Тимонин А.С. - Инж-эко справочник т 3 (1044950), страница 185
Текст из файла (страница 185)
ческогоэффекта или,точнее, контактной электризации. В общем виде явление трибоэлектрического эффекта заключается в следующем. Если электрически нейтральную частицу одного минерала привести в соприкосновение с электрически нейтральной частицей другого минерала или с поверхностью какого-либо материала и затем прервать контакт, разъединив их, на обеих соприкасающихся поверхностях возникнут различные по знаку электрические заряды. Поскольку площадь контакта частиц мала, образующийся заряд невелик.
При многократном повторении ука- занного элементарного акта и при условии, что этот контакт осуществляется каждый раз новыми участками поверхности (скорость утечки зарядов с частиц невелика), удается создать плотность поверхностного заряда, достаточную для сепарации в электростатическом поле высокой напряженности. В табл.
2.31 приведены данные о знаках электрических зарядов при контакте между частицами некоторых минералов, а в табл. 2.32 — при контакте частиц минералов с электризующими поверхностями из различных материалов. Способность контактирующих минералов и веществ к приобретению электрических зарядов определяется их природой, дефектами структуры кристаллической решет- Часть 1Х. Основное оборудование для переработки твердых отходов Продолжение табл. 2.30 Непроводники Злектропроводиость, Ом ~ см Полупроводники 10 — в 10 10 10" 10" 10 "10 — '4 10 10 >81 89 — 175 4,1 6,0 11,2 5,0 — 6,0 4,0 — 6,8 5„8 >81 5,6 6,2 — 8,5 7,0 >81 1 1,0 3,6 — 5,2 3.5 7,2 879 ки и состоянием поверхности.
Физической величиной, характеризующей процесс образования заряда на минералах при контактной электризации, является работа выхода электрона, которую необходимо затратить на преодоление сил, удерживающих электрон в решетке при выходе его из минерала. Количественных данных о значениях работы выхода электрона для минералов пока практически нет в связи с трудностью их экспериментального определения и теоретического расчета. Диэлектрическая сепарация основана на различии в диэлектрической проницаемости разделяемых минералов.
Ее относительные значения для наиболее распространенных минералов приведены в табл. 2.30. Диэлектрическая проницае- 10 ' 10 ' 1О ' 10 мость Диэлектрическая сепарация заключается в том, что в неоднородном электрическом поле в среде с диэлектрической проницаемостью е,, промежуточной между диэлектрическими проницаемостями разделяемых минералов с е, и е„частицы с диэлек1- рической пронйцаемостью е„большей е„втягиваются в области наибольшей напряженности, а частицы с проницаемостью е„меньшей е,, наоборот, вьггалкиваются в направлении более слабых участков поля. Этим способом могут разделяться минералы с диэлектрическими проницаемостями, различающимися на 0,5 — 1 единицу. Пироэлектрическая сепарация основана на свойстве небольшой группы кристаллических минералов (турмалин, каламин, борацит и др.), обладающих различными ко- Глава 2, Оборудоваиие длл физико-мехаиическихметадов переработки эффициентами теплового расширения по различным осям кристаляов, поляризоваться при нагревании и охлаждении.
Неодинаковые напряжения, возникающие в таких кристаллах, вызывают образование покальных разноименных зарядов на противоположных концах кристалла. Для минералов, в кристаллической решетке которых имеются элекгрические диполи, расположенные в определенных кристаллографических направлениях, в принципе возможна сепарация вследствие пьезоэлектрического эффекта, т. е. путем поляризации под действием механических напряжений. Использование этого эффекта.в практических целях пока неизвестно. Не нашли пока практической реализации также такие потенциально возможные способы, как сепарация на основе фотоэлектрического эффекта, униполярной проводимости и других электрических свойств.
Промышленное применение получили способы, основанные на разнице в электрической проводимости и в способности минералов к приобретению различных зарядов при контактной электризации. Процессы диэлектрической и пироэлектрической сепараций, имеющие ограниченное распространение, в отдельных случаях могут быть весьма эффективными. При сепарации по электропроводности на процесс значительно влияют контактная электризация и в меньшей степени пондеромоторные силы, возникающие вследствие различия в диэлектрической проницаемости разделяемых минералов и воздушной среды.
При три- 880 боэлектрической сепарации в ряде случаев имеют место пироэлектрический и фотоэлектрический эффекты. Поэтому реальные. процессы электрической сепарации по природе используемых электрических явлений весьма сложны и за- Таблица 2,31 Знаки электрических зарядов, образующихся нри контактной электризации нар минералов висят от большого числа электрических свойств минералов. Процесс электрической сепарации в общем виде можно условно разделить на три стадии: подготовка материала к сепарации,- зарядка минералов и отделение заряженных частиц друг от друга. При предварительной подготовке материала перед сепарацией предусматривается улучшение условий разделения заряженных частиц и изменение в нужном направлении естественных электрических свойств минералов для повышения эффективности зарядки.
