Электростатическое обогащение

Электростатическая сепарация основана на различии в электропроводности материалов. Ее применяют при доводке коллективных концентратов редких металлов. Для обогащения нужны сухие мелкозернистые материалы (содержащие не более 1% влаги). Электростатические методы обогащения наиболее часто используют для отделения ильменита, рутила, колумбит-танталита от циркона, монацита. Потребление электроэнергии сепараторами очень мало, поэтому себестоимость обогащения электростатическими методами низка по сравнению с другими методами.

По величине электропроводности минералы делятся на три группы:

1) хорошо проводящие, удельная электрическая проводи­мость от 100 до 0,1 ом^-1.см^-1 (магнетит, ильменит, рутил, колум­бит, танталит);

2) полупроводящие, удельная электрическая проводимость от 0,1 до 10^-3 ом^-1.см^-1 (сильноожелезненный циркон);

3) непроводящие (диэлектрики), удельная электрическая проводимость от 10^-3 до 10^-10 ом^-1.см^-1 (берилл, монацит, спо­думен, слабоожелезненный циркон, кварц, гранат, полевой шпат).

Различие в электропроводности определяет различие в по­ведении заряженных частиц в электрическом поле или на за­ряженном электроде.

Если частицы движутся по заряженному электроду, то на поверхности их индуцируются заряды. На обращенной к электроду стороне индуциру­ются заряды противоположно­го знака, а на удаленной сто­роне - одноименные. Заряд противоположного знака с ча­стицы проводника переходит на электрод, на частице оста­ется заряд, одноименный с за­рядом электрода, и частица от электрода отталкивается. С диэлектрика заряд не пере­ходит, и частица притягивает­ся к электроду.

Обычно электрод имеет форму вращающегося бараба­на. Для улучшения разделе­ния и увеличения траектории отклонения частиц проводни­ков ставят ролик с зарядом, знак которого противополо­жен знаку заряда барабана. Разделение улучшится, если до поступления на барабан частицы зарядить зарядом, противоположным знаку заря­да барабана.

У промышленных сепараторов барабаны расположены один под другим; вместо барабанов могут быть пластины.

Если между двумя электродами, один из которых имеет малый радиус кривизны (острие, тонкий провод), а другой - большой радиус кривизны (барабан, плоскость), создана доволь­но большая разность потенциалов (до 30 кв), то вблизи тонкого электрода происходит коронный разряд, который вызывает ионизацию воздуха. Создается поток ионов от коронирующего электрода к заземленному; этот поток заряжает все минераль­ные частицы в межэлектродном пространстве. Заряженные минеральные частицы двигаются к заземленному электроду и оседают на нем. В результате проводники отдают заряд, а не­проводники остаются на электроде. Коронирующий электрод обычно заряжен отрицательно, так как в этом случае создается более высокое пробивное напряжение. Заряд частиц зависит от напряженности электрического поля, радиуса частицы и ди­электрической проницаемости. Поведение частиц на заземленном электроде зависит главным образом от их электропроводности.

При использовании коронирующего электрода получается более четкое разделение минералов.

Рис. 6. Схема барабанного коронно-электростатического сепаратора (Дегтяренко А. В., Искуменко В. М., 1970, рис. 10):

1 - отклоняющий электрод; 2 - коронирующий электрод; 3 - экранирующая штор­ка; 4 - питающий бункер; 5 - осадительный электрод; 6 - щетка: 7 - отсекатели; 8- приемники (· - проводники; D- промежуточный продукт; o- непроводники).

На рис. 6 показан барабанный коронно-электростатический сепаратор. Материал, высыпаясь из бункера 4, попадает на вра­щающийся осадительный электрод 5, который вносит материал в зону коронного разряда под коронирующий электрод 2. В поле коронного разряда каждая минеральная частица приобретает заряд того же знака, что и заряд коронирующего электрода, и под действием электрических сил прижимается к заземлен­ному осадительному электроду 5. Контактируя с осадительным электродом, каждая частица разряжается. Чем лучше проводи­мость, тем быстрее частица отдает заряд и темменьше время ее пребывания на осадительном электроде. Непроводники счи­щаются с барабана щеткой 6.

[1] Окислы РЗЭ цериевой подгруппы.

[2] Окислы РЗЭ иттриевой подгруппы