Диэлектрическая сепарация

Диэлектрическая сепарация осуществляется в среде жидкого диэлектрика в сильно неоднородных электрических полях. Процесс сепарации идет под воздействием пондеромоторной силы. Для каждого конкретного случая разделения двух минералов требуется жидкость с заданной диэлектрической проницаемостью. Частицы с диэлектрической проницаемостью, превышающей диэлектрическую проницаемость среды, втягиваются в области наибольшей напряженности поля, а из наименьшей — выталкиваются в направлении более слабых участков поля.

Диэлектрическая проницаемость—отношение сил взаимодействия зарядов в вакууме и в данной среде:

где F₀, F — силы взаимодействия электрических зарядов в вакууме и среде соответственно.

Диэлектрическая проницаемость является величиной безразмерной и изменяется в широких пределах, например у галенита 81, у кварца 6.

Определяют диэлектрическую проницаемость различными методами:

• путем подбора концентрации раствора полярной жидкости в неполярной;

• иголочным путем наблюдения за поведением частиц в среде жидкого диэлектрика.

При электрической сепарации имеют место два рода взаимодействия, которые электризуют обогащаемый материал:

• взаимодействие минеральных частиц друг с другом;

• взаимодействие частиц с металлоконструкциями сепаратора.

Независимо от рода взаимодействия частиц действует закон сохранения получаемых зарядов. Для выполнения этого закона необходимо, чтобы получаемые заряды контактирующих тел были разных знаков.

При совмещении в конструкции диэлектрика с металлом получают положительно заряженный металл и отрицательно заряженный диэлектрик. Для определения зарядов контактирующих диэлектриков применяют правило Коэна, которое гласит, что положительный заряд получает тот диэлектрик, у которого выше диэлектрическая проницаемость.

Некоторые вещества можно расположить в ряд, в котором при трении двух размещенных рядом минералов каждый предыдущий заряжается положительно, а каждый последующий — отрицательно, например ряд: асбест, стекло, слюда, шерсть, алюминий и т.д.

Известны трибоэлектрические ряды и для минералов. Так, в трибоэлектрическом ряду Гезехиуса при контакте рядом расположенных минералов каждый предыдущий заряжается (по твердости) положительно, а последующий — отрицательно, например алмаз (10), топаз (8), горный хрусталь (7), гладкое стекло (5), слюда (3), сера (2), воск (1). Гезехиус отмечал, что диэлектрики располагаются в ряд в порядке убывания твердости. Металлы же имеют обратную зависимость, т.е. имеющие большую твердость получают положительный заряд.

Электрическое обогащение основано на применении различия в электрических свойствах разделяемых минералов. К этим свойствам относятся: электропроводность, диэлектрическая проницаемость, проявление эффектов - трибоэлектрического, контактного потенциала, пироэлектрического.

Сущность электрической сепарации заключается во взаимодействии электрического поля и минеральной частицы, обладающей определенным зарядом. Заряд частицы получают искусственно одним из способов, выбираемым в зависимости от их наиболее контрастных электрических свойств. Электрическая сепарация осуществляется как в однородном, так и в неоднородном электрическом поле.

Диэлектрическая сепарация может осуществляться только в неоднородном электрическом поле, где возникают пондеромоторные силы, зависящие от диэлектрической проницаемости среды и разделяемых минералов.

Обогащения производится в электрических или диэлектрических сепараторах.

Электрическое поле – форма существования материи вблизи электрических зарядов. Более конкретно – это пространство, в котором проявляется действие электрических сил на заряженные частицы.

Основная характеристика электрического поля – напряженность (Е). Напряженность поля в точке – это величина, равная отношению силы, с которой поле действует на положительный заряд, помещенный в данную точку, к величине этого заряда, т.е. E = F/Q [H/Кл; В/м].

Электрическое поле, как и магнитное, может быть однородным (рис.1.1а) и неоднородным (рис.1.1б). Неоднородность поля характеризуется градиентом: gradЕ=dE/dx. Для однородных электрических полей gradЕ = 0.

Среда, в которой взаимодействуют электрические заряды, характеризуется диэлектрической проницаемостью (ε_с), которая показывает, во сколько раз сила взаимодействия зарядов в данной среде меньше, чем в вакууме.

Диэлектрическая проницаемость веще ства (ε_в) характеризует поляризуемость диэлектрика.

Вспомним и о понятии абсолютной диэлектрической проницаемости–(ε_а), которая оценивается: ε_{а =} εε_о, где ε_о – электрическая постоянная_, ε_о = 8.85·10^-12 Ф/м.