7 Тақырып. Байытудың электрлік және радиометрлік әдістері. Байытудың электрлік әдісінің физикалық негіздері. Радиометрлік байыту процесстерінің сипаттамасы (4 сағат).

Дәріс жоспары.

1. Байытудың электрлік әдісінің физикалық негіздері.

2. Электр өткізгіштілігі бойынша минералдардың бөлінуі.

3. Радиометрлік байыту процесстерінің жалпы сипаттамасы.

Байытудың электрлік әдісінің негізі

Байытудың электрлік әдісі негізінен бөлінетін минералдардың электрлік құрамының әртүрлілігіне байланысты. Олар электр өткізгіштілігі, диэлектр енуі, байланысты потенциялы, трибоэлектрлі, пироэлектрилік және пьезоэлектрлі эффектілгі бойынша бөлінуіне қатысты тоқ алу кезінде әртүрлі шамаларды немесе заряд белгілерін және минералдың электрлі сепарациясын немесе олардың электрлік құрамындағы бөлшектердің бөлінуін қамтамасыз ететін электр өрісіндегі қозғалыс тракториясының әртүрлілігін алады.

Сепарацияланатын минералдардың бөлшектерінің зарядкасы зарядталған электродтармен байланысы, электр өрісіндегі коронды разряд ионизациясы, үйкеліс электризациясы, температураның өзгеруі, қысымның өзгеруі және басқа тәсілдер кезінде жүзеге асырылады.

Бөлшекті зарядтау әдісінің таңдалуы негізгі бөлінетін минералдардың электрлі құрамын электрлілігіне және электрлі сепарацияның максимальды эффектілігіне байланысты.

Электр өрісіндегі сепарация кезінде әрбір зарядталған минералды бөлшектерге төмендегілер әсер етеді:

• Бөлшектердің теріс таңбалы зарядталған электродтарға тартылуы мен олардың біртекті немесе бір текті емес өрістердегі бірдей зарядталғандардан тебілуіне негізделген электрлі кулон күші Ғ . Бөлшектердің қозғалыс тракториясына Ғ әсері тек қана бөлшектің механикалық инерциясына байланысты ауыспалы памерлы өрісте көзделеді.

• Шамасы индуктивті зарядқа тең келетін электрод бетінде осызаряд арқылы жүзеге асырылатын және бөлшектердің қалдық зарядының әсер етуімен негізделген айналы шағылысуының күші Ғ . Күш электродтарға бағытталаыды. Абсолютті шамасына байланысты ол Ғ -ден аз және оның әсері электрод жаынында немесе онымен жанасқан кезде ғана білінеді.

• Сепарация жүзеге асатын орта ε мен бөлшектің диэлектрлі енуі ε шамаларының арасындағы айырмашылығына негізделген пондеромоторлы күш Ғ . Егер ε < ε болса, онда ол өрістің әлсіз учаскелеріне бөлшекктерді итеруге тырысады, керісінше ε > ε болса, тартаыды. Күш біртекті емес өрісте ғана пайда болады. Оны Ғ салыстырғанды, ауа ортасында ол өте аз және жоғары диэлетрліенуі жоғары сұйықтықта үлкен шамаға ие болады.

Электродтар мен өздері арасында бөлшектердің молекулярлы байланысу күштері, бөлшектер арасындағы үйкеліс күштері, сонымен қатар сепарацияның соңғы кезеңіне әсер ететін инерциялы күштер өте аз және есепке алынбайды.

Әртүрлі зарядталған бөлектердің бөлінуі оларға сепаратордың жұмыс аймағындағы электрлі және механикалық күштердің әсер етуі нәтижесінде жүзеге асады. Күштердің байланыстылығы және бөліну эффектілігі бөлінетін минералдардың электрлі құрамының әртүрлілігіне, уақыт (тұрақты және ауыспалы) пен жазықтық (біртекті және ауыспалы) бойынша электр өрісіндегі қысымның өзгеруіне, зарядтағы қозғалғыш тасымалдаушылардың (иондар, электрондар) болуына, бөліну ортасының түріне (газ немесе сұйық) және электр сепараторының жұмыс аумағындағы материалдар қозғалысының сипатына байланысты болып келеді.

