Методи за електрическо обогатяванесе основават на различията в електрическите свойства на отделяните минерали и се извършват под въздействието на електрическо поле.

Електрическите методи се използват за малки (-5 mm) сухи насипни материали, обогатяването на които с други методи е трудно или неприемливо по икономически или екологични причини.

От многото електрически свойства на минералите, индустриалните сепаратори се основават на две: електрическа проводимост и трибоелектричен ефект. В лабораторни условия може да се използва и разликата в диелектричната проницаемост, пироелектричният ефект.

Мярка за електрическата проводимост на дадено вещество е специфичната електрическа проводимост (l), числено равна на електрическата проводимост на проводник с дължина 1 cm и напречно сечение 1 cm 2, измерена в омове на минус първа степен на сантиметър до минус първа степен. В зависимост от електропроводимостта всички минерали условно се разделят на три групи: проводници, полупроводници и непроводници (диелектрици).

Проводимите минерали се характеризират с висока електропроводимост (l = 10 6 ¸10 ohm - 1 × cm - 1). Те включват самородни метали, графит, всички сулфидни минерали. Полупроводниците имат по-ниска електрическа проводимост (l = 10¸10 - 6 ома - 1 × cm - 1), те включват хематит, магнетит, гранат и др. Диелектриците, за разлика от проводниците, имат много високо електрическо съпротивление. Тяхната електропроводимост е незначителна (l< 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.

Трибоелектричният ефект е появата на електрически заряд върху повърхността на частица по време на нейния сблъсък и триене с друга частица или със стените на апарата.

Диелектричното разделяне се основава на разликата в траекториите на движение на частици с различни диелектрични константи в нееднородно електрическо поле в диелектрична среда с диелектрична константа, междинна между пропускливостите на отделените минерали. По време на пироелектричното разделяне нагрятите смеси се охлаждат в контакт със студен барабан (електрод). Някои компоненти на сместа са поляризирани, докато други остават незаредени.

Същността на електрическия метод на обогатяване е, че частиците с различни заряди в електрическо поле се влияят от различна сила, така че те се движат по различни траектории. Основната сила, действаща в електрическите методи, е силата на Кулон:

където Qе зарядът на частицата, де силата на полето.

Процесът на електрическо разделяне може условно да се раздели на три етапа: подготовка на материала за разделяне, зареждане на частици и отделяне на заредени частици.

Може да се извърши зареждане (наелектризиране) на частици различни начини: а) контактната електризация се осъществява чрез директен контакт на минерални частици със зареден електрод; б) йонизационното зареждане се състои в излагане на частиците на подвижни йони; най-честият източник на йони е коронният разряд; в) зареждане на частиците поради трибоелектричния ефект.

За разделяне на материали по електропроводимост се използват електростатични, коронни и коронно-електростатични сепаратори. По конструкция най-широко използвани са барабанните сепаратори.

В барабанни електростатични сепаратори (фиг. 2.21, а) се създава електрическо поле между работния барабан 1 (който е електродът) и срещуположния цилиндричен електрод 4. Материалът се подава в работната зона от захранващото устройство 3. Електрификацията на частиците се извършва поради контакт с работния барабан. Проводниците получават заряд със същото име като този на барабана и го отблъскват. Диелектриците практически не са заредени и падат по траектория, определена от механични сили. Частиците се събират в специален приемник 5, който е разделен с помощта на подвижни прегради на отделения за проводници (pr), непроводници (np) и частици с междинни свойства (pp). В горната зона на коронния сепаратор (фиг. 2.21, b) всички частици (както проводници, така и диелектрици) придобиват еднакъв заряд, сорбирайки йони, образувани поради коронния разряд на коронния електрод 6. Попадайки на работния електрод, частиците на проводника моментално се зареждат и придобиват заряда на работния електрод. Те се отблъскват от барабана и попадат в приемника на проводниците. Диелектриците всъщност не се разреждат. Поради остатъчния заряд те се задържат върху барабана, отстраняват се от него с помощта на почистващо устройство 2.

