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文丨史上见
编辑丨史上见
前言现代经济严重依赖矿物生产，为了供应足够的矿物和满足现代经济的需求，世界各地的采矿业每年消耗大量的能源。粉碎和研磨等操作能源效率极低，这些极低的能源效率导致大量能源浪费，使采矿业在能源利用方面比大多数其他工业部门更糟。
在坚硬岩石开采中，矿体首先通过爆破分解成各种大小的碎片，通常被称为破碎。在诸如压碎和研磨等下游作业中，爆*生的矿石碎片进一步被压碎并磨成较小的颗粒，而研磨通常是矿物加工最高的能耗阶段。爆破在提高粉碎过程的能源效率方面发挥着重要作用。
研磨和加工硬矿石时必须花费大量的能源并有大量的二氧化碳生产出来的，爆破造成的岩石破碎影响了其他作业，如装卸、搬运和粉碎。最佳破片概念成为采矿工程中的一个重要研究课题。
采矿和矿物加工过程中损失了大量矿物，先进的爆破技术可以提高采矿中的矿石回收率，为了实现最佳破碎，以往的研究侧重于岩石爆破的改进，主要是由于岩石爆破的能源效率与上述的研磨或碾磨的能源效率之间的巨大差异。
在矿物加工阶段，研磨是最昂贵的工艺，除直接耗能外，研磨还通过介质和磨损材料间接耗能。矿石颗粒在磨机中磨碎后，将通过浮选等分离技术进行进一步加工。目前的加工技术无法回收矿物外颗粒，如何控制或减少它们，以及现代加工技术所能接受的最小颗粒是两个相关的问题。
为了实现最佳的破碎，有必要预测岩石破碎的结果，从采矿到矿物加工的岩石破碎优化遵循了导致采矿生产率提高和节省的明显趋势。最佳分散或采矿项目的成功应用带来了不同的生产率增益或节余。
破碎对采矿可持续性和环境的影响岩石钻井、爆破和粉碎(压碎和研磨)在坚硬的岩石矿山中消耗大量的能量，大多数的能量输入是在加热材料时消耗的，更好的碎片化通常可以在采矿业中节省大量的能源。
岩石破碎通过两种机制影响矿石的回收，更好的破片可以提高矿的回收率，例如分段崩塌，因为爆破后的较小的矿物质碎片更容易流到点口，从而提高了矿的回收率。在矿物加工中更好的破碎会产生更多的颗粒间裂纹，增加矿石的回收。
中间雷管的位置比脚趾雷管的位置产生了更高的矿石回收率，当两个雷管分别放置在每个孔的不同位置并同时开火时，即使一次爆破被分成两部分，岩石破碎度也得到了改善，提取率增加，最后矿体回收率增加。
破碎和相关的岩石数目影响提取率，当爆*生的碎片很小时，装填机或铲的桶很快就能装填，要处理的石块数量很小。可以有效地开采矿石。当开采接近完成时越来越多的巨石落下，这些巨石在装载之前必须被二级破碎打破，从而降低了开采率。
如果特定装药增加，而且失火的次数可以忽略不计，则碎片化可以得到改进。另外许多矿山的实践表明，轧机的吞吐量随着特定电荷的增加而增加，当比电荷增加时，压碎能量减少了11%。更高的特定电荷使破碎度显著提高，桶装时间更快破碎机流量更高粉碎能较低。
通过爆破造成的岩石破碎发生在一个系统中，该系统将破坏性载荷应用于物体和周围环境。生产爆破发生在表面或地下。岩石碎片化不仅取决于系统的能量输入，也取决于岩石碎片化过程中的能量分布或有效能量。
如果岩石破碎得到改善，更多的能量投入到采矿和矿物加工中，可以有收益地利用，粉碎和研磨对铁矿石开采和加工以及铜精矿生产的温室气体排放总量分别约占21%和47%。为了实现采矿的可持续性，减少采矿对环境的负面影响，必须通过爆破改善岩石破碎，提高矿石回收率，减少矿石粉碎和研磨的能耗。
从采矿到矿物加工的最佳岩石破碎必须满足以下条件缩小规模链的最低成本:钻井-爆破-粉碎-研磨，对安全和环境的负面影响最小，仅满足上述三种条件或更少条件的破碎不是最佳的破碎。