Барабан тәрізді электрод тасымалдаушы қисық сызықты сепараторда минералдарды бөлу процесі ауада жүргізіледі. Барабан мен одан одан сәл қашықтықта орналасқан екінші электрод немесе электрод жүйесі арасында қысымдылығы 10 кВ/см ау-ға жететін тұрақты померлы электр немесе біртекті емес электростатикалық өріс пайда болады. Электр күші Ғ барабанға қарай барабан померлығына қарама-қарсы болатын заряд белгісі бар бөлшектерді итереді және одан бірдей зарядталған бөлшектерді тебеді. Айналы шағылысу күші Ғ барабан центріне бағытталған және оның бетінде бөлшектерді ұстап тұрады. Центрге тартқыш күш Ғ керісінше беттен бөлшектерді тартып алуға тырысады. Гравитационды күш Ғ төменге вертикальді әсер етеді, оны құрауышылар барабанның айналу бұрышына байланысты болады. Пондеромоторлы күш Ғ барабан центрінен бағытталады, себебі минералдардың диэлектрлі енуі ауадан көп және өрістің күш сызықтарының концентрациясы екінші электрод бағытына қарай жоғарылайды. Бірақта Ғ , сонымен қатар ауаның қарсылығы Ғ үлкен болмайды және оларды есепке алмауға да болады.

Сепаратордың электр өрісіндегі бөлшектердің қозғалыс траекториясын анықтайтын қрытынды күш Ғ негізгі әсер етуші күштердің векторлы қосындысынан тұрады.

Ғ= ± Ғ + Ғ - Ғ ± Ғ

Электродты тасымалдаушы жазық сепараторда (40-сурет, в) өзі мен одан жоғарыда орналасқанекінші электрод немесе электрод жүйесі арасында қысымдылығы 2-4 кВ/ау болатын электр немесе электростатикалық өріс пада болады. Бөлінген бөлшектер траекториясын аынықтайтын қорытынды күш Ғ электр күшінен Ғ , айналы шағылысу күшінен Ғ және минеаралдың бөлінуіне әсер ететін және жазық бойынша бөлшектің қозғалысын тудырушы гравитационды күштен Ғ құралады, ормуламен анықталады:

Ғ= ± Ғ + Ғ + Ғ .

Рисунок7.1 - Векторные диаграммы сил, действующих на частицы в сепараторах:

а, б - барабанном электростатическом; в-плоскостном электростатическом; г-камерном электростатическом; д-диалектрическом; 1-положительно заряженная частица; 2-отрицательно заряженная частица

Камералы сепараторда (7.1-сурет, г) пластинкалы электродтар арасындағы қысымдылығы 2-4 кВ/ау болатын тұрақты померлы электростатикалық өріс пайда болады. Әртүрлі зарядты бөлшектердің бөлінуі процесінде жүзеге асады. Мұндайда бөлшектердің горизонтальды бағыттағы қозғалысы қарама-қарсы зарядталған электродты тартушы бөлшектерді туғызатын электр күшімен Ғ анықталады. Ғ күші осылардың біреуіне бөлшектің жақндауынан туады, ал Ғ күші олардың бөлінуіне мүлдем әсер етпейді. Вертикальды бағытта әрбір бөлшекке ауырлықтың әртүрлі бағытталған күштері Ғ және ортаның қарсыласуы Ғ әсер етеді.

Сұйық өткізбейтін минералдарды бөлу диэлектрлі сепараторда қысымдылығы 5 кВ/ау-ға дейін болатын ауыспалы померлыбіртекті емес электрлі өріс пайда болады. Бұл жағдайда анықтаушы күш болып пондеромоторлы күш Ғ саналады. Оның әсерінен диэлектрлі енуі бөлшектер кривизна радиусыаз электродтағы қысымы жоғары өріс аумағына қарай тартылады. Бөлшектің бөлінуіне механикалық күштер ішінен ауырлық күші Ғ және вертикальды Ғ және гаризонтальды Ғ бағыттағы ортаның қарсыласуы әсер етеді.