Классификация сепараторов

Электрическая сепарация минерального сырья представляет собой процесс разделения сыпучих смесей веществ по физическому составу, крупности или форме с использованием энергии электрического поля. Электрическая сепарация используется для двух целей: электрического обогащения и электрической классификации. Электрическое обогащение процесс разделения смесей веществ по их физическим свойствам. Электрическая классификация процесс разделения частиц одного вещества по размерам частиц.

Физические закономерности электрического обогащения и классификации имеют общие основы.

Трибоэффект открыл в 600 году до н.э. Фалес Милетский, который обнаружил электризацию янтаря при натирании его мехом или сукном. Однако только в 1881 году был зарегистрирован патент на способ электрического разделения золота и кварца.

Таблица 8.1 Классификация сепараторов

В настоящее время осуществляют обогащение: железных, титановых, оловянных и других руд цветных металлов; разделение смеси порошков, различающихся по физическим свойствам.

Классификация осуществляется при разделении асбеста и слюды по форме; алмазных порошков по размерам.

Классификация электросепараторов производится по физическим принципам, составляющим основу процесса разделения, и по конструктивным признакам.

Сепарация по электропроводности

сепаратор электростатический барабанный

Барабанные электростатические сепараторы

На барабанных электростатических сепараторах осуществляется разделение сыпучих веществ, имеющих различную удельную электропроводность. На рис. 1. представлена конструкция такого сепаратора. Электростатическое поле создается между некоронирущим высоковольтным электродом 3 и заземленным барабаном (осадительным электродом) 2. Частицы разделяемых материалов из дозатора попадают на поверхность вращающегося барабана.

Рис. 1. Схема барабанного электростатического сепаратора 1 дозатор, 2 металлический заземленный барабан (осадительный электрод), 3 некоронирующий высоковольтный электрод, 4 приемник для непроводящих частиц I, проводящих частиц III и их смеси II.

После перемещения их в зону электростатического поля проводящие частицы в результате контактной зарядки приобретают заряд противоположный по знаку потенциалу высоковольтного электрода. Возникающая при этом сила электрического поля отрывает частицы от поверхности барабана и они попадают в приемник III. Непроводящие частицы не успевают приобрести избыточный заряд и под действием сил тяжести падают в приемник I. В приемник II попадает смесь из проводящих и непроводящих частиц, не прошедших разделение.

Скорость вращения барабана составляет 40400 об/мин. Напряженность электростатического поля Е_эл.ст= 34 кВ/см. Производительность сепаратора на погонный метр длины составляет Q  2 т/(мч). Диаметр сепарируемых частиц находится в диапазоне 100 мкм 3 мм.

Барабанные коронные сепараторы

Для более эффективного разделения материалов по проводимости стали использовать сепараторы, у которых зарядка частиц осуществляется в поле коронного разряда. Это приводит к появлению заряда на непроводящих частицах, причем того же знака, что и коронирующий электрод. Значит, возникает электрическая сила, удерживающая эти частицы на поверхности барабана в зоне разделения материалов. Кроме того, непроводящие частицы удерживаются на поверхности барабана силами зеркального отображения вплоть до удаления их с помощью скребка.

В результате разделение проводящих и непроводящих материалов происходит на разных сторонах поверхности барабана, что обеспечивает более селективное отделение проводников от непроводников.

Рис. 2. Схема барабанного коронного сепаратора 1 дозатор, 2 металлический заземленный барабан (осадительный электрод), 3 коронирующий высоковольтный электрод, 4 приемник для непроводящих частиц I, проводящих частиц III и их смеси II, 5 скребок.

Барабанные коронно-электростатические сепараторы

Наибольшее распространение получили коронно-электростатические сепараторы (рис. 3), у которых вслед за коронирующим электродом 3 размещается высоковольтный некоронирующий отклоняющий электрод 4. В этих сепараторах механизм зарядки частиц в зоне коронного разряда аналогичен предшествующему варианту. Введение в рабочую зону дополнительного электростатического поля увеличивает роль электрических сил, способствующих более раннему отклонению проводящих частиц от барабана. Частицы диэлектриков, при прочих равных условиях, удерживаются на большем участке периметра барабана. В результате этого увеличивается разница в траекториях проводящих и непроводящих частиц. Таким образом, электродная система является важнейшим узлом этих сепараторов.

