施例1同樣的工藝和參數(shù)進(jìn)行試驗(yàn)生產(chǎn)，分析未經(jīng)處理普通礦石產(chǎn)物和經(jīng)過高壓電脈沖碎礦裝置處理的小顆粒磁鐵礦石產(chǎn)物的產(chǎn)率、品位、和回收率三項(xiàng)指標(biāo)，其結(jié)果如表5所示：

表5預(yù)處理后分選試驗(yàn)結(jié)果％

由表5可見，對(duì)于原礦tfe品位為47.70％的磁鐵礦，經(jīng)過高壓電脈沖碎礦裝置處理后，其tfe品位可提高2.84％、回收率提高0.9％。