Най-често срещаният коронен електростатичен сепаратор (фиг. 2.21, в) се различава от корониращия електрод с допълнителен цилиндричен електрод 4, който се захранва със същото напрежение като корониращия електрод. (Радиусът на кривината на цилиндричния електрод е много по-голям от този на коронния електрод, но по-малък от работния барабан - електрод.) Цилиндричният електрод допринася за по-ранното отделяне на проводящите частици и ви позволява да "разтегнете" диелектричните проводници на по-голямо хоризонтално разстояние.

Ако разликата в електрическата проводимост на частиците е незначителна, разделянето на гореспоменатите сепаратори не е възможно и тогава се използва трибоелектростатичен сепаратор. Тук също най-широко се използва барабанният сепаратор (Фигура 2.22). Структурно това устройство е много близко до електростатичен сепаратор, но има допълнителен елемент - електролизатор, произведен под формата на въртящ се барабан или вибрираща тава. Тук частиците от минерали се трият една в друга и в повърхността на електризатора. В този случай частиците на различни минерали придобиват противоположни заряди.

Методите за електрическо обогатяване, базирани на разликата в диелектричната константа и на пирозаряда на частиците (зареждане чрез нагряване), не са получили промишлено приложение.

Електрическите методи за обогатяване се използват сравнително широко при обработката на руди от редки метали, те са особено обещаващи в сухите райони, тъй като не изискват вода. Също така, електрически методи могат да се използват за разделяне на материали по размер (електрическа класификация) и за почистване на газове от прах.

Обогатяване наречен процес на разделяне на рудния материал и отпадъчната скала, за да се увеличи съдържанието на метал в рудата и да се намали съдържанието на отпадъчна скала, както и вредни примеси.

концентрат - продуктът, който съдържа по-голямата част от възстановимия метал.

опашки – отпадъци от обогатяване на руда, които съдържат незначителна част от извлечения метал.

междинен продукт в които съдържанието на метал е по-голямо, отколкото в хвоста, и по-малко, отколкото в концентрата. Междинният продукт се обогатява повторно. Понякога междинният продукт не се изолира, а се получават само концентратът и хвостът.

Обогатяването на рудата се извършва главно чрез механични, както и термични и химични методи. Разделяне.Натрошаването се отнася до механични процеси, чрез които скалата, извлечена от мината, се раздробява до размер, подходящ за по-нататъшно смилане чрез смилане. Устройствата, които раздробяват добитите в мината суровини са първични трошачки; Основните сред тях са челюстните и конусните трошачки. Вторичното раздробяване се извършва на един, два, по-рядко на три етапа.

зачервяванеразбиране на процеса на разпадане на глинестия материал, циментиращ рудата, с едновременното му отделяне от частиците на рудата под действието на водата и съответните механизми (барабанни миещи екрани, скрубери, корита за миене, миеща кула).

Прожекция.Пресяването се използва за приготвяне на материал с определен размер, доставен за концентрация. Ситата обикновено отделят зърна, чийто размер надвишава 3-5 mm; механичните класификатори се използват за по-фино отделяне на мокър материал.

МЕТОДИ ЗА МЕХАНИЧНО ОБОГАТЯВАНЕ

Методите за механично обогатяване позволяват отделянето на частици от ценна руда от частици от отпадъчни скали чрез чисто физически процеси, без химически трансформации.

Обогатяване в тежка среда.Методът за обогатяване с тежка среда се основава на използването на суспензия, състояща се, в допълнение към рудни частици, от вода и твърд компонент. Плътността на суспензията варира от 2,5 до 3,5 в зависимост от свойствата на минералите, които се отделят. В този случай се използват конични или пирамидални контейнери.

Гравитационна концентрация. Гравитационната концентрация се основава на използването на различни плътности на различни минерали. Частици с различна плътност се въвеждат в течна среда, чиято плътност е средна между плътностите на отделяните минерали. Този принцип може да се илюстрира чрез отделянето на пясък от дървени стърготини, когато те се хвърлят във вода; дървените стърготини плуват, а пясъкът потъва във водата.

Машини за джигиране. Машината за отмесване е вид гравитационен концентратор, в който суспензията се състои от вода и рудни частици.

Флотация.Флотацията се основава на разликите във физичните и химичните свойства на повърхността на минералите в зависимост от техния състав, което причинява селективно прилепване на частиците към въздушните мехурчета във водата.

