9. Электрические методы обогащения твердых отходов

Электрическое обогащение основано на различии электрофизических свойств разделяемых материалов и включает сепарацию в электростатическом поле, поле коронного разряда, коронно-электростатическом поле и трибоадгезионную сепарацию. С их помощью решают задачи обогащения, классификации и обеспыливания как рудного сырья и некондиционных продуктов в металлургии черных, цветных и редких металлов, так и многих неметаллических материалов (тонкодисперсного кварца, формовочных песков, известняка, песка для стекольной промышленности и др.).

Электростатическая сепарация основана на различии электропроводности и способности к электризации трением (трибоэлектрический эффект) минеральных частиц разделяемой смеси. По электропроводности все минеральные частицы делятся на проводники, полупроводники и диэлектрики. При контакте частиц обогащаемого материала с поверхностью заряженного металлического электрода всем им сообщается одноименный с ним заряд, величина которого зависит от электропроводности частиц. Электропроводные частицы интенсивно приобретают значительный заряд и отталкиваются от электрода, частицы диэлектриков сохраняют свои траектории.

При небольшой разнице в электропроводности частиц используют электризацию их трением (путем интенсивного перемешивания или транспортирования по поверхности вибролотка).

Сепарация в поле коронного разряда, создаваемого между коронирующим (заряженным до 20-50 тыс. В и более) и осадительным (заземленным) электродами, основана на ионизации пересекающих это поле минеральных частиц оседающими на них ионами воздуха и на различии интенсивности передачи приобретенного таким образом заряда частицами проводников, полупроводников и диэлектриков поверхности осадительного электрода. Эти различия выражаются в различных траекториях движения частиц.

Электрические сепараторы классифицируют по характеру электрического поля (электростатические и с коронным разрядом), способу электризации (с электризацией контактным способом, в поле коронного разряда, трибоэлектризацией и др.) и по конструкции рабочих органов (барабанные, камерные, ленточные, лотковые, пластинчатые, полочные и др.).

В электрических сепараторах с электризацией контактным способом разделение проводников и диэлектриков производится в электрическом поле, создаваемом между рабочим электродом, на который поступает обогащаемый материал, и противостоящим электродом с противоположным электрическим зарядом.

В пластинчатых электростатических сепараторах разделение минеральных частиц происходит в электростатическом поле между вертикальными пластинчатыми электродами.

В барабанных электростатических сепараторах электрическое поле создается между рабочим барабаном и противопоставленным пластинчатым или барабанным электродом.

Коронный барабанный сепаратор служат для разделения электропроводящих материалов и диэлектриков. Сепаратор состоит из пустотелого заземленного вращающегося барабана, на некотором расстоянии от которого на электроизоляторах укреплен многопроволочный коронирующий электрод. На коронирующий электрод от высоковольтной установки подается высокое напряжение - отрицательное, заземленный барабан индуктивно заряжается положительно. Между коронирующим электродом и положительно заряженным барабаном непрерывно происходят электрические разряды, в результате чего от коронирующего электрода к барабану создается непрерывный поток электронов и отрицательно заряженных ионов, образующихся за счет ионизации воздуха.

Исходный материал из бункера лотковым питателем и вращающимся барабаном подается в зону коронного разряда, где все частицы под влиянием потока отрицательно заряженных частиц заряжаются отрицательно и притягиваются к положительно заряженному барабану. При соприкосновении с барабаном частицы проводниковых материалов перезаряжаются от барабана положительным зарядом, отталкиваются от барабана и разгружаются в приемник для проводников. Непроводящие отрицательно заряженные частицы диэлектриков за счет электрических сил притяжения удерживаются на поверхности вращающегося барабана и затем щетками снимаются в приемник для непроводников. В промежуточной зоне под действием сил тяжести разгружаются зерна полупроводников.

Подлежащие электрической сепарации материалы обычно подвергают подготовительным операциям (классификации, обесшламливанию, сушке, термообработке при температурах до 300 °С). Наиболее эффективно процесс сепарации идет при крупности частиц не более 5 мм.