Подготовка материала к электрической сепарации

Разделение минералов по электропроводности

Методы улучшения селективности электрической сепарации

Селективность разделения заряженных частиц при электрической сепарации в воздушной среде улучшается:

• подсушкой материала до состояния сыпучести, чтобы предотвратить слипание частиц;

• обеспыливанием, предотвращающим обволакивание пылевидными частицами более крупных;

• реагентной и термической обработкой, вызывающей изменение в нужном направлении электрических свойств разделяемых минералов;

• классификацией по крупности, так как при неклассифицированном материале центробежные силы, пропорциональные кубу диаметра частиц (или их массе), могут нивелировать действие электрических сил, пропорциональных квадрату диаметра частиц (или их поверхности). Максимальная крупность зерен при этом не может превыцшть 5 мм. Наиболее часто электрической сепарации подвергают материалы крупностью от 3 до 0,05 мм, обогащение которых другими методами (магнитными, флотационными, гравитационными и др.) недостаточно эффективно из-за близости свойств разделяемых минералов (магнитных, физико-химических, плотности и др.), экономически невыгодно или неприемлемо с экологической точки зрения (например, в маловодных районах).

При электрической сепарации используются главным образом различия минералов в электропроводности, диэлектрической проницаемости, электризации трением и при изменении температуры. Сепарация на основе пьезо- и фотоэлектрического эффекта, униполярной проводимости и других электрических свойств не нашла пока практической реализации.

Электрические сепараторы состоят из трех основных частей: зарядного устройства, или электризатора, в котором заряжаются минеральные частицы; собственно сепарирующей части, в которой производится разделение частиц; высоковольтного агрегата. Они отличаются низкой энергоемкостью, не используют промышленную воду, не загрязняют воздушную среду, поддаются полной автоматизации и управлению.

Целью подготовительных операций является увеличение разницы в объемной или поверхностной проводимости минералов и, следовательно, эффективности их разделения при электрической сепарации, которая достигается обычно изменением влажности материала, реагентной, механической, химической или термическоиобработкой.

Подсушку материала до полного удаления поверхностной влаги проводят, если разделяемые минералы существенно различаются значениями объемной электропроводности, но являются гидрофильными, поскольку увеличение влажности приводит к резкому возрастанию поверхностной проводимости обоих минералов, сближающему значения их общей элек­тропроводности. При электрической сепарации, например редкометалльных концентратов, подсушка осуществляется подогревом материала непосредственно в бункере, на распределительном лотке и электроде (барабане) сепаратора. Наоборот, при разделении минералов с близкой объемной электропроводностью, но резко различной степенью гидрофильности или гидрофобноти их поверхности увеличение различия в общей электропроводности минералов достигается повышением влажности материала, вызывающим значительное возрастание поверхностной электропроводности только гидрофильного минерала. Так. повышение влажности до 4—7 % при сепарации алмазсодержащих концентратов вызывает резкое увеличение поверхностной проводимости только гидрофильных минералов породы; у гидрофобного алмаза она остается незначительной.

Обработка материала реагентами производится при близких значениях объемной электропроводности и степени гидрофильности разделяемых минералов. Целью ее является разнонаправленное изменение поверхностных свойств разделяемых минералов и, как следствие, их поверхностной электропроводности за счет:

• избирательной адсорбции органических поверхностно-активных веществ, вызывающей гидрофобизацию поверхности и уменьшение электропроводности, например извлекаемого минерала. Так, при обработке пирохлора и циркона алифатическими аминами гидрофобизируется поверхность только циркона и во влажном воздухе появляется заметная разница в их электропроводности;

• избирательной адсорбции неорганических реагентов на поверхности извлекаемых минералов, приводящей к их гидрофилизации, появлению дополнительных носителей заряда — подвижных ионов — и увеличению электропроводности, как, например, при обработке кварца хлоридами калия или натрия;

• образования под действием реагентов на поверхности извлекаемых минералов пленки нового вещества, обладающего другой электропроводностью, например, хорошо проводящей сульфидной пленки на поверхности слабопроводящих малахита или церуссита.

Обработку материала реагентами перед электрической сепарацией производят сухим способом (парами реагентов, распылением раствора) или в водной среде с последующими обезвоживанием и сушкой его, как, например, при доводке флотационных или гравитационных концентратов, когда вспомо­гательные операции по обезвоживанию технологически оправданы.

Удаление пленок вторичных образований с поверхности разделяемых минералов с целью восстановления их первичных электрических свойств осуществляется обычно промывкой или интенсивной механической оттиркой.

Гораздо реже применяют химические способы очистки: растворение или выщелачивание загрязняющих поверхность вторичных образований.

При термической обработке различие в электропроводности достигается за счет неодинакового изменения проводимости минералов при нагревании. При этом каждой минеральной паре отвечает свой оптимальный интервал температуры, обеспечивающий наибольшую разницу в их электропроводности. Восстановительный или окислительный обжиг, сопровождающийся структурными превращениями минералов и фазовыми изменениями имеющихся в них изоморфных примесей железа, титана, марганца и других металлов, приводит к необратимым изменениям электропроводности минералов.