СПОСОБЫ СООБЩЕНИЯ ЧАСТИЦАМ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЗАРЯДОВ

Частицы полезного ископаемого, подвергающегося электрической сепарации, изначально электрически нейтральны. Для того чтобы произошло их разделение в электрическом поле, необходимо сообщить им некоторый заряд. Зарядка частиц – важнейшая стадия процесса электрической сепарации. Она может осуществляться путем создания на частицах зарядов противоположных знаков, либо – зарядов одного знака, но различной величины. Существует несколько способов сообщения заряда минеральным частицам – контактный, ионизационный, комбинированный. На рис. 8.1 приведены схемы сообщения частицам электрического заряда указанными выше способами.

При контактном способе зарядки частицы находятся в электрическом поле, создаваемом двумя электродами противоположного знака, причем они имеют контакт с положительно заряженным (заземленным) электродом. Под действием поля свободные заряды (электроны) в проводнике смещаются в сторону положительного электрода (это явление носит название поляризации) и разряжаются на нем, в результате чего частицы проводников приобретают положительный заряд. Частицы диэлектриков не испытывают электронной поляризации, вследствие отсутствия свободных электронов, и остаются электрически нейтральными.

Рис. 8.1. Способы сообщения заряда частицам

При ионизационномспособе зарядки частицы, не имея контакта с электродами, подвергаются воздействию коронного разряда, создаваемого электродом заостренной формы, на который подается высокое напряжение (20-40 кВ). Как на частицах-проводниках, так и на частицах-диэлектриках адсорбируются электроны и отрицательно заряженные ионы, образовавшиеся в результате ионизации воздуха в зоне коронного разряда и перемещающиеся в воздухе в сторону положительного электрода. И те, и другие частицы приобретут отрицательный заряд, пропорциональный размеру частиц. Такой способ зарядки частиц используется при электрической классификации (разделении по крупности) тонкого материала.

При комбинированном способе зарядки, объединяющем оба вышеописанных способа, как собственные, так и адсорбированные отрицательные заряды проводников разряжаются на положительном электроде, вследствие чего проводники будут иметь положительный заряд, а диэлектрики приобретут отрицательный заряд, что приведет к повышению эффективности разделения.

Способ зарядки частиц при электрической сепарации определяется, в первую очередь, электрическими свойствами минералов.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СЕПАРАТОРЫ

Электрические сепараторы классифицируются в зависимости от способа разделения (для разделения по электропроводности, трибоэлектростатические, пироэлектрические, диэлектрические), характеристики электрического поля (электростатические, коронно-электростатические), типа рабочего органа (барабанные, лотковые, пластинчатые, кольцевые, ленточные, дисковые, камерные, трубчатые, кипящего слоя).

Из всех перечисленных наиболее универсальным является барабанный коронно-электростатический сепаратор, схема которого приведена на рис. 8.2. Основными элементами данного сепаратора являются коронирующий электрод игольчатого типа, отклоняющий электрод в виде пластин или трубок, идущих вдоль всего барабана, и осадительный электрод в виде барабана. На коронирующий электрод подается высокое напряжение отрицательного знака (20-40 кВ), такое же напряжение подается на отклоняющий электрод, однако, вследствие своей формы отклоняющий электрод не производит ионизации воздуха, приводящей к возникновению коронного разряда. На осадительный электрод подается положительный потенциал, либо данный электрод заземляется. Сепаратор снабжен вибропитателем, вращающейся щеткой для удаления закрепившихся частиц с барабана, приемными бункерами для продуктов разделения.

Данный сепаратор может работать в следующих режимах:

электростатический – напряжение подается только на отклоняющий электрод (осадительный электрод при всех режимах работы имеет положительный потенциал). В зоне действия отклоняющего электрода происходит зарядка частиц по принципу описанного выше контактного способа. Частицы проводников, зарядившиеся положительно, отталкиваются от одноименного с ними по знаку осадительного электрода (барабана) и, получая дополнительное воздействие от противоположного им по знаку отклоняющего электрода, поступают в соответствующий бункер. Частицы непроводников сходят с барабана, не испытывая сильных отклоняющих воздействий, и поступают в другой приемник;

коронный – напряжение подается только на коронирующий электрод. В зоне действия коронирующего электрода происходит зарядка частиц по принципу комбинированного способа, в результате чего частицы проводников приобретают положительный заряд и отталкиваются от барабана, частицы непроводников, заряженные отрицательно, притягиваются к барабану (осадительному электроду) и удаляются с его поверхности щеткой;

коронно-электростатический – высокое напряжение подается на коронирующий и на отклоняющий электроды, в результате чего эффекты, наблюдающиеся в двух вышеописанных режимах, усиливаются, и разделение становится более эффективным.

Производительность данного сепаратора 1-5 т/ч при крупности исходного питания –1,5+0,07 мм, скорость вращения барабана 100-500 мин^–1. Подобные сепараторы часто изготавливаются в каскадном исполнении, когда барабаны устанавливаются один под другим для перечистки продуктов предыдущей операции электрической сепарации.