Способ электростатического обогащения фосфатных руд. Электрическое обогащение
Электрические методы обогащение основаны на различиях в электрических свойствах разделяемых минералов и осуществляется под влиянием электрического поля.
Электрические методы применяются для мелких (– 5 мм) сухих сыпучих материалов, обогащение которых другими методами затруднено или неприемлемо по экономическим или экологическим соображениям.
Из многочисленных электрических свойств минералов в основу работы промышленных сепараторов положено два: электропроводность и трибоэлектрический эффект. В лабораторных условиях может также использоваться различие в диэлектрической проницаемости, пироэлектрический эффект.
Мерой электропроводимости вещества служит удельная электропроводность (l), численно равная электропроводности проводника длиной 1 см с поперечным сечением 1 см 2 , измеряемая в омах в минус первой степени на сантиметр в минус первой степени. В зависимости от электропроводимости все минералы условно делят на три группы: проводники, полупроводники и непроводники (диэлектрики).
Минералы-проводники характеризуются высокой удельной электропроводностью (l = 10 6 ¸10 ом - 1 ×см - 1). К ним относятся самородные металлы, графит, все сульфидные минералы. Полупроводники имеют меньшую удельную электропроводность (l = 10¸10 - 6 ом - 1 ×см - 1), к ним относятся гематит, магнетит, гранат и др. Диэлектрики в отличие от проводников обладают очень высоким электрическим сопротивлением. Их электропроводность ничтожно мала (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.
Трибоэлектрический эффект - это возникновение электрического заряда на поверхности частицы при ее соударении и трении с другой частицей или со стенками аппарата.
Диэлектрическая сепарация основана на различии в траекториях движения частиц с различной диэлектрической проницаемостью в неоднородном электрическом поле в диэлектрической среде, имеющей диэлектрическую проницаемость промежуточную между проницаемостями разделяемых минералов. При пироэлектрической сепарации нагретые смеси охлаждаются, соприкасаясь с холодным барабаном (электрод). Одни компоненты смеси поляризуются, а другие остаются незаряженными.
Сущность электрического способа обогащения состоит в том, что на частицы, имеющие различный заряд, в электрическом поле действует разная по значению сила, поэтому они движутся по различным траекториям. Главная сила, действующая в электрических методах – кулоновская сила:
где Q – заряд частицы, E – напряженность поля.
Процесс электрической сепарации можно условно разделить на три стадии: подготовка материала к сепарации, зарядка частиц и разделение заряженных частиц.
Зарядка (электризация) частиц может осуществляться разными способами: а) контактная электризация осуществляется непосредственным соприкосновением частиц полезного ископаемого с заряженным электродом; б) зарядка ионизацией заключается в воздействии на частицы подвижными ионами; наиболее распространенный источник ионов – коронный разряд; в) зарядка частиц за счет трибоэлектрического эффекта.
Для разделения материалов по электропроводности применяют электростатические, коронные и коронно-электростатические сепараторы. По конструктивному признаку наибольшее распространение получили барабанные сепараторы.
В барабанных электростатических сепараторах (рис. 2.21, а ) электрическое поле создается между рабочим барабаном 1 (являющимся электродом) и противопоставленным цилиндрическим электродом 4. Материал питателем 3 подается в рабочую зону. Электризация частиц осуществляется за счет контакта с рабочим барабаном. Проводники получают заряд, одноименный с зарядом барабана, и отталкиваются от него. Диэлектрики практически не заряжаются и падают по траектории, определяемой механическими силами. Частицы собираются в специальный приемник 5, разделяемый при помощи подвижных перегородок на отсеки для проводников (пр), непроводников (нп) и частиц с промежуточными свойствами (пп). В верхней зоне коронного сепаратора (рис. 2.21, б ) все частицы (и проводники и диэлектрики) приобретают одноименный заряд, сорбируя ионы, образовавшиеся за счет коронного разряда коронирующего электрода 6. Попадая на рабочий электрод, частицы-проводники моментально перезаряжаются и приобретают заряд рабочего электрода. Они отталкиваются от барабана и попадают в приемник проводников. Диэлектрики фактически не разряжаются. За счет остаточного заряда они удерживаются на барабане, их снимают с него при помощи очищающего устройства 2.
