Elektrische Anreicherungsmethoden beruhen auf Unterschieden in den elektrischen Eigenschaften der getrennten Mineralien und werden unter dem Einfluss eines elektrischen Feldes durchgeführt.
Elektrische Verfahren werden für kleine (-5 mm) trockene Schüttgüter eingesetzt, deren Anreicherung durch andere Verfahren aus wirtschaftlichen oder ökologischen Gründen schwierig oder nicht akzeptabel ist.
Von den vielen elektrischen Eigenschaften von Mineralien basieren industrielle Separatoren auf zwei: der elektrischen Leitfähigkeit und dem triboelektrischen Effekt. Unter Laborbedingungen lässt sich auch der Permittivitätsunterschied, der pyroelektrische Effekt, nutzen.
Ein Maß für die elektrische Leitfähigkeit eines Stoffes ist die spezifische elektrische Leitfähigkeit (l), numerisch gleich der elektrischen Leitfähigkeit eines 1 cm langen Leiters mit einem Querschnitt von 1 cm 2 , gemessen in Ohm auf minus 1 Grad pro Zentimeter zu das Minus ersten Grades. Je nach elektrischer Leitfähigkeit werden alle Mineralien üblicherweise in drei Gruppen eingeteilt: Leiter, Halbleiter und Nichtleiter (Dielektrika).
Leitfähige Mineralien zeichnen sich durch eine hohe elektrische Leitfähigkeit aus (l = 10 6 ¸10 Ohm - 1 × cm - 1). Dazu gehören native Metalle, Graphit, alle Sulfidmineralien. Halbleiter haben eine geringere elektrische Leitfähigkeit (l = 10¸10 - 6 Ohm - 1 × cm - 1), dazu gehören Hämatit, Magnetit, Granat usw. Dielektrika haben im Gegensatz zu Leitern einen sehr hohen elektrischen Widerstand. Ihre elektrische Leitfähigkeit ist vernachlässigbar (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.
Der triboelektrische Effekt ist das Auftreten einer elektrischen Ladung auf der Oberfläche eines Partikels während seiner Kollision und Reibung mit einem anderen Partikel oder mit den Wänden des Apparats.
Die dielektrische Trennung basiert auf dem Unterschied in den Bewegungsbahnen von Partikeln mit unterschiedlichen Dielektrizitätskonstanten in einem ungleichmäßigen elektrischen Feld in einem dielektrischen Medium mit einer Dielektrizitätskonstante, die zwischen den Permeabilitäten der getrennten Mineralien liegt. Bei der pyroelektrischen Trennung werden die erhitzten Gemische im Kontakt mit einer kalten Trommel (Elektrode) gekühlt. Einige Komponenten der Mischung werden polarisiert, während andere ungeladen bleiben.
Das Wesen der elektrischen Anreicherungsmethode besteht darin, dass Teilchen mit unterschiedlichen Ladungen in einem elektrischen Feld von einer unterschiedlichen Kraft beeinflusst werden, sodass sie sich auf unterschiedlichen Bahnen bewegen. Die Hauptkraft, die bei elektrischen Methoden wirkt, ist die Coulomb-Kraft:
wo Q ist die Ladung des Teilchens, E ist die Feldstärke.
Der elektrische Trennprozess kann bedingt in drei Stufen unterteilt werden: Vorbereitung des Materials für die Trennung, Aufladen der Teilchen und Abtrennen der geladenen Teilchen.
Die Aufladung (Elektrifizierung) von Partikeln kann auf verschiedene Arten erfolgen: a) Die Kontaktelektrisierung erfolgt durch direkten Kontakt von Mineralpartikeln mit einer geladenen Elektrode; b) Ionisationsladung besteht darin, Teilchen beweglichen Ionen auszusetzen; die häufigste Ionenquelle ist Koronaentladung; c) Partikelaufladung aufgrund des triboelektrischen Effekts.
Um Materialien durch elektrische Leitfähigkeit zu trennen, werden elektrostatische, Korona- und Korona-Elektrostatik-Separatoren verwendet. Am weitesten verbreitet sind Trommelseparatoren.
