權(quán)利要求書： 1.一種用于礦石預處理的高壓電脈沖碎礦裝置使用方法，其特征在于，使用高壓電脈沖碎礦裝置，按照如下步驟進行操作：

(a)啟動振動裝置(21)，通過絕緣振動桿(24)帶動振動篩網(wǎng)(10)振動，振動頻率為300～1200次/min；關閉位于放電碎礦桶(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)的體積比為1：2～5；當絕緣液(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時關閉絕緣液入口和礦石入口的閥門；

(b)啟動電源(1)供電，經(jīng)單相調(diào)壓器(2)變壓，交流點火變壓器(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)不斷輸送高壓電脈沖，并傳送給大顆粒礦石(22)，使大顆粒礦石(22)震裂破碎，其中，脈沖強度為50～300k，脈沖頻率為10～20Hz；

(c)啟動電源(1)供電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，同時打開放電碎礦桶(9)的出料口閥門，控制絕緣液(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；

(d)在打開放電碎礦桶(9)的出料口閥門同時，啟動與放電碎礦桶(9)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(13)之中，循環(huán)使用；

其中，所述高壓電脈沖碎礦裝置包括電源(1)、單相調(diào)壓器(2)、交流點火變壓器(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)、導電筒體(8)、放電碎礦桶(9)、振動篩網(wǎng)(10)、絕緣液(11)、給礦倉(12)、絕緣液倉(13)、接地導線(14)、固液分離器(15)、產(chǎn)品收集器(16)、氣體開關(17)、高壓導線(18)、絕緣桶蓋(19)、絕緣液循環(huán)管道(20)、振動裝置(21)和絕緣振動桿(24)，其中，電源(1)為通用供電設備，電源(1)與單相調(diào)壓器(2)相連接，單相調(diào)壓器(2)再與交流點火變壓器(3)相連接，交流點火變壓器(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)的輸入端相連接，超高壓陶瓷電容器(5)的兩端與氣體開關(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與高壓導線(18)相連接，多個銅棒(6)的一端并聯(lián)在高壓導線(18)上，銅棒(6)的另一端安裝有高壓電極(7)，銅棒(6)絕緣固定安裝在位于放電碎礦桶(9)頂部的絕緣桶蓋(19)上，且將銅棒(6)的安裝有高壓電極(7)的一端置于放電碎礦桶(9)內(nèi)；放電碎礦桶(9)的外層由絕緣材料制成，放電碎礦桶(9)的內(nèi)襯鑲嵌有導電筒體(8)，放電碎礦桶(9)的上部為筒形，底部為倒錐形，筒形與倒錐形的過渡之處安裝有振動篩網(wǎng)(10)，放電碎礦桶(9)的上部絕緣部分的側(cè)壁上固定有振動裝置(21)，并與振動篩網(wǎng)(10)通過絕緣振動桿(24)連接；放電碎礦桶(9)的倒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(13)相連通，礦石入口通過溜槽或送料皮帶同給礦倉(12)相連通；接地導線(14)的一端穿過放電碎礦桶(9)的外層與放電碎礦桶(9)內(nèi)部的導電筒體(8)相連接，接地導線(14)的另一端直接接地構(gòu)成整個電路的回路。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于礦石預處理的高壓電脈沖碎礦裝置使用方法，其特征在于，所述放電碎礦桶(9)的外層由尼龍材料制成。

說明書： 一種用于礦石預處理的高壓電脈沖碎礦裝置使用方法技術領域[0001] 本發(fā)明屬于礦物加工工程的礦石粉碎預處理技術領域，具體涉及一種用于礦石預處理的高壓電脈沖碎礦裝置使用方法。

背景技術[0002] 我國礦產(chǎn)資源以貧礦居多，礦床共生、伴生組分多，礦石組成較為復雜且嵌布粒度細。因此，我國礦石的選礦工作面臨難度更大、效率低且成本高等諸多問題。其中礦石破碎