Наиболее распространенный коронно-электростатический сепаратор (рис. 2.21, в ) отличается от коронного дополнительным цилиндрическим электродом 4, на который подается такое же напряжение, как на коронирующий. (Радиус кривизны цилиндрического электрода значительно больше, чем коронирующего, но меньше, чем рабочего барабана - электрода.) Цилиндрический электрод способствует более раннему отрыву проводящих частиц и позволяет «растянуть» проводники-диэлектрики на большее расстояние по горизонтали.
Если разница в электропроводностях частиц незначительна, то разделение на вышеупомянутых сепараторах невозможно и тогда используют трибоэлектростатический сепаратор. Здесь также наибольшее распространение получил барабанный сепаратор (рис 2.22). Конструктивно этот аппарат весьма близок к электростатическому сепаратору, но имеет дополнительный элемент – электролизер, изготовляемый либо в виде вращающегося барабана, либо в виде вибролотка. Здесь происходит трение частиц минералов друг об друга и об поверхность электризера. При этом частицы различных минералов приобретают разноименный заряд.
Способы электрического обогащения, основанные на различии в диэлектрической проницаемости и на пирозаряде частиц (зарядка при нагревании) не получили промышленного применения.
Электрические методы обогащения относительно широко применяют при переработке руд редких металлов, они особенно перспективны в засушливых районах, так как не требуют воды. Также электрические методы можно использовать для разделения материалов по крупности (электрическая классификация) и для очистки газов от пыли.
Электрические методы обогащения основаны на различии в электрических свойствах минералов, а именно на различии в электропроводности и диэлектрической проницаемости.
Во многих веществах существуют свободные заряженные микрочастицы. Свободная частица отличается от "связанной" тем, что она может передвигаться на большое расстояние под действием сколь угодно малой силы. Для заряженной частицы это означает, что она должна приходить в движение под действием сколь угодно слабого электрического поля. Именно это наблюдается, например, в металлах: электрический ток в металлическом проводе вызывается сколь угодно малым напряжением, приложенным к его концам. Это и свидетельствует о наличии в металле свободных заряженных частиц.
Характерно, что носители свободны только внутри проводника, то есть не могут беспрепятственно выходить за его границу.
Проводниками являются металлы, электролитические жидкости. В металлах носителями являются электроны, в электролитических жидкостях носителями являются ионы (могут иметь положительный и отрицательный заряд).
Под действием внешнего электрического поля положительные носители движутся вдоль поля, а отрицательные – против поля. Это приводит к возникновению тока, направленного вдоль поля.
Упорядоченное движение носителей зарядов, приводящее к переносу заряда, называется электрическим током в веществе. Электрический ток возникает под действием электрического поля. Свойство вещества проводить электрический ток называется электропроводностью.
По величине электрической проводимости все минералы делятся на три группы:
1. Проводники с электрической проводимостью 10 2 – 10 3 См/м
Сименс (См) – проводимость такого проводника, в котором проходит сила тока 1А при напряжении на концах проводника в 1В.
2. Полупроводники с электрической проводимостью 10 – 10 -8 См/м
3. Непроводники (диэлектрики) с электрической проводимостью
< 10 -8 См/м
Например, графит, все сульфидные минералы являются хорошими проводниками. Вольфрамит (Fe,Mn)WO 4 (10 -2 -10 -7) и касситерит SnO 4 (10 -2 -10 2 или 10 -14 -10 -12) обладают умеренной электропроводностью, а силикатные и карбонатные минералы очень плохо проводят электричество.
Электрические методы применяются при обогащении титаноциркониевых, титанониобиевых, оловянно-вольфрамовых коллективных концентратов, а также при обогащении фосфоритов, угля, серы, асбеста и многих других полезных ископаемых, переработка которых другими методами (гравитационным, флотационным, магнитным) не эффективна.
Физическая сущность процесса электрической сепарации заключается во взаимодействии электрического поля и минеральной частицы, обладающей определенным зарядом.