Шлюзове. Концентрационният шлюз е наклонен улей с грапаво дъно, по който се движи разсипен чакъл (съдържащ злато или калай), увличан от водния поток; в този случай тежките минерали се утаяват на дъното на вдлъбнатините и се задържат там, докато леките се изнасят.

Електрическо и магнитно разделяне.Разделяне от този вид се основава на различната повърхностна проводимост или магнитна чувствителност на различните минерали.

магнитна сепарация.Магнитната сепарация се използва за обогатяване на руди, съдържащи минерали с относително висока магнитна чувствителност.

електростатично разделяне.Електростатичното разделяне се основава на различната способност на минералите да пропускат електрони по повърхността си, когато са подложени на поляризиращия ефект на електрическо поле.

Същността на методите за електрическо обогатяване

Методите за електрическо обогатяване се основават на разликата в електрическите свойства на отделените минерали. Различавайки се по електропроводимост, диелектрична проницаемост, контактен потенциал, трибоелектричен, пироелектричен или пиезоелектричен ефект, те придобиват различна стойност или знак на заряд по време на зареждане и в резултат на това различна траектория на движение в електрическо поле, осигурявайки разделяне на частиците по техните електрически свойства или електрическо разделяне на минерали.

Частиците на отделения материал могат да бъдат заредени чрез контакт със зареден електрод, йонизация в електрическото поле на коронен разряд, наелектризиране чрез триене, промени в температурата, налягането и други методи. Изборът на метод за зареждане на частиците осигурява най-голямата разлика в електрическите свойства на основните минерали, които трябва да се разделят, и по този начин максималната ефективност на електрическото разделяне.

Всяка заредена минерална частица по време на отделяне в електрическо поле се влияе от:

електрическа сила на Кулон F e,поради привличането на частица към противоположно зареден електрод и отблъскването й от подобно зареден електрод както в еднородно, така и в нееднородно поле. Влияние R eтраекторията на движение на частиците е практически изравнена само в поле с променлива полярност поради механичната инерция на частиците;

сила на огледално изображение F 3,поради взаимодействието на остатъчния заряд на частицата и равния индуктивен заряд, причинен от този заряд на повърхността на електрода. Силата е насочена към електрода. В абсолютно изражение е много по-малко R eи ефектът му се забелязва само в близост до електрода или при контакт с него;

пондеромоторна сила F n поради разликата между стойностите на диелектричната проницаемост на частицата ε ч и сряда ε където става раздялата. Той има тенденция да тласка частицата в по-слабите части на полето, ако ε ч< ε s, и обратно прибиране на ε h > ε с. Силата се проявява само в нехомогенно поле, включително, за разлика от фъ,и в полета с променлива полярност. Той е много малък във въздуха в сравнение с F eи достига високи стойности в течности с висока диелектрична константа;

механична сила,основните от които са силата на гравитационното привличане, Е G центробежна сила Е u съпротивителни сили на средата F s.

Силите на молекулярна адхезия на частиците помежду си и с електродите, силата на триене между частиците и електрода за частици по-големи от 0,1 mm, както и инерционните сили, действащи в крайния етап на разделяне, са относително малки и обикновено не са взети предвид.

Разделянето на различно заредени частици става в резултат на действието на електрически и механични сили върху тях в работната зона на сепаратора. Съотношението на силите и ефективността на разделяне в този случай ще зависи от разликата в електрическите свойства на отделените минерали, промените в силата на електрическото поле във времето (постоянно или променливо) и пространството (хомогенно или променливо), наличието на движещи се носители на заряд (йони, електрони), вида на средата за разделяне (газ или течност) и естеството на движението на материала в работното пространство на електрическите сепаратори.

В сепаратори с извит барабанен транспортен електрод (фиг. 6.1, а) процесът на отделяне на минерали се случва във въздуха.