領域最重要的問題有：破碎和磨礦設備投資和維護費用很高、能耗大、產(chǎn)生過多的不能處理

的細粒級和解離不充分的粗粒級，增加后續(xù)選別作業(yè)的難度。

[0003] 目前工業(yè)上所采用的破碎方法主要是機械粉碎。機械粉碎是通過減小礦石的粒度來使有用礦物與脈石礦物解離，對于有用礦物與脈石礦物結(jié)合緊密的礦石，機械破碎在破

碎過程中容易出現(xiàn)有用礦物的過磨，分選方法對有用礦物的回收能力隨著粒度的減小而下

降，使部分有用礦物損失，無法獲得有效回收。

[0004] 礦石中的有用礦物和脈石礦物(如鐵礦中的鐵礦物和石英礦物)導電性有明顯差異，基于這種導電性差異選擇性破碎礦石作用的高壓電脈沖碎礦裝置的研究與開發(fā)有重要

意義。在保證有用礦物質(zhì)量的基礎上，節(jié)省了企業(yè)運營成本，減少了資源的浪費。

發(fā)明內(nèi)容[0005] 針對現(xiàn)有機械破碎技術存在的上述不足，本發(fā)明提供一種具有選擇性破碎礦石作用的高壓電脈沖放電碎礦裝置與方法。本方法所使用的裝置基于礦石中有用金屬礦物和脈

石非金屬礦物導電性質(zhì)不同，通過選擇性破碎使有用礦物晶粒獲得充分解離，即有用礦物

按晶粒破碎成單體礦物顆粒，確保粉碎產(chǎn)品中單體解離有用礦物粒度和質(zhì)量能滿足后續(xù)分

選工藝的要求，減少后續(xù)處理能耗。

[0006] 本發(fā)明提供的一種用于礦石預處理的高壓電脈沖碎礦裝置如附圖1所示，主要由電源、單相調(diào)壓器、交流點火變壓器、六倍壓整流電路、超高壓陶瓷電容器、銅棒、高壓電極、

導電筒體、放電碎礦桶、振動篩網(wǎng)、絕緣液、給礦倉、絕緣液倉、接地導線、固液分離器、產(chǎn)品

收集器、氣體開關、高壓導線、絕緣桶蓋、絕緣液循環(huán)管道、振動裝置、絕緣振動桿組成，其中

電源屬于日常供電設備，電源與單相調(diào)壓器相連接，單相調(diào)壓器再與交流點火變壓器相連

接，交流點火變壓器輸出端接六倍壓整流電路，六倍壓整流電路輸出端與超高壓陶瓷電容

器的輸入端相連接，超高壓陶瓷電容器的兩端與氣體開關的兩端相并聯(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

電容器的輸出端與高壓導線相連接，多個銅棒的一端并聯(lián)在高壓導線上，銅棒的另一端安

裝有高壓電極，銅棒絕緣安裝固定在位于放電碎礦桶頂部的絕緣桶蓋上，且將其安裝有高

壓電極的一端置于放電碎礦桶內(nèi)；放電碎礦桶的外層由絕緣材料制成，其中以尼龍材料為

佳，放電碎礦桶的內(nèi)襯鑲嵌有導電筒體，放電碎礦桶的上部為筒形，底部為倒錐形，其筒形

與倒錐形的過渡之處即筒形底部安裝有振動篩網(wǎng)，放電碎礦桶的上部絕緣部分側(cè)壁上固定

有振動裝置，并與振動篩網(wǎng)通過絕緣振動桿連接；放電碎礦桶的錐形底部通過出料口和輸

送管道與固液分離器相連通，固液分離器后接產(chǎn)品收集器和絕緣液循環(huán)管道，放電碎礦桶

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相連

通，礦石入口通過溜槽或送料皮帶同給礦倉相連通；接地導線的一端穿過放電碎礦桶的外

層與其內(nèi)部的導電筒體相連接，接地導線的另一端直接接地構(gòu)成整個電路的回路。

[0007] 工作時，啟動電源供電，經(jīng)單相調(diào)壓器變壓，交流點火變壓器升壓和六倍壓整流電路整流升壓后輸出高壓直流電，給超高壓陶瓷電容器充電，充電電壓的上升時間為微秒量