В электрическом поле заряженные частицы под действием электрических и механических сил движутся по различным траекториям.
Это свойство используется для разделения минеральных зерен в аппаратах, называемых электрическими сепараторами.
Электрические силы, действующие на минеральные частицы пропорциональны величине заряда и напряженности электрического поля, так как
где - диэлектрическая проницаемость, равная ,
Е- напряженность в данной среде.
Механические силы пропорциональны массе:
Сила тяжести:
Центробежная сила:
У мелких частиц электрические силы больше механических, а у крупных частиц механические преобладают над электрическими, что ограничивает крупность материала мельче 3 мм, обогащаемого в электрических сепараторах.
В пространстве вокруг электрически заряженной частицы или между двумя заряженными частицами возникает электрическое поле.
Используя электрические свойства минералов при обогащении, применяют следующие разновидности сепарации: по электропроводимости (рис. 14.8), по диэлектрической проницаемости, по трибоэлектростатическому и пироэлектрическому эффекту.
Рис. 14.8 Сепараторы для разделения по электропроводности
а. Электростатический сепаратор; б. Электрический коронный сепаратор;
в. Коронно - электростатический сепаратор
1- бункер; 2 - барабан; 3 – щетка для снятия проводниковой фракции; 4, 5, 6 - приемники для продуктов; 7 – электрод; 8 – отсекатель; 9 – коронирующий электрод; 10 - отклоняющий электрод.
Самостоятельная работа №4 По предмету ОТО Учащейся группы 14 ОСА Хайдаровой Малохат. ТЕМА: Редко встречающиеся виды обогащения. Электрическое обогащение. Электрическое обогащение представляет собой процесс разделения минеральных частиц в электрическом поле, основанный на различии их электрических свойств.Электрические методы обогащения применяются для обогащения неметаллических полезных ископаемых (угля, каолина, кварцевого песка и др.) Электрический метод обогащения основан на механических и электрических силах, действующих на различные компоненты обрабатываемого материала (руды) при перемещении их в электрическом поле. Электрический метод обогащения применяют обычно для доводки других процессов обогащения, и он требует мелкого материала (зерен) размером от 2 до 0, 1 мм. Электрический заряд может также образоваться на минеральной частице путем действия на нее электрического поля на определенном расстоянии.
При перемещении в электрическом поле минеральные зерна получают заряды, в результате чего возникают силы притяжения или отталкивания, влияющие на траекторию движения частиц.
Избирательно воздействуя на заряженные частицы различных минералов, электрическое поле позволяет разделить их на отдельные продукты.Для электрического обогащения важнейшими характеристиками минералов являются электропроводность и диэлектрическая проницаемость. Эффективность электрического обогащения в ряде случаев можно повысить подогревом руды до температуры 50°С и выше с целью подсушки.
В частности, установлено, что поверхностная влага оказывает не только отрицательное влияние на процесс обогащения, а при поддержании ее в оптимальных пределах способствует увеличению различия в электропроводности разделяемых минералов и тем самым улучшает селекцию.Электрическое обогащение представляет собой процесс разделения минералов, основанный на разнице в величине и знаке зарядов минеральных частиц, которые приобретают электрический заряд в результате трения о другое тело; при этом различные тела приобретают заряды, отличающиеся по величине и знаку.
При электризации трением, обусловленной переходом электронов, на частицах возникают заряды трения (трибоэлектрические заряды), иногда достигающие большой величины.Знак заряда зависит от природы частиц и материала лотка, по которому они перемещаются, а также от состояния их поверхности и пр. Если различные минералы обогащаемого продукта приобретают различные по знаку и достаточно большие трибоэлектрические заряды, этот продукт можно разделить в электрическом поле на отдельные минеральные фракции.
Например: при движении по дюралюминиевой пластине кварц приобретает отрицательный заряд большой величины, а дистен – меньшей, после чего смесь этих минералов можно разделить в электрическом поле: кварц отклоняется в направлении положительно заряженного электрода больше чем дистен. При сообщении частицам заряда способом непосредственного контакта с заряженным электродом у частиц на стороне контакта возникают заряды противоположные по знаку заряда электрода.