In Trommel-Elektrofiltern (Abb. 2.21, a) wird zwischen der Arbeitstrommel 1 (die die Elektrode ist) und der gegenüberliegenden zylindrischen Elektrode 4 ein elektrisches Feld erzeugt. Das Material wird durch die Zuführung 3 in den Arbeitsbereich zugeführt. Die Elektrifizierung von Partikeln erfolgt durch Kontakt mit der Arbeitstrommel. Die Dirigenten erhalten eine gleichnamige Ladung wie die der Trommel und stoßen sie ab. Dielektrika werden praktisch nicht aufgeladen und fallen entlang einer durch mechanische Kräfte bestimmten Flugbahn. Partikel werden in einem speziellen Auffangbehälter 5 gesammelt, der durch bewegliche Trennwände in Kompartimente für Leiter (pr), Nichtleiter (np) und Partikel mit Zwischeneigenschaften (pp) unterteilt ist. In der oberen Zone des Kronenseparators (Abb. 2.21, b) Alle Partikel (sowohl Leiter als auch Dielektrika) nehmen die gleiche Ladung an und sorbieren Ionen, die aufgrund der Koronaentladung der Koronaelektrode 6 gebildet werden. Wenn sie auf die Arbeitselektrode gelangen, werden die Leiterpartikel sofort wieder aufgeladen und nehmen die Ladung der Arbeitselektrode an. Sie werden von der Trommel abgestoßen und fallen in die Aufnahme der Leiter. Dielektrika entladen sich nicht wirklich. Aufgrund der Restladung bleiben sie auf der Trommel zurück, sie werden von dieser mit einer Reinigungsvorrichtung 2 entfernt.
Der gebräuchlichste elektrostatische Corona-Separator (Abb. 2.21, in) unterscheidet sich von der Koronaelektrode durch eine zusätzliche zylindrische Elektrode 4, die mit der gleichen Spannung wie die Koronaelektrode versorgt wird. (Der Krümmungsradius der zylindrischen Elektrode ist viel größer als der der Koronaelektrode, aber kleiner als der der Arbeitstrommel - Elektrode.) Die zylindrische Elektrode trägt zu einer früheren Trennung von leitfähigen Partikeln bei und ermöglicht es Ihnen, die dielektrischen Leiter zu "dehnen". über eine größere horizontale Distanz.
Ist der Unterschied in den elektrischen Leitfähigkeiten der Partikel vernachlässigbar, so ist eine Abscheidung auf den vorgenannten Separatoren nicht möglich und es wird ein triboelektrostatischer Separator eingesetzt. Auch hier ist der Trommelseparator am weitesten verbreitet (Bild 2.22). Strukturell ist diese Vorrichtung einem elektrostatischen Separator sehr ähnlich, hat jedoch ein zusätzliches Element - einen Elektrolyseur, der entweder in Form einer rotierenden Trommel oder einer vibrierenden Schale hergestellt ist. Hier reiben die Mineralpartikel aneinander und an der Oberfläche des Elektrisierers. In diesem Fall erhalten die Partikel verschiedener Mineralien entgegengesetzte Ladungen.
Verfahren zur elektrischen Anreicherung, die auf der Differenz der Dielektrizitätskonstanten und der Pyroladung von Partikeln (Aufladung durch Erhitzen) beruhen, haben keine industrielle Anwendung gefunden.
Elektrische Anreicherungsverfahren sind bei der Verarbeitung von Erzen seltener Metalle relativ weit verbreitet, sie sind besonders in ariden Regionen vielversprechend, da sie kein Wasser benötigen. Außerdem können elektrische Verfahren verwendet werden, um Materialien nach Größe zu trennen (elektrische Klassifizierung) und Gase von Staub zu reinigen.
Unabhängige Arbeit Nr. 4 Zum Thema GTR der Studentengruppe 14 OCA Khaidarova Malokhat. THEMA: Seltene Arten der Anreicherung. Elektrische Anreicherung. Die elektrische Anreicherung ist ein Prozess der Trennung von Mineralpartikeln in einem elektrischen Feld, basierend auf dem Unterschied in ihren elektrischen Eigenschaften.Elektrische Anreicherungsmethoden werden verwendet, um nichtmetallische Mineralien (Kohle, Kaolin, Quarzsand usw.) anzureichern basiert auf mechanischen und elektrischen Kräften, die auf verschiedene Komponenten des verarbeiteten Materials (Erze) wirken, wenn sie in einem elektrischen Feld bewegt werden. Das elektrische Aufbereitungsverfahren wird üblicherweise verwendet, um andere Aufbereitungsverfahren zu verfeinern, und es erfordert feines Material (Körner) mit einer Größe von 2 bis 0,1 mm. Eine elektrische Ladung kann auch durch Einwirkung eines elektrischen Feldes auf ein Mineralteilchen in einer bestimmten Entfernung erzeugt werden.
