Результаты занести в таблицу:

№ п/п	Наименование продуктов	Выход , %	Содержание железа, %	Извлечение железа ε, %	Эффективность ,%
1.	Проводники
2.	Непроводники
3.	Исходный

Подготовить обоснование.

Лабораторная работа № 7 Исследования влияния параметров процесса электрической сепарации в коронно-электростатическом поле на технологические показатели обогащения

Цель работы: ознакомиться с работой сепаратора ЭС-3 в усло­виях коронно-электростатического режима и с исследованием влияния напряженности комбинированного электрического поля на технологи­ческие показатели обогащения в этих условиях.

Теоретическое введение Электрический метод обогащения руд (электрическая сепарация) основан на различии в электрических свойствах минералов и их поведении в электрическом поле.

Сущность электрической сепарации заключается во взаимодействии электрического поля и минеральной частицы, обладающей определенным зарядом. Для этого минеральные частицы заряжают одним из способов, выбираемым в зависимости от их наиболее контрастных электрических свойств и, используя различие в значениях или знаках получаемых зарядов, осуществляют разделение частиц в электрическом поле. При этом в зависимости от величины электрических свойств под действием электрического поля изменяются траектории движения частиц этих минералов.

К электрическим свойствам минералов относятся: электропроводность, диэлектрическая проницаемость, электрификация трением и адгезия (прилипание), контактный потенциал, пиро- и пьезоэффекты и др. Эти свойства минералов определяют величину электрических сил, действующих на минеральные зерна, перемещаемые в электрическом поле.

В зависимости от электропроводности все минералы условно делятся на три группы: проводники, полупроводники и непроводники (диэлектрики):

- проводники, обладающие электропроводностью в пределах 10² - 10³ См/м (сименс на метр), к ним относятся самородные металлы, графит, некоторые сульфиды, магнетит и др.;

• полупроводники, электропроводность которых находится в пределах от 10 до 10^-8 См/м, - большинство сульфидов тяжелых металлов, некоторые окислы и др.;

• непроводники (диэлектрики), с электропроводностью ниже 10^-12 См/м, -это кварц, кальцит, апатит, флюорит, мусковит, алмаз, полевые шпаты и др.

В современных электрических сепараторах заряженные частицы соприкасаются с заряженным электродом противоположного знака, при этом частицы - проводники быстро приобретают заряд электрода и отталкиваются от него, как тела, заряженные одинаковыми знаками. Частицы - диэлектрики не изменяют своего знака и притягиваются к электроду. Величина силы взаимодействия электрических зарядов F (отталкивание или притяжение) определяется законом Кулона:

F=K(q₁· q₂)/r²

где F- сила взаимодействия, В/м;

q₁, q₂ - заряды тел, Кл;

r - расстояние между ними, м;

К — 1/4 πε - коэффициент пропорциональности,

где ε- относительная диэлектрическая проницаемость среды (для газов ε≈ 1).

Зарядка сепарируемых частиц осуществляется контактной электризацией, ионизацией в электрическом поле коронного разряда, трением, индуцированием заряда, нагревом, а также комбинацией этих способов (например, электризация трением и нагрев, ионизация и контакт с заряженным электродом). Лучшие результаты получаются при зарядке в поле коронного разряда.

Механизм заряда ионизацией (коронным разрядом) следующий: если на два электрода, один из которых имеет малый радиус кривизны, наложить некоторую разность потенциалов, то напряженность поля у тонкого электрода будет значительно выше, чем в остальном межэлектродном пространстве, и около этого провода начнется ионизация газа. Движение ионов и обусловливает прохождение тока через газ, характерное шипение и фиолетово-голубое свечение, при этом образуется корона или неполный пробой газа. Возникает поток ионов, направленный к противоположному электроду, и минеральные частицы приобретают заряд вследствие адсорбции ионов на их поверхности.

Эффективность электрической сепарации зависит от ряда факторов, определяемых свойствами обогащаемого сырья, конструкцией и принципом работы сепаратора, способом подготовки материала к сепарации и технологическим режимом ведения процесса.

Электрическая сепарация применяется для обогащения зернистых сыпучих материалов крупностью от 3 до 0,05 мм, переработка которых другими методами малоэффективна или невыгодна с экологической точки зрения, главным образом для доводки некондиционных концентратов руд редких металлов (оловянно-вольфрамовых, титано-циркониевьгх, танталониобиевых и др.), при обогащении керамического сырья, стекольных песков, фосфоритов, слюд, алмазов и др.