Осадительные электроды изготавливают обычно из стальных труб, которые имеют диаметр 125350 мм и длину до 2 м. Для уменьшения влияния адгезионных сил поверхность осадительных электродов должна быть гладкой, поэтому ее хромируют и полируют.

Рис.3. Схема барабанного коронно-электростатического сепаратора 1 дозатор, 2 металлический заземленный барабан (осадительный электрод), 3 коронирующий высоковольтный электрод, 4 отклоняющий электрод, 5 приемник для непроводящих частиц I, проводящих частиц III и их смеси II, 6 скребок.

Получили распространение два типа коронирующих электродов: проволочные и игольчатые. Проволочные электроды выполняют из нихромовой или вольфрамовой проволоки диаметром 0,250,4 мм. Игольчатые электроды монтируют на несущем стержне на расстоянии 36 мм друг от друга.

Конструкции отклоняющих электродов весьма разнообразны. На рис. 4. показаны комбинации проволочного коронирующего электрода и различных отклоняющих электродов.

Рис. 4. Схемы расположения электродов барабанных коронно-электростатических сепараторов а) пластинчатый отклоняющий электрод, заряжаемый от коронирующего, б) пластинчатый отклоняющий электрод, подключенный к коронирующему, в) пластинчатый отклоняющий электрод, подключенный к коронирующему и расположенный за ним, г) цилиндрический отклоняющий электрод, соединенный с коронирующим, д) система с несколькими коронирующими и заземленным отклоняющим электродами, е) цилиндрический отклоняющий электрод, покрытый слоем из диэлектрика толщиной , заряжаемый от коронирующего. 1- коронирующий электрод, 2 - отклоняющий электрод.

Наличие вращающихся деталей и трущихся частей, работающих в запыленной атмосфере, вызывает их быстрый износ. Кроме того, эти сепараторы мало эффективны при разделении тонкоизмельченного материала крупностью ниже 5070 мкм вследствие адгезионного взаимодействия минеральных частиц между собой и с поверхностью барабана.

Лотковые наклонные электростатические сепараторы

Данные типы сепараторов нашли широкое применение при разделении титаносодержащих руд. Сепарируемые материалы из бункера 1 (рис. 5) попадают на наклонную плоскость, расположенную под углом 2042 к горизонтали.

Рис.5. Конструкция лоткового наклонного электростатического сепаратора 1 дозатор, 2 пластинчатый наклонный (осадительный) электрод, 3 коронирующий электрод, 4 отклоняющий электрод, 5 дополнительный отклоняющий электрод, 6 приемник.

Скользя по заземленному лотку сначала в поле коронного разряда, создаваемом между электродами 3 и 2, а затем в электростатическом поле, образуемом электродами 4 и 2, проводящие частицы рутила заряжаются положительно и концентрируются в верхней части слоя. Непроводящие частицы циркона заряжаются отрицательно и концентрируются в нижней части слоя. Электростатическое поле способствует лучшему разделению частиц. Для лучшего разделения частиц минералов под наклонной плоскостью размещают дополнительный отклоняющий электрод 5, на который подают высокое напряжение положительной полярности. На процесс сепарации существенно влияют длина и угол наклона заземленного электрода 2. Для уменьшения влияния адгезионных сил и контактного сопротивления между поверхностью заземленного электрода и частицами пластинчатый электрод изготавливается из графитосодержащего материала. Производительность сепаратора достигает Q = 3 т/(мч).

Для барабанных и лотковых сепараторов удельная электропроводность разделяемых материалов должна отличаться на 24 порядка.

Трибоэлектростатическая сепарация

Для разделения материалов, имеющих низкую электропроводность и различающихся трибоэлектрическими зарядами, электризацию частиц производят:

-- либо при трении частиц между собой,

-- либо при трении частиц о специальную поверхность трибоэлектризующего элемента.

Барабанные трибоэлектростатические сепараторы

Рис.6. Схема барабанного трибоэлектростатического сепаратора 1 дозатор, 2 электризующий элемент, 3 металлический заземленный барабан (осадительный электрод), 4 некоронирующий высоковольтный электрод, 5 приемник для отрицательно заряженных частиц I, положительно заряженных частиц III и незаряженных частиц II, 6 скребок.