Разделение заряженных частиц улучшается при их подсушке, классификации и обеспыливании. При большой влажности исходного материала резко возрастают силы сцепления частиц между собой, поэтому подсушка материала до состояния сыпучести обязательна перед электрической сепараци- Часть 1Х Основное оборудование для переработхитвердых отходов Таблица 2.32 881 Знаки электрических зарядов, образующихся при контакте минералов с различными электризующими поверхностями ей. Целесообразность полного удаления поверхностной влаги решается в каждом конкретном случае, так как для некоторых минеральных пар остаточная влага благоприятно влияет на процессе, повышается эффективность зарядки.
Пылевидные частицы, обволакивая более крупные, снижают селективность разделения, поэтому обсспыливание, как правило, улучшает показатели обогащения. Перед разделением на барабанных сепараторах рекомендуется классификация по крупности, так как при неклассифицированном материале центробежные силы, величины которых в первом приближении пропорциональны. кубу диаметра частиц, могут нивелировать действие электрических сил, про- порциональных квадрату диаметра частиц. Если естественная разница в электрических свойствах разделяемых минералов недостаточна для эффективной их зарядки, используют подготовительные способы, направленные на изменение этих свойств.
При сепарации по электропровод- ности предварительная подготовка должна быть направлена на искусственное увеличение разницы в объемной или поверхностной проводимости компонентов. Наиболее эффективна при этом — 'реагентная и термическая подготовка частиц минералов. ' Поверхностная элсктропроводность минералов (особенно диэлектриков и полупроводников) в большой степени зависит от количества сорбированной влаги, резко повышающей электропроводность.
Поэтому, регулируя количество влаги на минсральной поверхности путем подсушки, увлажнения или проведения процесса в кондиционированной атмосфере, можно существенно менять общую электропроводность частиц минерала. В зависимости от обьемной электропроводности и степени гидрофобности разделяемых пар возможны три основных способа подготовки материала к сепарации. 1. Компоненты минеральной смеси значительно отличаются по объемной электропроводности, но гидрофильны, значения их общей элсктропроводности в результате адсорбции влаги уравниваются (рис.
2.87, а). В 'этом случае электрическую сепарацию необходимо проводить после подсушки до полного удаления поверхностной влаги. Глава 2. Оборудовапие для физико-механических методов переработки 6 т Рис. 2.87. Влияние содержания адсорбируемой влаги Ч на общую электропроводность у мииералов-проводников и диэлектриков с различной степенью гидрофобности поверхности При электрической сепарации часто необходимо поддерживать низкую влажность поверхности частиц (значение гигроскопической влажности существенного значения не имеет). Этого можно достигнуть, подогревая материал непосредственно в бункере, на распределительном лотке сепаратора, на электроде (барабане). Такие способы подготовки применяют при сепарации концентратов, полученных в результате обогащения руд редких металлов. 2.
Минералы с близкой объемной электропроводностью характеризуются различной, степенью гидрофобности (рис. 2.37, б). В этом случае необходимо увлажнение, обеспечивающее повышение проводимости более гидрофильного минерала. Так, электрическая сепарация алмазсодержащих концентратов некоторых уральских месторождений успешнее протекает при содержании в них влаги 4 — 7 %. У минералов, сопутствующих алмазу, вследствие их гидрофильности, поверхностная проводимость повышается, а у гидрофобного алмаза остается низкой.
3. Объемные электропроводносги компонентов близки, а их адсорб-ционные характеристики по отношению к воде симбатны (рис. 2.87, в). В этом случае перед приме- некием сепарации необходимо изменение степени гидрофобности одного из минералов, которое достигается обработкой минералов поверхностно-активными веществами. При этом возможна следующая обработка: селективно закрепляющимися на поверхности одного из минералов реагентами-гидрофобизаторами (например, при обработке пирохлора и циркона флотационными собирателями катионного типа гидрофобизируется поверхность циркона, и во влажном воздухе появляется заметная разница в их электропроводности); неорганическими реагентами, способными селективно сообщить проводящие свойства одному из минералов, как вследствие гидрофилизации, так и вследствие привноса на поверхность дополнительных носителей заряда — подвижных ионов (например, при сепарации кварца и авгита, роговой обманки и андезина искусственная электропроводность кварца вызывается обработкой материала хлоридами натрия или калия); сочетанием органических и неорганических реагентов, причем неорганические реагенты выполняют функцию регуляторов, способствуя селективному закреплению гетеро- полярных органических реагентов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
