高压电脉冲破碎技术预处理堆浸原矿的应用基础研究

While improves the exposure of metalliferous grain for heap leaching feed, the traditional mechanical breakage method generates a large amount of fine particles, leading to the reduction of leaching solution penetrability. High Voltage Pulse Breakage (HVPB) can break ore particles with higher grade selectively, disintegrate ore particle along the boundaries between metalliferous and non-metalliferous grains and generate numerous cracks on breakage product. On the other hand, HVPB has narrow product size distribution and less fine progeny particles. It can better meet the requirement of heap leaching for metalliferous grain exposure and leaching solution penetrability simutaneously. This project conduct mechanism study with focus on the development of electrical breakdown discharge channel in ore particles group, in order to reveal the influencing factors for the breakage probability and energy efficiency. Based on mechanism study, the standardized testing method of HVPB for particles group will be designed, and the behavior of particles group in HVPB will be investigated and modelled. With aim to reduce cost, an indirect measurement technique will be developed for the metalliferous mineral exposure and cracks density of HVPB product. The improvement of heap leaching efficiency by HVPB pre-treatment will be verified and evaluated via column leaching test and mathematical modelling. This project offers a new approach to improve the efficiency and reduce the cost for low grade ore heap leaching.

传统机械破碎方法在提高堆浸入料金属矿物暴露率的同时会产生大量细粒，降低溶浸液在矿堆中的渗透性。高压电脉冲破碎一方面能够选择性破碎较高品位的矿石、使矿石沿金属矿物和非金属矿物晶粒的边界解体、并在破碎产物上产生大量裂缝，另一方面具备产品粒度范围窄且细颗粒含量少的优点，能够更好的同时满足堆浸处理对金属矿物暴露率和溶浸液渗透性的要求。本项目从电击穿的放电通道在矿石颗粒群中的发展过程着手进行机理研究，从而揭示高压电脉冲破碎的破碎概率和能量效率的影响因素。根据机理研究结果设计颗粒群的高压电脉冲破碎标准化试验方法，探索颗粒群的高压电脉冲破碎行为并建立数学模型；开发高压电脉冲破碎产物金属矿物暴露率和裂缝密度的间接测量技术以降低测试成本。通过柱浸试验与数学模拟验证和评估高压电脉冲破碎预处理对堆浸效率的提高作用。本项目为低品位矿石堆浸的效率提高和成本降低开辟新的途径。

高压电脉冲破碎能够通过促进单体解离、提高金属矿物暴露率和产生可供溶浸液渗透的裂缝等方式提高堆浸作业的金属回收率、缩短浸出时间和降低溶浸药剂用量。然而，对矿石颗粒群在高压电脉冲作用下的破碎机理和破碎行为认识的不足制约了该技术的发展。本项目研究了电路参数对脉冲放电波形的影响和矿石颗粒在脉冲放电作用下的电击穿特性，探索了纯矿物、合成矿石和天然矿石的高压电脉冲破碎行为。揭示了击穿电压（Vbkd）、击穿延迟时间（Td）、击穿通道能量（Echc）、能量利用效率（Etr）和平均通道电阻（Rchavg）等脉冲波形参数与工艺条件的关系，并建立了相关数学模型。研究成果可用于高压电脉冲破碎的工艺设计优化、放电处理过程的在线检测等。.本项目提出了采用等价粒度分布来描述高压电脉冲产品的总体破碎程度，并研究了等价粒度及其衍生参数与常规破碎表征参数之间的关系，探索了等价粒度在碎磨回路模拟与优化领域的潜在应用。基于等价粒度概念，开发了高压电脉冲破碎产物裂缝密度的间接测量技术。.本项目采用紫金山铜矿石对比了高压电脉冲破碎和颚式破碎对堆浸效率的影响。结果表明，高压电脉冲破碎的产品形状更为规则，其长径比和圆形度分别为1.41和0.89，而颚式破碎产品的长径比和圆形度分别为1.51和0.87。此外，高压电脉冲破碎产品中表面有裂缝存在的颗粒数量占比和表面有金属矿物暴露的颗粒数量占比最高可达17.2%和3.7%，远高于颚式破碎产品的2.5%和1.6%。受以上因素影响，高压电脉冲破碎产品不仅具有更好的矿堆渗透性，且浸出率平均可比颚式破碎产品高出11.1个百分点。