О.2

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение	В.1
1. Общие сведения об электрическом методе обогащения	1.1
1.1. Развитие электрического метода обогащения	1.1
1.2. Сущность метода	1.2
2. Силы, действующие на частицы в электрическом поле	2.1
2.1. Электрическое поле и его основные параметры.	2.1
2.2. Соотношение электрических сил при электрическом обогащении	2.5
3. Свойства минералов, использующиеся при электрическом обогащении	3.1
3.1. Электропроводность	3.1
3.2. Диэлектрическая проницаемость	3.6
3.3. Трибоэлектрические свойства	3.8
3.4. Контактный потенциал	3.8
3.5. Пироэлектрические свойства	3.8
3.6. Пьезоэлектрические свойства	3.8
3.7. Униполярная проводимость	3.9
3.8. Индукция (электризация через влияние)	3.9
4. Способы сообщения частицам электрического заряда	4.1
4.1. Способы зарядки частиц при сепарации по электропроводности	4.1
4.2. Касание частицей электрода, находящимся под определенным электрическим потенциалом	4.1
4.3. Метод заряжения частиц индукцией	4.3
4.4. Метод заряжения частиц подвижными ионами (зарядка в поле коронного разряда)	4.4
4.5. Метод заряжения частиц путем трения о транспортирующий лоток или друг о друга (трибоэлектрическая сепарация)	4.9
4.6. Пироэффект - возникновение зарядов за счет резкого перепада температуры	4.12
4.7. Пьезоэффект	4.13
4.8. Диэлектрическая сепарация	4.13
4.9. Сообщение заряда с помощью радиоактивного излучения	4.13
4.10. Термоадгезионная сепарация	4.14
4.11. Классификация электрических сепараторов	4.14
5. Физические основы разделения минеральных частиц в поле коронного разряда	5.1
5.1. Общая конструкция коронно – электростатического сепаратора	5.1
5.2. Заряжение и поведение частиц в поле коронного разряда	5.3
5.3. Подготовка исходного питания перед электрической сепарацией	5.12
5.4. Электрические силы, действующие на частицу в электростатическом сепараторе	5.13
5.5. Влияние числа оборотов осадительного электрода на процесс сепарации минералов в поле разряда	5.17
6. Типы коронных электросепараторов	6.1
6.1. Сепарация в поле коронного разряда	6.1
6.2. Электросепараторы для пылевидного материала	6.2
6.3. Барабанные коронные электросепараторы	6.4
6.4. Коронно-магнитные сепараторы	6.13
6.5. Камерные электросепараторы. Электрическая классификация	6.13
7. Электрическая сепарация минералов при электризации трением	7.1
7.1. Физические основы трибосепарации	7.1
7.2. Барабанные трибоэлектрические сепараторы	7.8
7.3. Камерные трибоэлектростатические сепараторы	7.8
7.4. Исследование процесса трибоэлектростатической сепарации на пластинчатых электросепараторах	7.15
8. Трибоадгезионная сепарация	8.1
8.1. Физические основы трибоадгезионной сепарации	8.1
8.2. Результаты трибоадгезионной сепарации различных полезных ископаемых и других материалов	8.8
9. Электрическая сепарация минералов при использовании пироэлектрического эффекта. Пьезоэлектрический эффект. Диэлектрическая сепарация	9.1
9.1. Пироэлектрическая сепарация	9.1
9.2. Пьезоэлектрические явления при электросепарации минералов	9.2
9.3. Электрическая сепарация при использовании разницы в диэлектрических проницаемостях разделяемых минералов	9.3
10. Факторы, влияющие на процесс электросепарации	10.1
10.1. Влияние физико-химических свойств обогащаемого материала	10.1
10.2. Влияние конструкции и режима электросепарации на технологические показатели	10.8
10.3. Подготовка материала к электросепарации	10.11
11. Области применения электросепарации	11.1
Приложение 1. Удельное сопротивление некоторых минералов.	П1.1
Приложение 2. Коронный разряд.	П2.1
Список литературы.	Л.1

Введение

Электрические методы обогащения, уступая магнитным методам по масштабу применения, незаменимы при доводке концентратов руд редких и черных металлов, обогащении кварцевого песка, полевых шпатов, каолина, фосфоритов и т.п. Они также применяются для обеспыливания различных материалов.

Первый электростатический сепаратор для очистки хлопка был разработан в 1870 г. В 1920 г. в промышленности цветных металлов работало более 150 электростатических сепараторов. В 1936 г. в СССР были предложены конструкции коронно – электростатических сепараторов, более эффективных, чем электростатические. В 1940 г. был начат их серийный выпуск. За рубежом применение этих сепараторов началось только после 1945 г.

В конце 1970 – х гг. в СССР были проведены широкомасштабные исследования метода трибоэлектрической сепарации и на их основе разработан один из самых эффективных в мире сепараторов этого класса – сепаратор ПЭСС, успешно применяющийся и в настоящее время.