Bei der Bewegung in einem elektrischen Feld erhalten Mineralkörner Ladungen, was zu anziehenden oder abstoßenden Kräften führt, die die Flugbahn der Partikelbewegung beeinflussen.
Durch selektive Einwirkung auf die geladenen Teilchen verschiedener Mineralien ermöglicht das elektrische Feld deren Trennung in getrennte Produkte Für die elektrische Anreicherung sind die wichtigsten Eigenschaften von Mineralien die elektrische Leitfähigkeit und die Dielektrizitätskonstante. Die Effizienz der elektrischen Anreicherung kann in einigen Fällen erhöht werden, indem das Erz auf eine Temperatur von 50 °C und mehr erhitzt wird, um es zu trocknen.
Insbesondere hat sich herausgestellt, dass die Oberflächenfeuchte nicht nur den Anreicherungsprozess negativ beeinflusst, sondern, wenn sie in optimalen Grenzen gehalten wird, zu einer Erhöhung des Unterschiedes in der elektrischen Leitfähigkeit der separierten Mineralien beiträgt und dadurch die Selektion verbessert Die elektrische Anreicherung ist ein Mineraltrennverfahren, das auf der Differenz des Werts und des Vorzeichens der Ladungen von Mineralpartikeln beruht, die durch Reibung an einem anderen Körper eine elektrische Ladung erhalten; In diesem Fall nehmen verschiedene Körper Ladungen auf, die sich in Größe und Vorzeichen unterscheiden.
Bei Elektrifizierung durch Reibung aufgrund des Übergangs von Elektronen entstehen an den Partikeln Reibungsladungen (triboelektrische Ladungen), die manchmal einen großen Wert erreichen.Das Vorzeichen der Ladung hängt von der Art der Partikel und dem Material der Schale ab, auf der sie sich bewegen sowie vom Zustand ihrer Oberfläche usw. Wenn ein mit verschiedenen Mineralien angereichertes Produkt unterschiedliche Vorzeichen und ausreichend große triboelektrische Ladungen erhält, kann dieses Produkt in einem elektrischen Feld in separate Mineralfraktionen geteilt werden.
Zum Beispiel: Beim Bewegen entlang einer Duraluminiumplatte erhält Quarz eine große negative Ladung und Disthen - weniger, wonach die Mischung dieser Mineralien in einem elektrischen Feld getrennt werden kann: Quarz weicht mehr als Disthen zur positiv geladenen Elektrode ab. Wenn Partikel durch direkten Kontakt mit einer geladenen Elektrode aufgeladen werden, erhalten die Partikel auf der Kontaktseite Ladungen, die im Vorzeichen der Ladung der Elektrode entgegengesetzt sind.
In diesem Fall kann die dielektrische Ladung aufgrund ihrer Polarisation nicht auf die Elektrode übertragen werden und das Teilchen bleibt elektrisch neutral. Gleichzeitig wird durch die gute elektrische Leitfähigkeit des Leiters die entstandene Ladung neutralisiert, wodurch der Leiter die Ladung einer geladenen Elektrode annimmt und als gleichgeladene von dieser abgestoßen wird.
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Elektrische Anreicherungsmethoden basieren auf dem Unterschied in den elektrischen Eigenschaften von Mineralien, nämlich dem Unterschied in der elektrischen Leitfähigkeit und der Dielektrizitätskonstante.
In vielen Substanzen gibt es freie geladene Mikropartikel. Ein freies Teilchen unterscheidet sich von einem "gebundenen" Teilchen dadurch, dass es sich unter Einwirkung einer beliebig kleinen Kraft über eine große Distanz bewegen kann. Für ein geladenes Teilchen bedeutet dies, dass es sich unter der Einwirkung eines beliebig schwachen elektrischen Feldes bewegen muss. Genau das wird zum Beispiel bei Metallen beobachtet: Ein elektrischer Strom in einem Metalldraht wird durch eine beliebig kleine Spannung verursacht, die an seinen Enden anliegt. Dies zeigt das Vorhandensein von freien geladenen Teilchen im Metall an.