Ориз. 6.1.Векторни диаграми на силите, действащи върху частиците в сепараторите: а, б- барабан електростатичен; в- равнинен електростатичен; Ж- камерен електростатичен; д- диелектрик; един- положително заредена частица; 2- отрицателно заредена частица

Между барабана и втория електрод или електродна система, отдалечени от него на известно разстояние, се създава нехомогенно електростатично или електрическо поле с постоянна полярност със сила до 10 kV/cm. електрическа сила Е e ще притисне към барабанните частици, които имат знак на заряд, противоположен на полярността на барабана, и ще отблъсне частици с подобен заряд от него. Силата на огледалото Е 3 , насочен към центъра на барабана, задържайки частиците на повърхността му. Центробежна сила Е° С , напротив, има тенденция да отделя частиците от повърхността. Гравитационна сила Е r действа вертикално надолу, неговите компоненти зависят от ъгъла на въртене на барабана. пондеромоторна сила ЕП

е насочена от центъра на барабана, тъй като диелектричната константа на минералите е по-голяма от тази на въздуха и концентрацията на силовите линии на полето се увеличава към втория електрод. Силата обаче ЕП , както и въздушната съпротивителна сила F сза гранулирани частици в работната зона на сепаратора е сравнително малък и може да се пренебрегне.

Резултатна сила Е,който определя траекторията на частиците в електрическото поле на сепаратора, е векторната сума на основните взаимодействащи сили:

В сепаратори с плосък транспортен електрод (фиг. 6.1, в) между него и втория електрод, разположен отгоре или система от електроди, електрическо или електростатично поле със сила 2- 4 kV/cm Резултатна сила Е,която определя траекторията на отделените частици, е сумата от електричната сила Еъъъ , правомощия за огледален образ Еч , и гравитационна сила ЕЖ , причинявайки движение на частици по равнината и значително повлияване на разделянето на минерали, които се различават рязко по форма:

От силите Ес и ЕП , както в първия случай, може да се пренебрегне.

В камерни сепаратори (фиг. 6.1, G)между пластинчатите електроди се създава електростатично поле с постоянна полярност със сила от 2 - 4 kV / cm. Разделянето на частици с различни заряди се извършва в процеса на тяхното свободно падане между електродите. В този случай движението на частиците в хоризонтална посока се определя главно от електрическата сила Еъъъ , причинявайки привличането на частици към противоположно заредения електрод и тяхното отблъскване от едноименния електрод. Сила Е 3 започва да се появява само когато частиците се приближат до една от тях, следователно, като силата ЕП , практически не влияе на разделянето им. Във вертикална посока върху всяка частица ще действат многопосочни гравитационни сили Е G и средно съпротивление ЕП.

Разделяне на минерали в непроводима течност в диелектрични сепаратори (фиг. 6.1, д)протича в рязко нехомогенно електрическо поле с променлива полярност с интензивност до 5 kV/cm. Силата, определяща процеса при тези условия, е пондеромоторната сила Ен. Под неговото действие частици с диелектрична проницаемост ε 2,по-голяма ε s,се изтеглят в областта на полето с най-голяма сила близо до електрода с малък радиус на кривина, докато частиците с ε 2, по-малък ε s,изтласкани от тази област. От механичните сили влияят върху разделянето на частиците, силата на гравитацията Е G и съпротивлението на средата като във вертикала F c,както и хоризонтални F" спосока.

Методите за електрическо обогатяване се основават на разликата в електрическите свойства на минералите, а именно разликата в електрическата проводимост и диелектричната константа.

В много вещества има свободни заредени микрочастици. Свободната частица се различава от "свързаната" частица по това, че може да се движи на голямо разстояние под действието на произволно малка сила. За заредена частица това означава, че тя трябва да се движи под действието на произволно слабо електрическо поле. Точно това се наблюдава например при металите: електрически ток в метална жица се предизвиква от произволно малко напрежение, приложено към нейните краища. Това показва наличието на свободни заредени частици в метала.

Характерно е, че носителите са свободни само вътре в проводника, тоест не могат свободно да излизат извън неговата граница.

Проводници са метали, електролитни течности. В металите електроните са носители, в електролитните течности йоните са носители (те могат да имат положителен и отрицателен заряд).

Под действието на външно електрическо поле положителните носители се движат по протежение на полето, а отрицателните носители се движат срещу него. Това води до появата на ток, насочен по протежение на полето.