При этом у диэлектрика заряд, обусловленный его поляризацией, не может перейти на электрод, и частица остается электронейтральной. В то же время у проводника вследствие хорошей электропроводимости возникший заряд нейтрализуется, в результате проводник приобретает заряд заряженного электрода и отталкивается от него как одноименно заряженный.
Что будем делать с полученным материалом:
Если этот материал оказался полезным для Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
| Твитнуть |
Еще рефераты, курсовые, дипломные работы на эту тему:
Редко встречающиеся виды обогащения
Обогащение полезных ископаемых повышает техническую и экономическую эффективность их переработки и улучшает качество готовой продукции. Удаление.. Концентратом называют продукт с повышенным содержанием нужного минерала (по.. В большинстве случаев полезные ископаемые поступают на обогатительную фабрику в виде кусков различной величины..
Методические указания по курсу магнитные и электрические процессы обогащения обогащение полезных ископаемых
Донецкий национальный технический университет.. методические указания..
Понятие права и правовой нормы. Виды и структура правовой нормы. Понятие и виды юридической ответственности
Там же, где закон владыка над правителями, а они его рабы, я усматриваю спасение государства и все блага какие только могут даровать государствам.. Без издания законов и других НПА государство не могло бы управлять поведением.. Правовое государство не нашло полной реализации ни в древности, ни в средние века, ни в новейшее время. Идея о..
Административно-правовые отношения: понятие, структура (в виде схемы), классификация (в виде схемы)
При этом было заявлено, что там задержание продлится как ми-нимум на трое суток.Вопросы: 1. В каких случаях и на сколько происходит административное.. Задание 5. Составить логическую схему «Пересмотр постановлений и решений по.. Задание 1. Раскрыть вопрос. Административно-правовые отношения: понятие, структура (в виде схемы), клас-сификация (в..
Часто вид платформы зависит от использования сервера баз данных. Тогда выделяют следующие виды платформ
Совокупность методов и производственных процессов экономических информа ционных систем определяет принципы приемы методы и мероприятия.. цель применения информационных технологий снижение трудоемкости.. процесс обработки данных в эис невозможен без использования техниче ских средств которые включают компьютер..
Дозаторы, виды, применение. Лабораторные весы, виды, применение. Приготовление химических растворов заданной концентрации
Специальность медико профилактическое дело.. научно образовательная лаборатория.. методические рекомендации для студентов по учебно производственной практике..
Виды тестов и формы тестовых заданий. Основные виды педагогических тестов
План.. основные виды педагогических тестов формы тестовых заданий эмпирическая проверка и статистическая обработка результатов..
Электрический заряд. Электрическое поле. Поле точечного заряда
На сайте allrefs.net читайте: " электрический заряд. электрическое поле. поле точечного заряда"
Электрические цепи. Элементы электрических цепей
На сайте allrefs.net читайте: "электрические цепи. элементы электрических цепей"
Понятие рабочее время и его виды. Виды продолжительности рабочего времени. Понятие над урочных работ. Гарантийные и компенсационные выплаты
Понятие над урочных работ.Рабочее время – это установленный законодательством отрезок календарного времени, в течение, которого работник в.. Виды рабочего времени различаются по его продолжительности. Статья 50 Норма.. Продолжительность рабочего времени учащихся, работающих в течение рабочего года в свободное от учебы время, не может..
Электрическое обогащение – это процесс разделения сухих частиц полезных ископаемых, которое основано на различии в электрических свойствах разделяемых компонентов.
К этим свойствам относятся: электропроводность; диэлектрическая проницаемость; контактный потенциал; трибоэлектрический эффект и др.
Применяется для доводки черновых концентратов алмазных и редкометалльных руд: титано-циркониевых; тантало-ниобиевых; оловянно-вольфрамовых; редкоземельных (монацит-ксенотимовых). Менее распространены электрическая сепарация гематитовых руд, разделение кварца и полевого шпата; обогащение калийных (сильвинитовых) руд, извлечение вермикулита и некоторых других неметаллических полезных ископаемых.