級，當超高壓陶瓷電容器兩端的電壓達到一定值后，與之并聯(lián)的氣體開關被擊穿導通，輸出

上升時間在納秒量級的高壓電脈沖，經(jīng)高壓導線加載到銅棒并傳導到高壓電極上；高壓電

極和導電筒體材料采用不銹鋼，絕緣筒材料為尼龍。導電筒體為接地電極，通過接地導線與

大地相接；放電碎礦桶的筒形底部安裝有振動篩網(wǎng)，振動篩網(wǎng)通過絕緣振動桿與固定在放

電碎礦桶上部絕緣部分側(cè)壁的振動裝置相連接，篩孔尺寸可根據(jù)要求進行調(diào)整；高壓電極

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輸出到放在導

電筒體內(nèi)的大顆粒礦石上，并與導電筒體連接接地導線形成回路。高壓電極和導電筒體之

間形成了電壓差；當高壓電極上的電壓達到一定值時，則在高壓電極和導電筒體之間發(fā)生

放電，放電發(fā)生在浸泡在絕緣液中的礦石內(nèi)部，由于在納秒級脈沖作用下，以水為絕緣液的

絕緣強度大于礦石，所以在大顆粒礦石內(nèi)部沿有用礦物與脈石礦物界面間反復形成等離子

體通道，高壓電極和導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

石破碎至顆粒粒度為5?60mm的小顆粒礦石，小顆粒礦石經(jīng)過振動篩網(wǎng)篩分后落入放電碎礦

桶底部椎體下部，經(jīng)沉淀后隨少量絕緣液排出放電碎礦桶外并進入固液分離器內(nèi)，由固液

分離器分離出的小顆粒礦石進入產(chǎn)品收集器，以備后續(xù)破碎、磨礦作業(yè)時連續(xù)使用。最終顆

粒大小取決于篩孔的大小，可根據(jù)要求對篩孔大小進行調(diào)整。

[0008] 本項發(fā)明所完成的高壓電脈沖碎礦裝置應按如下方法進行使用。[0009] (1)啟動振動裝置，通過絕緣振動桿帶動振動篩網(wǎng)振動；其振動頻率為300～1200次/min，關閉位于放電碎礦桶底部的出料口閥門，分別打開絕緣液入口和礦石入口的閥門，

將一定數(shù)量的絕緣液和大顆粒礦石導入到放電碎礦桶中，其中絕緣液與大顆粒礦石的體積

比應為1：2～5；當絕緣液和大顆粒礦石填充到放電碎礦桶總?cè)莘e的2/3到3/4時關閉上述兩

個入口的閥門；

[0010] (2)啟動電源供電，經(jīng)單相調(diào)壓器變壓，交流點火變壓器升壓和六倍壓整流電路整流升壓后輸出高壓直流電，給超高壓陶瓷電容器充電，然后經(jīng)過后續(xù)電路向高壓電極不斷

輸送電脈沖，并傳送給大顆粒礦石，使其震裂破碎。其脈沖強度為50～300k，脈沖頻率為10

～20Hz；

[0011] (3)啟動電源供電后10～15min后再次打開放電碎礦桶的絕緣液入口和礦石入口的閥門，同時打開其出料口閥門，控制絕緣液和大顆粒礦石的流量，保證放電碎礦桶內(nèi)的絕

緣液與大顆粒礦石的體積比保持為1：2～5，絕緣液與大顆粒礦石的填充量為放電碎礦桶總

容積的2/3～3/4；

[0012] (4)打開放電碎礦桶的出料口閥門同時，啟動與之相連通的固液分離器，固液分離器分離出的小顆粒礦石進入產(chǎn)品收集器內(nèi)，以備后續(xù)使用，分離出絕緣液經(jīng)絕緣液循環(huán)管