Подреденото движение на носители на заряд, водещо до прехвърляне на заряд, се нарича електрически ток в веществото. Електрическият ток възниква под въздействието на електрическо поле. Свойството на веществото да провежда електрически ток се нарича електропроводимост.

Според електропроводимостта всички минерали се делят на три групи:

1. Проводници с електропроводимост 10 2 - 10 3 S/m

Siemens (Cm) - проводимостта на такъв проводник, в който преминава ток от 1A при напрежение в краищата на проводника от 1V.

2. Полупроводници с електропроводимост 10 - 10 -8 S/m

3. Непроводници (диелектрици) с електрическа проводимост

< 10 -8 См/м

Например графитът, всички сулфидни минерали са добри проводници. Волфрамитът (Fe, Mn) WO 4 (10 -2 -10 -7) и каситеритът SnO 4 (10 -2 -10 2 или 10 -14 -10 -12) имат умерена електрическа проводимост, а силикатните и карбонатните минерали провеждат електричество много лошо .

Електрическите методи се използват при обогатяване на колективни концентрати от титан-цирконий, титан-ниобий, калай-волфрам, както и при обогатяване на фосфорити, въглища, сяра, азбест и много други минерали, обработката на които се извършва по други методи (гравитационен , флотация, магнитен) не е ефективен.

Физическата същност на процеса на електрическо разделяне е взаимодействието на електрическото поле и минерална частица с определен заряд.

В електрическо поле заредените частици се движат по различни траектории под действието на електрически и механични сили.

Това свойство се използва за разделяне на минерални зърна в апарати, наречени електрически сепаратори.

Електрическите сили, действащи върху минералните частици, са пропорционални на големината на заряда и силата на електрическото поле, тъй като

където диелектричната проницаемост е равна на

E е напрежението в дадената среда.

Механичните сили са пропорционални на масата:

Земно притегляне:

Центробежна сила:

За малките частици електрическите сили са по-големи от механичните, а за големите частици механичните сили преобладават над електрическите, което ограничава размера на частиците на материала по-малък от 3 mm, обогатен в електрически сепаратори.

В пространството около електрически заредена частица или между две заредени частици възниква електрическо поле.

Използвайки електрическите свойства на минералите по време на обогатяването, се използват следните видове разделяне: чрез електрическа проводимост (фиг. 14.8), чрез диелектрична константа, чрез трибоелектростатичен и пироелектричен ефект.

Ориз. 14.8 Сепаратори за проводимост

а. Електростатичен сепаратор; b. Електрически коронен сепаратор;

в. Crown - електростатичен сепаратор

1- бункер; 2 - барабан; 3 - четка за отстраняване на проводимата фракция; 4, 5, 6 - приемници за продукти; 7 - електрод; 8 - фреза; 9 - корониращ електрод; 10 - отклоняващ електрод.

Тези процеси се използват при довършване на концентрати от редки метали, диаманти и други, но могат да се използват и при обогатяване на въглища, манганови руди, леярски пясъци и др. Тези методи обогатяват само сухи фино-зърнести материали (със съдържание на влага от не повече от 1% за рудни полезни изкопаеми и не повече от 4-5% за въглища).
Според проводимостта на електричеството всички тела се делят на проводници, полупроводници и диелектрици - непроводници.
Електрическите методи се основават на разликата в поведението на заредените частици в електрическо поле или върху зареден електрод.
Ако частиците се движат по протежение на зареден електрод, тогава на повърхността на IC се индуцират заряди; на обърнатата към електрода - с противоположен знак, а на най-отдалечената от електрода - със същия знак. Заряд с обратен знак от частицата на проводника преминава към електрода, върху него остава заряд със същото име като заряда на електрода и частицата се отблъсква от електрода. Зарядът не се прехвърля от диелектрика и частицата се привлича към електрода.
Обикновено електродът има формата на въртящ се заземен барабан (фиг. 24, а).
За подобряване на разделянето и увеличаване на траекторията на отклонение на частиците на проводника се поставя ролка със заряд, чийто знак е противоположен на знака на заряда на барабана. Това обогатяване се нарича електростатично.
Разделянето ще се подобри, ако преди да влязат в барабана, частиците се заредят със заряд, противоположен на знака на заряда на барабана.
В индустриалните сепаратори барабаните са разположени един под друг; вместо барабани може да има плочи (фиг. 24, б).

