Обогащение на электрическом сепараторе

Электрическое обогащение (электрическая сепарация) основано на различии электрических свойств разделяемых минералов и осуществляется под влиянием электрического поля.

Процессы электрического обогащения — это процессы, в которых разделение минеральных частиц, отличающихся электрическими свойствами, обусловлено различием характера и траекторий их движения в электрическом поле.

Различия электрических свойств минералов проявляются в их электропроводности, диэлектрической проницаемости, контактном потенциале, трибоэлектрическом, пироэлектрическом, пьезоэлектрическом эффектах и различной способности под влиянием тех или иных физических воздействий приобретать электрические заряды, различные по величине или знаку.

В зависимости от электрических свойств основных разделяемых минералов, различают следующие процессы электрического обогащения: сепарация электрическая, электростатическая, диэлектрическая, трибоэлектрическая, трибоадгезионная, электрическая классификация по крупности и форме.

Рис.1. Основные способы зарядки частиц в процессах электрической сепарации:

а – касанием; б – индукцией; в – комбинированный; г – газовыми ионами; д – газовыми ионами и разрядкой

Электрическая сепарация — это процесс разделения минеральных частиц, основанный на различии величин их электрических зарядов, путем изменения траектории движения этих частиц в электростатическом поле или электрическом поле коронного разряда.

Электростатическая сепарация — это процесс разделения частиц по электрическим свойствам, в зависимости от которых под действием электростатического поля изменяется траектория движения этих частиц.

Диэлектрическая сепарация — это процесс разделения минеральных частиц, основанный на различии в их диэлектрической проницаемости.

Трибоэлектрическая сепарация — это процесс сепарации минеральных частиц, основанный на явлении трибоэлектрического эффекта, проявляющегося при электризации трением или контактом.

Трибоадгезионная сепарация — это процесс сепарации, основанный на различии сил адгезии частиц к электроду, в частности, на различии электрических составляющих в адгезии.

Наибольшее промышленное применение получили процессы, основанные на разнице в электропроводности и в способности минералов к приобретению различных зарядов при контактной электризации.

По электропроводности минералы делятся на три группы:

• проводники с удельной электропроводностью — См/м (самородные металлы, графит, многие сульфиды, магнетит, гематит, рутил и др.);

• полупроводники с удельной электропроводностью 10— См/м (боксит, гранат, лимонит, сидерит, хромит и др.);

• непроводники (диэлектрики) с удельной электропроводностью См/м (алмаз, кварц, полевой шпат).

Основными электрическими силами, действующими на частицы, являются следующие.

Электрическая кулоновская сила Fэ, обусловленная притяжением частицы к противоположному по знаку электроду и отталкиванием ее от одноименного электрода:

Fэ = Q E

Где Q – заряд частицы, Е = напряжённость электрического поля.

Пондеромоторная сила обусловленная разницей между диэлектрическими проницаемостями твердой частицы и среды , в которой осуществляется сепарация, проявляется в неоднородном поле и стремится вытолкнуть частицу в более слабые участки поля, если < , и, наоборот, втянуть — при > . Электрическая сепарация, как правило, осуществляется в воздушной среде, которой равна 1.

Основными механическими силами, действующими на частицы минералов, являются сила гравитационного притяжения Fг, центробежная сила Fц и сила сопротивления среды Fc.

Действующие механические силы зависят от характера движения материала в рабочем пространстве. При этом возможны следующие варианты:

• материал движется по криволинейному транспортирующему электроду (действуют в основном силы Fг и Fц);

• материал движется по плоскому транспортирующему электроду (действует сила Fг);

• материал находится в состоянии свободного падения (действуют силы Ег и Fc);

· материал находится во взвешенном состоянии (силы Fг и Fc уравновешены).

Результирующая сила, определяющая траекторию движения частиц минералов в электрическом поле, будет определяться характеристиками самого поля, электрическими свойствами частиц и конструктивными особенностями рабочей зоны сепаратора.

Электрическая сепарация чаще всего применяется в комбинированных схемах обогащения в совокупности с гравитационными, магнитными и химическими методами для обогащения зернистых сыпучих материалов крупностью от 3 до 0,05 мм, переработка которых другими методами малоэффективна или невыгодна с экономической точки зрения. Наиболее широко она применяется при переработке руд редких металлов, при доводке титаноциркониевых, танталониобиевых, оловянно-вольфрамовых, алмазсодержащих, магнегит-гематитовых концентратов, а также при обогащении гематитовых и смешанных руд.