I.4.4. Электрические методы обогащения

Электрическое обогащение основано на различиях в электрических свойствах разделяемых минералов и осуществляется под влиянием электрического поля.

Из многочисленных электрических свойств минералов в основу работы промышленных сепараторов положено два: электропроводность и трибоэлектрический эффект.

Мерой электропроводимости вещества служит удельная электропроводность (), численно равная электропроводности проводника длиной 1 см с поперечным сечением 1 см², измеряемая в омах в минус первой степени на сантиметр в минус первой степени. В зависимости от электропроводимости все минералы условно делят на три группы: проводники, полупроводники и непроводники (диэлектрики).

Минералы-проводники характеризуются высокой удельной электропроводностью ( = 10⁶10 ом^1см^1). К ним относятся самородные металлы, графит, все сульфидные минералы. Полупроводники имеют меньшую удельную электропроводность ( = 1010^6 ом^1см^1), к ним относятся гематит, магнетит, гранат и др. Диэлектрики в отличие от проводников обладают очень высоким электрическим сопротивлением. Их электропроводность ничтожно мала (  10^6 ом^1см^1), они практически не проводят электрический ток. К диэлектрикам относится большое число минералов, в том числе алмаз, кварц, слюда, самородная сера и др.

Трибоэлектрический эффект  это возникновение электрического заряда на поверхности частицы при ее соударении с другой частицей или со стенками аппарата.

Сущность электрического способа обогащения состоит в том, что на частицы, имеющие различный заряд, в электрическом поле действует разная по значению сила, поэтому они движутся по различным траекториям.

Процесс электрической сепарации можно условно разделить на три стадии: подготовка материала к сепарации, зарядка частиц и разделение заряженных частиц.

Зарядка (электризация) частиц может осуществляться разными способами: а) контактная электризация осуществляется непосредственным соприкосновением частиц полезного ископаемого с заряженным электродом; б) зарядка ионизацией заключается в воздействии на частицы подвижными ионами; наиболее распространенный источник ионов – коронный разряд; в) зарядка частиц за счет трибоэлектрического эффекта.

Для разделения материалов по электропроводности применяют электростатические, коронные и коронно-электростати­ческие сепараторы. По конструктивному признаку наибольшее распространение получили барабанные сепараторы.

Рис.I.18. Сепараторы для разделения по электропроводности: а –

электростатический, б – коронный, в – коронно-электростатический

В барабанных электростатических сепараторах (рис..18, а) электрическое поле создается между рабочим барабаном 1 (являющимся электродом) и противопоставленным цилиндрическим электродом 4. Материал питателем 3 подается в рабочую зону. Электризация частиц осуществляется за счет контакта с рабочим барабаном. Проводники получают заряд, одноименный с зарядом барабана, и отталкиваются от него. Диэлектрики практически не заряжаются и падают по траектории, определяемой механическими силами. Частицы собираются в специальный приемник 5, разделяемый при помощи подвижных перегородок на отсеки для проводников (пр), непроводников (нп) и частиц с промежуточными свойствами (пп). В верхней зоне коронного сепаратора (рис..18, б) все частицы (и проводники и диэлектрики) приобретают одноименный заряд, сорбируя ионы, образовавшиеся за счет коронного разряда коронирующего электрода 6. Попадая на рабочий электрод, частицы-проводники моментально перезаряжаются и приобретают заряд рабочего электрода. Они отталкиваются от барабана и попадают в приемник проводников. Диэлектрики фактически не разряжаются. За счет остаточного заряда они удерживаются на барабане, их снимают с него при помощи очищающего устройства 2.

Наиболее распространенный коронно-электростатический сепаратор (рис..18, в) отличается от коронного дополнительным цилиндрическим электродом 4, на который подается такое же напряжение, как на коронирующий. (Радиус кривизны цилиндрического электрода значительно больше, чем коронирующего, но меньше, чем рабочего барабана  электрода.) Цилиндрический электрод способствует более раннему отрыву проводящих частиц и позволяет «растянуть» проводники-диэлектрики на большее расстояние по горизонтали.

Электрические методы обогащения широко применяют при переработке руд редких металлов, они особенно перспективны в засушливых районах, так как не требуют воды.