道返回到絕緣液倉之中，循環(huán)使用。

[0013] 與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的特點和有益效果是：[0014] 對比傳統(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：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

使礦石破碎，而且在礦石內(nèi)部礦物界面上產(chǎn)生擴展裂紋和裂縫，進而改善礦物解理特性。礦

石經(jīng)高壓電脈沖破碎后，一方面礦石強度可大大降低，預計降低磨礦能耗30％以上；另一方

面能使礦石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，有助于提高礦

石分選指標。本發(fā)明的主要創(chuàng)新點是：

[0015] (1)多電極對的結(jié)構(gòu)設計實現(xiàn)了高壓電脈沖放電碎礦裝置破碎礦石的高效性和連續(xù)性。

[0016] (2)可根據(jù)對破碎礦石顆粒大小的要求改變篩網(wǎng)尺寸，滿足破碎、磨礦作業(yè)需求。[0017] (3)高壓電脈沖放電破碎裝備可將礦石沿礦物晶粒界面進行解離，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將有用礦物從周圍的其他組分中

分離出來。

[0018] (4)高壓電脈沖放電破碎裝備可以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。

附圖說明[0019] 圖1為一種用于礦石粉碎預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為導電筒體，9為放電碎礦桶，10為振動篩網(wǎng)，11為絕緣液，12為給礦

倉，13為絕緣液倉，14為接地導線，15為固液分離器，16為產(chǎn)品收集器，17為氣體開關，18為

高壓導線，19為絕緣桶蓋，20為絕緣液循環(huán)管道，21為振動裝置，22為大顆粒礦石，23為小顆

粒礦石，24為絕緣振動桿。

[0020] 圖2為磁鐵礦的標準破碎產(chǎn)品的掃描電子顯微鏡觀測圖。[0021] 圖3為磁鐵礦的高壓電脈沖破碎產(chǎn)品的掃描電子顯微鏡觀測圖。[0022] 圖4為極貧赤鐵礦石的標準破碎產(chǎn)品的掃描電子顯微鏡觀測圖。[0023] 圖5為極貧赤鐵礦石的高壓電脈沖破碎產(chǎn)品的掃描電子顯微鏡觀測圖。具體實施方式[0024] 以下結(jié)合實施例對本發(fā)明做進一步說明。[0025] 本發(fā)明實施例采用的高壓電脈沖放電破碎裝備對礦石進行破碎所使用的裝置和發(fā)明內(nèi)容描繪的結(jié)構(gòu)相同，采用該裝置進行礦石破碎，分析破碎產(chǎn)品的各粒級產(chǎn)率及金屬

含量、單體解離度、微觀形貌，并將之與機械破碎產(chǎn)品對比。

[0026] 實施例1[0027] 本實施例使用的礦樣為大孤山磁鐵礦，其主要化學成分如表1所示。由表1可以看出，原礦中有價元素是鐵，TFe品位為32.61％，F(xiàn)eO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。

[0028] 表1原礦化學成分分析/％[0029][0030] 表2礦石中鐵元素的化學物相分析結(jié)果/％[0031][0032] 用高壓電脈沖放電碎礦裝置將大孤山磁鐵礦破碎。將+30mm含量占70％的500Kg礦石給入高壓電脈沖裝備圓柱筒，在電極間距100mm，放電電壓60k，持續(xù)對礦石放電破碎400