为了在采矿中实现最大的矿石回收，采矿计划中所包括的所有矿石都应完全炸成所需的尺寸。可能会产生更多的矿石，如果这些矿石太大而无法装卸和装载，则会造成矿石流失，为了实现高生产率，爆破碎片的尺寸应该足够小，以便能够有效地进行装载。
为了达到从钻井到研磨的最低成本，爆破必须首先成功，并对不同作业的能耗分布进行优化.，每个操作的能源效率应该足够高。爆炸设计必须防止高振动的爆破，失火和爆炸物泄漏必须避免或减少。必须提高研磨的能源效率，无论是否有其他操作。
爆破在碎片中造成微小裂纹，在动态荷载作用下的岩石断裂实验中，无论是大尺度还是微尺度，都会引起分枝裂纹，其中大多数裂纹随着载荷速率或冲击速度的增加而结束。在碎片内这种爆*生的微裂纹或多或少有利于在粉碎和研磨过程中沿边界分离不同的矿物。
如果能量从粉碎和研磨转移到钻井和爆破，另一种能量可在整个缩小系统中使用，用于更多的粉碎工作。在实践中，可以通过增加具体收费等方式实现这一点。爆破中需要多少额外能量投入取决于现有的破碎水平。
通过考虑爆炸引起的岩石碎片内部微裂纹和重新分配从钻井爆破到粉碎研磨的整个减小尺寸系统的能量投入，可以实现最佳岩石破碎。
通过增加爆破的能量投入可以实现最佳破碎，使用较高的特定电荷，生产了更多的精细材料，并缩短了研磨时间，使吞吐量增加具体电荷不是一个很好的参数，不足以表示岩石中被破碎的实际应力和能量分布。
因为实际应力和能量分布远不均匀。固定的特定电荷可能导致不同的破碎结果，对同一块石头是不同的。必须注意在多孔爆破中可能发生的失火或故障，以及无意中的钻洞偏差。如果爆炸设计不合理，并且发生失火，较高的特定电荷并不一定会导致更好的破碎。
使用高特定电荷的一个大挑战是找出一个正确的或合适的特定电荷在特定爆炸中最佳破碎。当使用非常高的比电荷时，细粒的数量会增加，如果孔间距减少太多误火率会增加现代矿物加工技术很难回收矿物外颗粒，它们将成为永久性的矿石流失。
岩石碎片的能量可以通过提高爆破的能量效率来增加，这可以通过不同的方式来实现，减少从气孔中喷出的气体，以及加强待炸岩石中的应力分布。为了减少从气孔喷出的高压气体，必须确定正确的长度和合适的冲击材料，如何确定诸如长度等正确的产生参数。
提高岩石的应力分布采取以下措施每个气孔应采用最佳雷管位置，在每个孔的两个不同位置放置两个雷管来尝试冲击波碰撞，采用气垫技术应使用两个相邻孔之间的最佳延迟时间。
冲击波碰撞可以通过同时在鼓室不同位置发射两个雷管来实现，当两个相同的冲击波互相作用时，最后的峰值压力将会比两个初始冲击压力的总和大，由于冲击波碰撞的应用仍然很少，因此需要对这个问题进行更多的研究。
延迟时间影响岩石破碎但用应力波叠加改进碎片是不可能的。这种基于理想化过程的分析结论很有趣，但需要更全面的爆炸来验证。多孔爆破的正确延迟时间以及如何确定延迟时间仍然是岩石爆破中的一项艰巨挑战。
传统的碾磨机中产生的能源效率极低，为了提高压碎和研磨的效率，应开发新的压碎机和碾磨机。在这方面高压磨辊磨机，Hpgr磨具机的能量效率高于球磨机，原因是可以减少颗粒之间摩擦时使用的能量和球磨机中粒子运动的动能。仍可预期将会发展出能源效率更高的新的压碎机和轧机
岩石钻井和研磨在坚硬的岩石矿山中消耗了大量的能源，但这些作业中的大多数能源投入用于研磨，其能源效率最低，更好的爆破破片在粉碎和研磨等下游作业中节省了大量的能源，因为通过爆破，破片尺寸已经大大减小，采矿和矿物加工的可持续性可能会得到改善。
最佳破碎是可行的，原因有几个:爆破会在矿石碎片中产生微小裂纹，从而削弱这些裂纹;不同作业之间存在着能源效率的巨大差异;可通过增加具体电荷等方式为爆破投入更多的能源。通过爆破获得最佳破片的主要措施是增加爆破中的具体电荷，同时避免失火，提高爆破粉碎和研磨中的能量效率。
