Сепараторы для разделения минералов по электропроводности

4.2.1 Барабанные сепараторы

Барабанные сепараторы получили самое широкое распространение.

На рис. 4.1 показана схема коронно-электростатического барабанного сепаратора, на основе которой можно представить конструкцию и принцип работы и коронного сепаратора.

Сепаратор состоит из вращающегося (с управляемой частотой) металлического заземленного барабана (осадительный электрод), остроконечного коронирующего электрода, цилиндрического отклоняющего электрода. На последние электроды (4 и 5) подается высокое, как правило, отрицательное напряжение. Вспомогательными частями сепаратора являются: бункер (1), питатель (2), очищающая щетка (6) и приемники продуктов (7).

Подготовленный для сепарации материал дозируется на поверхность вращающегося барабана, который переносит его в зону коронного разряда. Здесь все частицы получают заряд, обусловленный осаждением ионов воздуха из внешней части короны. Поскольку кинетика разряда частиц, касающихся барабана, зависит от проводимости, траектории движения их будут различны.

Проводники, перезарядившись при контакте с барабаном, отталкиваются от него. Электрод (5), находясь под противоположным зарядом, усиливает отклонение траектории движения проводников, что повышает селективность разделения. Сбросу частиц с барабана способствует и центробежная сила.

Непроводники разряжаются очень медленно, адсорбированные на их поверхности отрицательные ионы прижимают частицы к барабану, который выносит их в зону разгрузки. Вращающаяся щетка (6) окончательно разгружает эту фракцию в приемник.

Полупроводники, имеющие промежуточные свойства, частично отдают свой заряд осадительному электроду и разгружаются в нижней части барабана.

Если отключить отклоняющий электрод (5), сепаратор становится коронным. Работа его аналогична. Исключено только дополнительное влияние отклонение проводниковой фракции.

Работа электростатического барабанного сепаратора понятна из схемы, приведенной на рис. 2.4, а.

В промышленности используются многобарабанные сепараторы (рис. 4.2), например, ЭКС-1250, ЭКС-3000, СЭС-2000 и пр. В обозначении сепараторов число указывает рабочую длину барабана. Производительность их колеблется от 1.5 до 5 т/час.

На рис. 4.3 показана схема трибоэлектрического барабанного сепаратора, которая от схемы коронно-электростатического отличается отсутствием коронирующего электрода и наличием электризатора (1), выполненного в виде вращающегося барабана. Работа сепаратора будет понятна, если вспомнить раздел 2.3.2.

Вместо вращающегося барабана можно установить вибрационный лоток, где также происходит зарядка частиц методом электризации, но при этом снижается производительность сепаратора.

4.2.2 Камерные сепараторы

На рис. 4.4 показана схема реализации трибоэлектрической сепарации в ячейке камерного трибоэлектростатического сепаратора.

Он применяется для разделения частиц (тонкодисперсной крупности), относящихся, как правило, к одной группе по проводимости. Здесь в вибрационном лотке (1) и дозаторе (2) частицы получают заряд, согласно с их свойствами (этап зарядки частиц) и в соответствии с действующими кулоновскими силами либо притягиваются к электроду (3), либо него отталкиваются.

В результате в приемнике продуктов (4) аккумулируются фракции с соответствующими электропроводными свойствами.

Поворотный шибер (5) служит для отсекания веера раскрытия продуктов по фракциям.

4.2.3 Диэлектрические сепараторы

Принцип их действия основан на взаимодействии частиц, имеющих различные значения диэлектрической проницаемости (см. раздел 2.2.3).

На рис. 4.5 показаны схемы диэлектрических сепараторов.

Неоднородное электрическое поле здесь создается с помощью электродов (2) и (3). Частицы, имеющие большее значение диэлектрической проницаемости, чем проницаемость среды, будут втягиваться пондеромоторной силой в область повышенной напряженности поля собираться в приемниках (6). Минералы с диэлектрической проницаемостью меньшей, чем значение проницаемости среды выталкиваются в область пониженной напряженности поля и концентрируются в приемнике (7).

ПОДГОТОКА РУДЫ К ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕПАРАЦИИ

Подготовка руды к электрической сепарации может включать следующие операции:

· классификация (обеспыливание);

· термическая сушка;

· обработка поверхности реагентами;

· увлажнение;

· термическая обработка (нагрев).

Обеспыливание – отделение тонкодисперсных частиц (< 40 мкм) при диэлектрической сепарации и разделении частиц по электропроводности. Указанный класс крупности нарушает селективность процесса. Применяется редко.

Термическая сушка – удаление поверхностной влаги. Операция снижает вероятность слипания частиц, увеличивает контрастность гидрофильных частиц (смачивающихся водой), отличающихся объемными электропроводностями.

Обработка поверхности реагентами – операции, направленные на изменение в нужном направлении поверхностной электропроводности и снижение сил адгезии. Может осуществляться по нескольким направлениям:

· усиление гидрофобности одного из минералов с помощью органических реагентов, за которым следует увлажнение всей массы исходного, последнее приводит к повышению контрастности в электропроводности гидрофобинизированных и гидрофильных частиц.

· изменение электрической проводимости путем создания на поверхности одного из минералов электропроводной пленки с помощью неорганических реагентов;

· снижение сил адгезии (слипания) между разделяемыми минералами.

Увлажнение – применяется в случае, если разделяемые минералы имеют близкие значения объемной электропроводности, а поверхность их характеризуется различной степенью гидрофобности. В этом случае гидрофильные частицы по свойствам приближаются к проводникам из-за увеличения поверхностной составляющей электропроводности. Увлажнение " мягкое", влажность до 5 %. Операция применяется, например, при выделении алмазов.

Термическая обработка (нагрев) – нагрев сепарируемого материала до 50 – 300⁰ С усиливает контрастность электропроводности минералов П и ПП (НП) групп. С повышением температуры проводимость минералов групп ПП и НП растет, а минералов проводников – падает. Кроме того, при повышенных температурах усиливается эффект контактной электризации. Операция часто реализуется путем установки нагревателей в бункер исходного материала и в конструкцию питателя.