Несмотря на сравнительно малую производительность электрических сепараторов, метод является уникальным по возможностям тонкой настройки на разделение различных минералов и зачастую называется «сухой флотацией». В нектороых случаях он является единственно возможным способом разделения частиц с близкими флотационными и магнитными свойствами.

1. Общие сведения об электрическом методе обогащения.

1.1. Развитие метода электрического обогащения

Попытки разделения сыпучих минеральных смесей и продуктов с помощью электрических сил делались с самого начала развития электротехники. Впервые электрическое поле было использовано в 1870 году для очистки семян хлопка.

Первый электростатический сепаратор для разделения проводников и непроводников был изобретен в 1901 г. Л. Блехом и Д. Моршером, а затем в 1905 г. был усовершенствован Гуффом. С этого времени электростатическая сепарация начала применяться для обогащения полезных ископаемых и в других областях промышленности. Таким образом, началом промышленного применения электрического обогащения, с достаточно высокими технико-экономическими показателями, считается начало ХХ столетия. Но и до настоящего времени этот метод не получил достаточно широкого распространения в силу целого ряда причин, по сравнению с нуждами и целесообразностью его применения. Это объясняется незначительным выпуском оборудования, недостаточной информации об опыте его применения, недостаточным вниманием к решению проблем, связанным с внедрением электросепарации. Между тем процессы электрического обогащения непрерывны, поддаются самому тонкому управлению и регулированию, что обуславливает возможность полной их автоматизации.

Отечественным ученым принадлежит приоритет в создании теории и практическом освоении методов коронной сепарации (1936 г.), термоадгезионой и диэлектрической сепарации. Работы ряда отечественных последователей способствовали внедрению электросепарации в промышленную практику (Н.А. Капцов, С.П. Кебровский, Е.М. Балабанов, В.И. Ревнивцев, Н.Ф. Олофинский, Л.Г. Подкосов, И.Н. Плаксин, В.И. Попков, З.В. Волвова, А.М.Ангелов, В.И. Кармазин, В.В. Кармазин и др.).

Электрическая сепарация в настоящее время применяется для минералогических анализов, классификации минерального сырья, обеспыливания, обогащения руд редких металлов и черновых концентратов черных, цветных и редких металлов, алмазосодержащих концентратов, обогащения полевых шпатов, калийных солей, фосфорсодержащего сырья. Сепарация коллективных концентратов руд редких металлов, фосфоритовых, полевошпатовых и многих других руд отличается высокой технологической эффективностью. Электросепарацию называют «сухой флотацией», т.к. существует возможность тонкой регулировки процессов. Существенным недостатком процессов сепарации является низкая производительность. Это связано с тем, что каждая частица должна иметь контакт с осадительным электродом (за исключением процессов классификации электростатических сепараторах), и, следовательно, питание сепараторов должно подаваться в один слой. Это ограничивает предельную удельную производительность уровнем в 1,5 – 2 т/метр ширины питания сепаратора. В связи с вышеизложенным, метод, имея ряд неоспоримых достоинств, не может применяться для обогащения исходной руды. Сфера его применения ограничена доводочными операциями по разделению сложных минеральных комплексов.

1.2. Сущность метода

При электрическом методе имеет место силовое воздействие электрического поля на предварительно заряженные частицы различных минералов или на проводник, по которому пропускается ток.

Взаимодействие электрического поля с заряженными частицами, отличающимися по физическим свойствам, обеспечивает их движение по разным траекториям под действием различных электрических сил. В результате этого получаются продукты различного минерального состава. Как правило, это три продукта: проводниковая фракция, непроводниковая фракция и промежуточный продукт, направляемый обычно на дальнейшую переработку.

Электрическое поле – пространство, где имеет место силовое воздействие на предварительно заряженные минеральные частицы или на проводник с током. Электрическое поле характеризуется напряженностью, а если поле неоднородно по величине напряженности, то и градиентом напряженности. Напряженность электрического поля – концентрация силовых линий в определенном направлении, приходящаяся на единицу площади, расположенной перпендикулярно направлению. На рис. 1.2.1 показаны конфигурации электрических полей электростатических сепараторов.

Потенциал поля φ [В] = W/q представляет собой энергию W [Дж], приходящуюся на единицу заряда q [Кл].

Напряженность поля Е [В/м] представляет функцию от ряда переменных:

- напряжения, подаваемого на электрод U, [кВ],

- расстояния между электродом (электродами), на который (которые) подается напряжение определенной величины и знака и заземленным электродом l, [м],

- диэлектрической проницаемости среды ε, [Ф/м],

- температуры t, [⁰С], запыленности воздуха, влажности.

Рис. 1.2.1. Конфигурации электрических полей.

а и б – поля точечных положительного и отрицательного зарядов; в – поле двух разноименных равных по величине точечных зарядов; г – то же, но одноименных зарядов; д – то же, но заряд А в четыре раза больше В; е – поле вокруг уединенного заряженного шара или бесконечного цилиндра; ж – поле между проводом и параллельной плоскостью; з – поле между проводами и параллельными пластинами; и – поле между проводом и цилиндром; к – поле между двумя разноименными параллельными пластинами (в средней части это поле однородное).