Лабораторная работа № 7 Исследования влияния параметров процесса электрической сепарации в коронно-электростатическом поле на технологические показатели обогащения

1.Цель работы

Ознакомиться с работой сепаратора ЭС-3 в усло­виях коронно-электростатического режима и с исследованием влияния напряженности комбинированного электрического поля на технологи­ческие показатели обогащения в этих условиях.

2.Теоретическое введение

Электрический метод обогащения руд (электрическая сепарация) основан на различии в электрических свойствах минералов и их поведении в электрическом поле.

Сущность электрической сепарации заключается во взаимодействии электрического поля и минеральной частицы, обладающей определенным зарядом. Для этого минеральные частицы заряжают одним из способов, выбираемым в зависимости от их наиболее контрастных электрических свойств и, используя различие в значениях или знаках получаемых зарядов, осуществляют разделение частиц в электрическом поле. При этом в зависимости от величины электрических свойств под действием электрического поля изменяются траектории движения частиц этих минералов.

К электрическим свойствам минералов относятся: электропроводность, диэлектрическая проницаемость, электрификация трением и адгезия (прилипание), контактный потенциал, пиро- и пьезоэффекты и др. Эти свойства минералов определяют величину электрических сил, действующих на минеральные зерна, перемещаемые в электрическом поле.

В зависимости от электропроводности все минералы условно делятся на три группы: проводники, полупроводники и непроводники (диэлектрики):

- проводники, обладающие электропроводностью в пределах 10² - 10³ См/м (сименс на метр), к ним относятся самородные металлы, графит, некоторые сульфиды, магнетит и др.;

• полупроводники, электропроводность которых находится в пределах от 10 до 10^-8 См/м, - большинство сульфидов тяжелых металлов, некоторые окислы и др.;

• непроводники (диэлектрики), с электропроводностью ниже 10^-12 См/м, -это кварц, кальцит, апатит, флюорит, мусковит, алмаз, полевые шпаты и др.

В современных электрических сепараторах заряженные частицы соприкасаются с заряженным электродом противоположного знака, при этом частицы - проводники быстро приобретают заряд электрода и отталкиваются от него, как тела, заряженные одинаковыми знаками. Частицы - диэлектрики не изменяют своего знака и притягиваются к электроду. Величина силы взаимодействия электрических зарядов F (отталкивание или притяжение) определяется законом Кулона:

F=K(q₁· q₂)/r² (1)

где F- сила взаимодействия, В/м;

q₁, q₂ - заряды тел, Кл;

r - расстояние между ними, м;

К — 1/4 πε - коэффициент пропорциональности,

где ε- относительная диэлектрическая проницаемость среды (для газов ε≈ 1).

Зарядка сепарируемых частиц осуществляется контактной электризацией, ионизацией в электрическом поле коронного разряда, трением, индуцированием заряда, нагревом, а также комбинацией этих способов (например, электризация трением и нагрев, ионизация и контакт с заряженным электродом). Лучшие результаты получаются при зарядке в поле коронного разряда.

Механизм заряда ионизацией (коронным разрядом) следующий: если на два электрода, один из которых имеет малый радиус кривизны, наложить некоторую разность потенциалов, то напряженность поля у тонкого электрода будет значительно выше, чем в остальном межэлектродном пространстве, и около этого провода начнется ионизация газа. Движение ионов и обусловливает прохождение тока через газ, характерное шипение и фиолетово-голубое свечение, при этом образуется корона или неполный пробой газа. Возникает поток ионов, направленный к противоположному электроду, и минеральные частицы приобретают заряд вследствие адсорбции ионов на их поверхности.

Эффективность электрической сепарации зависит от ряда факторов, определяемых свойствами обогащаемого сырья, конструкцией и принципом работы сепаратора, способом подготовки материала к сепарации и технологическим режимом ведения процесса.

Электрическая сепарация применяется для обогащения зернистых сыпучих материалов крупностью от 3 до 0,05 мм, переработка которых другими методами малоэффективна или невыгодна с экологической точки зрения, главным образом для доводки некондиционных концентратов руд редких металлов (оловянно-вольфрамовых, титан-циркониевых, танталониобиевых и др.), при обогащении керамического сырья, стекольных песков, фосфоритов, слюд, алмазов и др.