一种新型的地质样品分离技术.pdfVIP

第３５卷　 第６期 地 质科 技 情报 Ｖｏｌ.３５　 Ｎｏ.６ ２０１６年　 １１月　 　 　 　 Ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　 　 　 　 Ｎｏｖ.　 ２０１６ 一种新型的地质样品分离技术: 电力学崩解法的工作原理及应用前景 吴　 晗ꎬ刘　 嵘ꎬ钟志华 (中国地质大学(武汉)地球科学学院ꎬ武汉４３００７４) 摘　 要:电力学崩解法是一种新型环保、高效、零混染的样品分离技术ꎮ 该方法借助高频率变化的高压电场ꎬ在固 体内部诱导形成电场畸变ꎬ进而在强畸变域内形成电场破坏ꎬ催生毛细管状放电网络ꎬ最终导致等离子体通道的急剧 膨胀ꎬ产生张性破裂ꎬ实现矿物相之间的分离ꎮ 相较于传统机械碎样法ꎬ该方法具有无尘环保、杜绝混染ꎬ微损耗、高回 收ꎬ最大程度保留目标对象的粒度和形貌特征ꎬ以及低能耗的优势ꎮ 目前该设备在地学及其相关领域已初步应用于珍 贵样品的单矿物分离、矿物材料特性的改善、特殊材料的回收利用ꎬ以及古生物样品的完整提取等方面ꎬ更多的应用尚 待开发ꎮ 关键词:电力学崩解ꎻ矿物分离ꎻ材料加工ꎻ高压脉冲 中图分类号:Ｐ５８５.２ 　 　 　 　 文献标志码:Ａ　 　 　 　 文章编号:１０００￣７８４９(２０１６)０６￣０２５７￣０５ 　 　 传统的样品分离方法主要使用鳄式机、球 纪５０年代ꎬ俄罗斯科学家才开始在实验室尝试 [１] 磨机等进行机械破碎ꎮ 样品在封闭的容器内被 利用高压放电来破碎固体物质 ꎮ 挤压、撞击或者剪切ꎬ借助机械破碎实现粒度的 早期研究中ꎬ大多数设备是利用脉冲诱发 细化ꎮ 随着现代分析测试技术的发展ꎬ特别是 某种介电溶液(如水或者油)的爆破ꎬ然后在浸 高精度和高清晰度微区分析技术的实现ꎬ科学 泡于溶液中的固体表面形成巨大的冲击波ꎮ 当 工作者们对物质分离技术的要求越来越高ꎮ 是 冲击力超出固体承载力的上限时ꎬ便形成破裂 否能保证分离后颗粒的完整度ꎬ以及表面特征 (图１￣ａ)ꎮ 这种方法被称作电动液压破碎法 [２￣４] 的完整性ꎬ并最大限度地控制样品混染等备受 (ｅｌｅｃｔｒｏｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｆｒａｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ) ꎮ 关注ꎮ 此外ꎬ当珍稀的原始样品量很小时(如 在２０世纪７０ 年代末ꎬ研究发现当脉冲频 科学钻探和陨石样品、地球化学标样等)ꎬ碎样 率较低时ꎬ水的击穿电压低于固体ꎬ即其绝缘性 方法的产出效率和回收性更值得重视ꎮ 高压脉 远低于固体物质ꎮ 然而当电压上升速度很快 冲放电破坏技术因此被迅速地引入到地学领 时ꎬ水的绝缘性会高于固体物质(图２)ꎮ 那么 域ꎮ 介电破坏将优先出现在固体中而不是水或者油 １　 高压脉冲放电破坏技术的发展历史 液中ꎬ即可在固体物质内部直接形成爆破[６] 高压脉冲放电破坏技术经过了近一个多世 (图１￣ｂ)ꎮ 改良后的工作方法被称为电力学崩 纪的研发ꎮ 早在 １９世纪中期ꎬＢｅｎｊａｍｉｎ Ｆｒａｎｋ￣ 解法(ｅｌｅｃｔｒｏｄｙｎａｍｉｃ ｄｉｓａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎꎬ简称 ＥＤ)ꎮ ｌｉｎ在实验中尝试了这一方法ꎬ但直到了２０ 世 后来学者们讨论了该方法的工作参数和工作效 收稿日期:２０１５￣１２￣０８　 　 　 编辑