Теоретическое введение. 1.1. Изучить устройство и принцип работы лабораторного электрическо­го сепаратора ЭС-2;

ОБОГАЩЕНИЕ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ

НА ЭЛЕКТРИ­ЧЕСКОМ СЕПАРАТОРЕ

Цель работы

1.1. Изучить устройство и принцип работы лабораторного электрическо­го сепаратора ЭС-2;

1.2. Освоить принципы оптимизации и методику определе­ния качественно-количественных показателей работы сепаратора.

Теоретическое введение

Электрический метод обогащения (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:

, (1)

где F – сила взаимодействия, В/м;

q₁, q₂ – заряды тел, Кл;

r – расстояние между ними, м;

K = 1/4pe – коэффициент пропорциональности,

где e – относительная диэлектрическая проницаемость среды (для газов e» 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 обуславливает 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-циркониевых, танталониобиевых и др.), при обогащении керамического сырья, сте­кольных песков, фосфоритов, слюд, алмазов и др.