Оборудование и материалы:

1. Для проведения опытов используется лабораторный электрический сепаратор ЭС-3, который производит разделение минералов в поле коронного разряда, в электростатическом и в коронно-электростатическом полях и состоит из собственно сепаратора и пульта управления;

2. Сепаратор (рис. 1) состоит из корпуса 1 с вмонтированным в него приемным бункером 2, виброблоком 3, коронирующим 4, отклоняющим 5 и осадительным 6 электродами, сборниками продуктов 7, отсекателями 8, смотровыми люками и люками для очистки рабочей зоны, снабженными устройством, отключающим высокое напряжение;

3. Пульт управления содержит три стрелочных прибора, показывающие напряжение на коронирующем электроде (кВ) 9, ток нагрузки (мА) 10 и напряжение на отклоняющем электроде (кВ) 11; тумблеры включения подачи напряжения на соответствующие электроды 12, 13; регуляторы для его плавной регулировки 1 и 15. Ниже находится тумблер включения 16 и регулятор вибра­ций питающего лотка 18, тумблер включения осадательного электрода 17 и регулятор величины скорости его вращения 19. В нижней части панели находится тумблер «Сеть» 20, с помощью которого включается блок управления сепаратором;

Рис. 1. Схема электрического сепаратора ЭС-2

4. Исследуемый материал представляет собой искусственную смесь, содержащую кварцевый песок крупностью -1 + 0,5 мм и пирит крупностью -1 + 0,05 мм, общий вес - 150 - 200 г.

5. Вспомогательное оборудование:

а) весы;

б) лабораторный электромагнитный валковый сепаратор 138-СЭ.

Методика работы:

Для выполнения работы используется электрический сепаратор ЭС-3 для опытов по электросепарации и лабораторный электромагнитный вал­ковый сепаратор 138-СЭ с нижней подачей материала для анализа полученных продуктов электрического обогащения на сепараторе ЭС-3.

Исходным материалом для опытов является искусственная смесь гематита с кварцем при соотношении масс 1:1 (100 г гематита и 100 г кварца, общая масса навески 200 г). Крупность кварца состав­ляет -I +0,5 мм; гематита -1 +0,05 мм.

Опыты проводятся без подогрева исходного материала в коронно—электростатическом поле (в сепараторе установлены и коронирующий, и отклоняющий электроды). Расстояние между коронирующим и осадительным электродами 30 мм, угол отклонения коронирующего электро­да от горизонтальной оси 70°. Расстояние между отклоняющим и осадительным электродами 15 мм, угол расположения отклоняющего элект­рода относительно горизонтальной оси 45°, частота вращения осадительного электрода 110 об. / мин.

Фактическую производительность сепаратора необходимо вычис­лить при опытах, разделив массу навески исходного материала на замеренное время загрузки материала в сепаратор.

, т/ч,

где В - ширина слоя питания, равная эффективной ширине

заземленного электрода, м;

υ - скорость движения материала в сепараторе, м/с;

g- вес материала на единицу площади питания в один слой, т/м².

Положение отсекателей (по нониусу) следующее: левого 2°, пра­вого 12°. Категорически запрещается открывать смотровые окна элек­тросепаратора во время его работы !!!

Переменные условия опытов - напряжение на электродах в первом, втором и третьем опытах составляет соответственно 9, 15 и 18 кВ.

Для выполнения работы проверяем установочные параметры сепаратора ЭС-3, загружаем навеску исходного материала в бункер (при закрытом затворе бункера), включаем общий тумблер сепаратора, за­меряем частоту вращения осадительного электрода тахометром и отре­гулируем её для опытов, включаем тумблер высокого напряжения и рукояткой устанавливаем требуемое напряжение на электродах по шка­ле сепаратора.

Далее включаем вибропитатель и открываем затвор бункера для поступления материала в межэлектродное пространство. Одновременно с поступлением материала включаем секундомер.

По окончании прохождения материала через осадительный электрод останавливаем секундомер, записываем время прохождения материала, выключаем общий тумблер сепаратора и загружаем из приемников полу­ченные продукты обогащения. В каждом опыте получают три продукта: I фракцию (проводники), II фракцию (полупроводники), III фракцию (непроводники) из соответствующих приемников сепаратора.

Взвешиваем все фракции и записываем их массу. Затем анализиру­ем каждую фракцию для определения в ней содержания гематита (рас­четного компонента) на лабораторном валковом электромагнитном сепа­раторе 138 - СЭ с нижней подачей материала при силе тока в обмотке катушек сепаратора 2А (по амперметру на выпрямителе сепаратора), что создает напряженность магнитного поля в рабочем зазоре сепара­тора 5600-5700 Э. После пропуска всей фракции через магнитное поле сепаратора взвешиваем гематит, который при этом выделится в маг­нитную фракцию.

По данным опытов и анализа фракций рассчитываем технологичес­кие показатели обогащения и заносим их в таблицу.

Таблица 1

Результаты опытов электрического обогащения в поле коронного разряда

№ продукта	Наименование продукта	Напряжение на электродах, кВ		Масса продукта Q, г		Выход продукта γ,%	Масса гематита в продукте Р, г		Содержание гематита в продукте β, %		Извлечение гематита в продукте ε, %
1 2 3 4	I фракция II фракция III фракция Исходная смесь		9		1	100				100
1 2 3 4	I фракция II фракция III фракция Исходная смесь		15			100				100
1 2 3 4	I фракция II фракция III фракция Исходная смесь		18		1	100				100

По данным опытов необходимо построить графики зависимости извлечения гематита в I, II, III фракциях от напряженности на электродах и оформить работу в виде отчета.