Впервые электрическая сепарация предложена в 1870 г. в США для очистки волокон хлопка от семян и была основана на различии в скорости перезарядки. В 1901 г. В США сконструирован барабанный электросепаратор, основанный на различии в электропроводности частиц и применен для обогащения цинковой руды. В 1936 г. советскими учеными Н.Ф. Олофинским, С.П. Жибровским, П.М. Рывкиным и Е.М. Балабановым изобретен коронный сепаратор. В 1952 г. предложена трибоадгезионная электросепарация, в 1961 г. – непрерывнодействующая диэлектрическая сепарация. Серийно электросепараторы начали производиться с 1971 г.
Сущность электрической сепарации заключается во взаимодействии электрического поля и минеральной частицы, обладающей определенным зарядом. Под действием электрического поля изменяются траектории движении частиц минералов в зависимости от их электрических свойств.
Важнейшая стадия электрической сепарации – это зарядка частиц (электризация). Она может осуществляться путем создания на частицах избыточных зарядов какого-либо одного знака, либо создания на противоположных концах частицы зарядов разного знака.
Существует несколько способов зарядки частиц. Способ выбирается в зависимости от наиболее контрастных электрических свойств минерала.
На рис. 9.3 представлена схема зарядки частиц с помощью коронного разряда. Последний возникает в результате частичного пробоя воздуха между коронирующим (верхняя игла) и осадительным электродом (нижняя плоскость). Между этими электродами – высокий потенциал в 30 – 40 кВ.
Корона – это большое количество ионов воздуха, которые осаждаются на все частицы (на схеме П и НП).
При касании частиц о нижний электрод частицы ведут себя по разному: проводники (справа) быстро отдают заряд электроду, получают от него заряд другого знака, т.е. «+». Возникает сила отталкивания этих частиц, которая и изменяет траекторию их движения. Непроводники не могут отдать свой заряд и, следовательно, притягиваются к нижнему электроду.
Рассмотренный механизм зарядки частиц наиболее часто применяется в промышленности.
На рис. 9.4 показана схема наиболее распространенного коронно-электростатического барабанного сепаратора.
Здесь добавлен отклоняющий электрод, предназначенный для дополнительного отклонения проводниковой фракции, сброшенной с поверхности барабана.
Для усиления контрастности электрических свойств разделяемых минералов исходный материал иногда подогревается в бункере и питателе.
В зависимости от способа образования на частицах заряда и его передачи в процессе электрического разделения различают:
Электростатическую,
Коронную,
Диэлектрическую.
При электростатической сепарации разделение проводится в электростатическом поле, частицы заряжаются контактным или индукционным способами. Разделение по электропроводности происходит при соприкосновении частиц с электродом (например, заряженной поверхностью барабана; проводниковые частицы при этом получают одноименный заряд и отталкиваются от барабана, а непроводниковые не заряжаются).
Образование разноименных зарядов возможно при распылении, ударе или трении частиц о поверхность аппарата (трибоэлектрическая сепарация ). Избирательная поляризация компонентов смеси возможна при контакте нагретых частиц с холодной поверхностью заряженного барабана (пироэлектрическая сепарация ).
Коронная сепарация проводится в поле коронного разряда, частицы заряжаются ионизацией. Коронный разряд создается в воздухе между электродом в виде острия или провода и заземленным электродом, например, барабаном; при этом проводниковые частицы отдают свой заряд заземленному (осадительному) электроду.
Диэлектрическая сепарация проводится за счет пондеромоторных сил в электрическом поле; при этом частицы с различной диэлектрической проницаемостью движутся по различным траекториям.
Наряду с электрической сепарацией применятся электрическая классификация, которая основана на различном поведении в электрическом поле частиц, отличающихся по крупности.
Электрическая классификация очень эффективна при обеспыливании материалов, так как пыль практически полностью удерживается электрическим полем (например, классификация слюды, асбеста, строительных песков, солей, различных порошков).
Электрическая сепарация применяется для обогащения зернистых сыпучих материалов крупностью от 0.05 до 3 мм, обогащение которых другими методами малоэффективно либо экономически нецелесообразно. Электрические методы, как правило, используются в сочетании с другими методами (магнитными, гравитационными, флотационными).