Когато частиците се търкат една в друга или в някаква специфична повърхност, например повърхността на вибриращ транспотер, частиците от различни минерали могат да бъдат заредени със заряди различен знак, а при преминаване между два барабана или равнини с противоположни знаци на заряда, те ще се отклоняват според заряда си в различни посоки. Този тип разделяне, основаващ се на наелектризиране чрез триене, се нарича трибоелектричен. Има малко практическо значение.
Ако два електрода, единият от които има малък радиус на кривина (точка, тънка тел), а другият има голям радиус на кривина (барабан, равнина), налагат значителна потенциална разлика до 30 квадратни метра. тогава в близост до тънкия електрод ще възникне коронен разряд - йонизация на въздуха. Създава се поток от йони от корониращия електрод към заземяващия електрод: този поток зарежда всички минерални частици в междуелектродното пространство. Заредените минерални частици също ще се придвижат към заземения електрод и ще се утаят върху него. В резултат на това проводниците ще се откажат от своя заряд, ще получат заряда на електрода и ще се отблъснат или ще станат неутрални, докато непроводниците ще останат върху електрода. Корониращият електрод обикновено е отрицателно зареден, тъй като в този случай се създава по-високо напрежение на пробив.
Зарядът на частиците зависи от силата на електрическото поле, радиуса на частиците и тяхната диелектрична проницаемост. Поведението на частиците върху заземен електрод зависи главно от тяхната електрическа проводимост.
В коронните сепаратори непроводниците и полупроводниците запазват своя заряд по-добре, когато се движат към електрода, и разделянето става по-ясно при тези сепаратори, отколкото при чисто електростатичните. Поради това коронните и комбинираните сепаратори стават все по-често срещани. Комбинираните сепаратори са проектирани в Irgiredmet.
Електрическото обогатяване позволява да се получат нископепелни въглища с размер от -2 до 0,05 mm и да се отстрани по-голямата част от сярата от тях; волфрамит - за отделяне от отпадъци, илменит, фелдшпат - от кварц, каситерит - от шеелит (получаване на каситерит в концентрат до 97%), железни оксиди - за отделяне от кварцов пясък и др.
Сепараторите на коронни пластини, които създават "електрически вятър" от заредени частици, могат да се използват за суха класификация. IGDAN разработи класификатори с капацитет до 30 g на час.

26.04.2019

Собствениците на апартаменти със скромна площ обикновено имат желание стаите в дома им да изглеждат поне малко по-големи, отколкото са ....

26.04.2019

AT модерен святизползване на гофрирани тръби? това е необходимост, продиктувана от технологичния прогрес. Конструктивно изглежда като еластичен канал с кръгла...

26.04.2019

Alcoa, базирана в Съединените щати компания, реши да коригира очакванията си за световния пазар на алуминий тази година в своя тримесечен финансов отчет.

26.04.2019

Медта е един от видовете метали, характеризиращи се с гъвкава структура. Днес той се използва активно в различни отрасли на човешката дейност, ...

26.04.2019

Благодарение на HDPE гранулите е възможно не само успешно да се използва базата от вторични суровини, но и да се намалят разходите за продукти, в производствения процес на които те ще бъдат...

26.04.2019

Много често във фермата се изисква да направите дупка в стената и ако трябва да направите ремонт, тогава не можете без този инструмент. Всеки човек, който може да работи...

25.04.2019

Най-издръжливите, ефективни и практични са медните радиатори. По работа технически спецификацииТези нагреватели са уникални.

25.04.2019

Международната доставка на стоки е съществен елемент от световната търговия. Наистина, много зависи от качеството на доставка на различни видове стоки....

25.04.2019

Една от най-големите корпорации за желязна руда в Индия, NMDC, обяви, че ще увеличи производствения си капацитет до шестдесет и три милиона...

25.04.2019

Дробилки се наричат ​​агрегати за трошене. С други думи, такива агрегати разрушават твърдите материали, за да намалят техните геометрични размери....