2.1.5. Электросепарация

Электрическая сепарация - процесс обогащения в электри­ческом поле, основанный на использовании естественных или искусственно усиленных различий разделяемых компонентов в электрофизических свойствах (главным образом в электри­ческой проводимости и в способности приобретать электри­ческий заряд в процессе контактной электризации).

Электрические методы обогащения применяются для доводки концентратов руд редких и черных металлов, а так­же для обогащения неметаллических полезных ископаемых (угля, фосфоритов, каолина, кварцевого песка и др.); при обогащении техногенного сырья (ТБО, отработанных демеркуризованных ртутных ламп, металлосодержащих пласт­массовых отходов, электронного лома, электрокабельного лома и др.) с помощью электросепарации можно разделить полимерную пленку и бумагу, вольфрамовые спиральки и стеклобой, металлы и пластмассу. Преимущественная круп­ность разделяемых компонентов минерального сырья - от 5 мм до 50 мкм, техногенного сырья - от 100 мм до 1 мм. Желательна классификация материала в узких пределах крупности.

В процессе электросепарации используется силовое взаи­модействие электрического поля и электрических зарядов, но­сителями которых являются подлежащие разделению заря­женные компоненты минерального и техногенного сырья. Под действием электрических сил заряженные компоненты отделяются от незаряженных.

В технологии электросепарации условно можно выделить три операции:

- подготовка материала к сепарации;

- зарядка материала;

- разделение заряженных и незаряженных компонентов.

Подготовка материала к электросепарации может быть связана с изменением его крупности (дробление, грохочение), с обеспыливанием (грохочение, аэросепарация) и с направлен­ным изменением электрических свойств разделяемых компо­нентов, если естественное различие в этих свойствах недоста­точно для эффективной зарядки и селективной сепарации ма­териала (искусственное увеличение различия в проводимости путем реагентной и термической обработки компонентов, а также путем регулирования влажности).

Естественные или селективно измененные электрические свойства сепарируемых компонентов предопределяют исполь­зование того или иного способа зарядки материала. Чаще все­го зарядка материала осуществляется с помощью газовых ио­нов, создаваемых в поле коронного разряда, или с помощью контактной электризации.

Коронный разряд - электрический разряд в воздухе, возни­кающий в неоднородном поле при определенной разности по­тенциалов, приложенной к двум электродам (система «про­вод-плоскость» или «провод-цилиндр»). Коронирующие про­волочные электроды подключаются к высоковольтному ис­точнику тока (как правило, к отрицательному полюсу источ­ника тока), осадительный электрод (в виде плоскости или ци­линдра) заземляется. При определенной напряженности элек­трического поля вблизи коронирующих электродов начинает­ся ионизация газа, и образовавшиеся ионы под действием эле­ктрического поля направленно перемещаются к заземленному электроду, создавая ток короны и заряжая частицы сепариру­емого материала, находящиеся в межэлектродном простран­стве.

Заряженные частицы, источником которых является ко­ронный разряд, представляют собой как свободные электро­ны, так и положительные и отрицательные ионы. Если на коронирующии электрод накладывается высокий отрицатель­ный потенциал, к нему двигаются и отдают свои заряды по­ложительные ионы; отрицательные ионы заполняют межэлек­тродное пространство и образуют объемный заряд одного знака. Оседая на частицах сепарируемого материала, ионы со­общают им избыточный заряд. Величина тока короны опреде­ляется количеством ионов.

В зоне действия коронирующих электродов частицы нахо­дятся в режиме зарядки; общий знак и величина заряда зави­сят, при прочих равных условиях, от электрических свойств частиц.

Разделяемые компоненты вводятся в электрическое поле коронного разряда, находясь на поверхности заземленного (осадительного) электрода. При движении потока материала через поле короны компоненты интенсивно заряжаются. Ос­таточный заряд после выхода из поля короны в разделитель­ную зону сепаратора зависит от природы компонентов и определяется результирующим действием двух процессов - онизационной зарядкой и разрядкой заряженных частиц че­рез заземленный электрод.

Плохо проводящие компоненты имеют после зарядки знак заряда, одноименный заряду ионов, поступающих от коронирующего электрода (знак заряда совпадает со знаком корони­рующих электродов). Компоненты с большой проводимостью быстро приобретают заряд, одноименный полюсу осадитель­ного электрода, т.к. ионы коронного разряда стекают на осадительный электрод. Таким образом, коронирующий и осадительный электроды заряжают компоненты разноименными зарядами: в случае плохо проводящих компонентов, находя­щихся в контакте с осадительным электродом, знак заряда со­храняется и они удерживаются на электроде; в случае компо­нентов с большой проводимостью заряд изменяет свой знак (проводники легко отдают заземленному электроду свой за­ряд ионизации, разряжаются и отскакивают от него).