Charakteristischerweise sind die Ladungsträger nur innerhalb des Leiters frei, das heißt, sie können seine Begrenzung nicht frei überschreiten.
Leiter sind Metalle, elektrolytische Flüssigkeiten. In Metallen sind Elektronen Träger, in Elektrolytflüssigkeiten sind Ionen Träger (sie können positiv und negativ geladen sein).
Unter der Wirkung eines externen elektrischen Feldes bewegen sich positive Träger entlang des Feldes und negative Träger bewegen sich gegen das Feld. Dies führt zum Auftreten eines entlang des Feldes gerichteten Stroms.
Die geordnete Bewegung von Ladungsträgern, die zur Ladungsübertragung führt, nennt man elektrischen Strom in einem Stoff. Elektrischer Strom entsteht unter dem Einfluss eines elektrischen Feldes. Die Eigenschaft eines Stoffes, elektrischen Strom zu leiten, nennt man elektrische Leitfähigkeit.
Nach der elektrischen Leitfähigkeit werden alle Mineralien in drei Gruppen eingeteilt:
1. Leiter mit elektrischer Leitfähigkeit 10 2 - 10 3 S/m
Siemens (Cm) - die Leitfähigkeit eines solchen Leiters, in dem ein Strom von 1 A bei einer Spannung an den Enden des Leiters von 1 V fließt.
2. Halbleiter mit einer elektrischen Leitfähigkeit von 10 - 10 -8 S/m
3. Nichtleiter (Dielektrika) mit elektrischer Leitfähigkeit
< 10 -8 См/м
Zum Beispiel Graphit, alle Sulfidmineralien sind gute Leiter. Wolframit (Fe, Mn) WO 4 (10 –2 –10 –7 ) und Kassiterit SnO 4 (10 –2 –10 2 oder 10 –14 –10 –12 ) haben eine mäßige elektrische Leitfähigkeit, und Silikat- und Karbonatmineralien leiten Elektrizität sehr gut schlecht .
Elektrische Verfahren werden bei der Anreicherung von Titan-Zirkonium-, Titan-Niob-, Zinn-Wolfram-Sammelkonzentraten sowie bei der Anreicherung von Phosphoriten, Kohle, Schwefel, Asbest und vielen anderen Mineralien eingesetzt, deren Verarbeitung durch andere Verfahren (Gravitation , Flotation, magnetisch) ist nicht wirksam.
Die physikalische Essenz des Prozesses der elektrischen Trennung ist die Wechselwirkung eines elektrischen Feldes und eines Mineralpartikels mit einer bestimmten Ladung.
In einem elektrischen Feld bewegen sich geladene Teilchen unter Einwirkung elektrischer und mechanischer Kräfte auf verschiedenen Bahnen.
Diese Eigenschaft wird verwendet, um Mineralkörner in Geräten zu trennen, die als elektrische Separatoren bezeichnet werden.
Die auf Mineralpartikel wirkenden elektrischen Kräfte sind proportional zur Größe der Ladung und der Stärke des elektrischen Feldes, da
wo ist die Permittivität gleich ,
E ist die Spannung in der gegebenen Umgebung.
Mechanische Kräfte sind proportional zur Masse:
Schwere:
Zentrifugalkraft:
Bei kleinen Partikeln sind die elektrischen Kräfte größer als die mechanischen, und bei großen Partikeln überwiegen die mechanischen Kräfte gegenüber den elektrischen, was die Partikelgröße des in elektrischen Separatoren angereicherten Materials kleiner als 3 mm begrenzt.
Im Raum um ein elektrisch geladenes Teilchen oder zwischen zwei geladenen Teilchen entsteht ein elektrisches Feld.
Unter Ausnutzung der elektrischen Eigenschaften von Mineralien während der Anreicherung werden folgende Trennungsarten verwendet: durch elektrische Leitfähigkeit (Abb. 14.8), durch Dielektrizitätskonstante, durch triboelektrostatischen und pyroelektrischen Effekt.
Reis. 14.8 Leitfähigkeitstrenner
a. Elektrostatischer Abscheider; b. Elektrischer Koronaabscheider;
in. Krone - elektrostatischer Separator
1- Bunker; 2 - Trommel; 3 - Bürste zum Entfernen des leitfähigen Anteils; 4, 5, 6 - Empfänger für Produkte; 7 - Elektrode; 8 - Schneider; 9 - Koronaelektrode; 10 - Ablenkelektrode.