次，斷開電源，放電完成后收集篩下破碎產(chǎn)物。將同樣重量的礦石用對輥破碎機破碎得到標

準破碎產(chǎn)物，對比兩種破碎產(chǎn)物的特性。

[0033] 對兩種破碎產(chǎn)物進行粒度篩析并進行各粒級含鐵測定，結(jié)果見表3和表4。[0034] 表3標準破碎產(chǎn)物的粒度分布及各粒級產(chǎn)品TFe品位[0035][0036] 表4高壓電脈沖破碎產(chǎn)物的粒度分布及各粒級產(chǎn)品TFe品位[0037][0038] 由表3和表4可知，高壓電脈沖破碎產(chǎn)品的細粒級含量比標準破碎產(chǎn)品高，?1mm的含量由20.35％提高到29.19％，而且TFe品位由34.92％提高到35.72％。這說明高壓電脈沖

破碎裝備可以更加高效破碎礦石，同時提高有用礦物的含量。

[0039] 本研究利用掃描電子顯微鏡對磁鐵礦的還原產(chǎn)物微觀形貌進行觀察，結(jié)果見附圖中的圖2和圖3。

[0040] 由圖2可知，磁鐵礦的對輥破碎產(chǎn)品，有用礦物磁鐵礦出現(xiàn)裂紋，即穿晶破碎；由圖3可知，磁鐵礦的高壓電脈沖破碎沿礦物晶粒界面進行解離，保持有用礦物的原有形式。

[0041] 實施例2[0042] 本實施例使用的礦樣取自鞍千礦業(yè)有限責任公司選礦廠的極貧赤鐵礦石，其主要化學成分如表5所示。由表5可以看出，極貧赤鐵礦石中主要金屬元素為鐵，TFe品位為

19.34％，屬于極貧赤鐵礦石。其中FeO品位為0.68％，可知礦石中磁鐵礦含量較少。SiO2含

量最高為75.18％，說明主要脈石礦物為二氧化硅。其次Al2O3和MgO含量分別為0.17％和

0.28％，其它元素含量較低。

[0043] 表5原礦化學成分分析/％[0044][0045] 在實驗室用高壓電脈沖放電碎礦裝置將極貧赤鐵礦石破碎。將粒度+20mm含量占85％的500Kg礦石給入高壓電脈沖裝備圓柱筒，在電極間距100mm，放電電壓80Kv，持續(xù)對礦

石放電破碎600次，斷開電源，放電完全后收集篩下破碎產(chǎn)物。將同樣重量的礦石用對輥破

碎機破碎得到標準破碎產(chǎn)物，對比兩種破碎產(chǎn)物的特性。

[0046] 對兩種破碎產(chǎn)物進行粒度篩析試驗及各粒級鐵含量測定結(jié)果見表6和表7。[0047] 表6標準破碎產(chǎn)物的粒度分布及各粒級產(chǎn)品TFe品位[0048][0049] 表7高壓電脈沖破碎產(chǎn)物的粒度分布及各粒級產(chǎn)品TFe品位[0050][0051] 由表6和表7可知，高壓電脈沖破碎產(chǎn)品的細粒級含量較標準破碎產(chǎn)品高，?0.1mm的含量由21.96％提高到24.73％，而且TFe品位由22.50％提高到23.33％。這說明高壓電脈

沖破碎裝備可以更加高效破碎礦石，同時提高有用礦物的含量。

[0052] 本研究利用掃描電子顯微鏡對極貧赤鐵礦石的還原產(chǎn)物微觀形貌進行觀察，結(jié)果見圖4和圖5。

[0053] 由圖4可知，極貧赤鐵礦石的對輥破碎產(chǎn)品中裂紋是隨機出現(xiàn)，靠機械力來實現(xiàn)破碎，礦石中的部分裂縫沒有沿赤鐵礦?石英界面。而由圖5可知，極貧赤鐵礦石經(jīng)高壓電脈沖

破碎后礦石顆粒斷口裂紋更為粗糙并伴有燒灼痕跡及氣孔，這說明在高壓電脈沖破碎過程

中赤鐵礦?石英界面處形成的放電通道中存在高溫環(huán)境，加劇礦石顆粒碎裂；并且使破碎沿

礦物晶粒界面進行解離，保持有用組分的原有形式。