Métodos de enriquecimento elétrico são baseadas em diferenças nas propriedades elétricas dos minerais separados e são realizadas sob a influência de um campo elétrico.
Os métodos elétricos são usados para materiais secos a granel pequenos (-5 mm), cujo enriquecimento por outros métodos é difícil ou inaceitável por razões econômicas ou ambientais.
Das muitas propriedades elétricas dos minerais, os separadores industriais são baseados em duas: condutividade elétrica e efeito triboelétrico. Em condições de laboratório, a diferença de permissividade, o efeito piroelétrico, também pode ser usado.
Uma medida da condutividade elétrica de uma substância é a condutividade elétrica específica (l), numericamente igual à condutividade elétrica de um condutor de 1 cm de comprimento com uma seção transversal de 1 cm 2, medida em ohms até o primeiro grau negativo por centímetro para o primeiro grau menos. Dependendo da condutividade elétrica, todos os minerais são convencionalmente divididos em três grupos: condutores, semicondutores e não condutores (dielétricos).
Minerais condutores são caracterizados por alta condutividade elétrica (l = 10 6 ¸10 ohm - 1 × cm - 1). Estes incluem metais nativos, grafite, todos os minerais de sulfeto. Os semicondutores têm uma condutividade elétrica mais baixa (l = 10¸10 - 6 ohm - 1 × cm - 1), incluem hematita, magnetita, granada, etc. Os dielétricos, ao contrário dos condutores, têm uma resistência elétrica muito alta. Sua condutividade elétrica é desprezível (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.
O efeito triboelétrico é o aparecimento de uma carga elétrica na superfície de uma partícula durante sua colisão e atrito com outra partícula ou com as paredes do aparelho.
A separação dielétrica é baseada na diferença nas trajetórias de movimento de partículas com diferentes constantes dielétricas em um campo elétrico não uniforme em um meio dielétrico com uma constante dielétrica intermediária entre as permeabilidades dos minerais separados. Durante a separação piroelétrica, as misturas aquecidas são resfriadas em contato com um tambor frio (eletrodo). Alguns componentes da mistura são polarizados, enquanto outros permanecem sem carga.
A essência do método elétrico de enriquecimento é que partículas com cargas diferentes em um campo elétrico são afetadas por uma força diferente, então elas se movem ao longo de trajetórias diferentes. A principal força que atua nos métodos elétricos é a força de Coulomb:
Onde Qé a carga da partícula, Eé a intensidade do campo.
O processo de separação elétrica pode ser dividido condicionalmente em três etapas: preparação do material para separação, carregamento das partículas e separação das partículas carregadas.
O carregamento (eletrificação) das partículas pode ser realizado de diferentes maneiras: a) a eletrificação de contato é realizada pelo contato direto das partículas minerais com um eletrodo carregado; b) a carga de ionização consiste em expor partículas a íons móveis; a fonte mais comum de íons é a descarga corona; c) carga de partículas devido ao efeito triboelétrico.
Para separar materiais por condutividade elétrica, são utilizados separadores eletrostáticos, corona e corona-eletrostáticos. Por design, os separadores de tambor são mais amplamente utilizados.
Em separadores eletrostáticos de tambor (Fig. 2.21, uma) um campo elétrico é criado entre o tambor de trabalho 1 (que é o eletrodo) e o eletrodo cilíndrico oposto 4. O material é alimentado na área de trabalho pelo alimentador 3. A eletrificação das partículas é realizada devido ao contato com o tambor de trabalho. Os condutores recebem uma carga de mesmo nome que a do tambor e a repelem. Os dielétricos praticamente não são carregados e caem ao longo de uma trajetória determinada por forças mecânicas. As partículas são coletadas em um receptor especial 5, que é dividido por meio de divisórias móveis em compartimentos para condutores (pr), não condutores (np) e partículas com propriedades intermediárias (pp). Na zona superior do separador de coroa (Fig. 2.21, b) todas as partículas (tanto condutoras quanto dielétricas) adquirem a mesma carga, sorvendo íons formados pela descarga corona do eletrodo corona 6. Entrando no eletrodo de trabalho, as partículas condutoras são recarregadas instantaneamente e adquirem a carga do eletrodo de trabalho. Eles são repelidos do tambor e caem no receptor dos condutores. Os dielétricos não descarregam realmente. Devido à carga residual, eles ficam retidos no tambor, são removidos dele usando um dispositivo de limpeza 2.
O separador eletrostático corona mais comum (Fig. 2.21, dentro) difere do eletrodo corona por um eletrodo cilíndrico adicional 4, que é fornecido com a mesma voltagem que o eletrodo corona. (O raio de curvatura do eletrodo cilíndrico é muito maior que o do eletrodo corona, mas menor que o do cilindro de trabalho - eletrodo). em uma distância horizontal maior.
Se a diferença nas condutividades elétricas das partículas for insignificante, então a separação nos separadores mencionados acima não é possível, e então é usado um separador triboeletrostático. Aqui, também, o separador de tambor é mais amplamente utilizado (Figura 2.22). Estruturalmente, este aparelho está muito próximo de um separador eletrostático, mas possui um elemento adicional - um eletrolisador, fabricado na forma de um tambor rotativo ou de uma bandeja vibratória. Aqui, as partículas de minerais esfregam umas contra as outras e contra a superfície do eletrizador. Neste caso, as partículas de diferentes minerais adquirem cargas opostas.
Métodos de enriquecimento elétrico baseados na diferença da constante dielétrica e na pirocarga das partículas (carregamento por aquecimento) não receberam aplicação industrial.
Os métodos de enriquecimento elétrico são relativamente amplamente utilizados no processamento de minérios de metais raros, sendo especialmente promissores em regiões áridas, pois não necessitam de água. Além disso, métodos elétricos podem ser usados para separar materiais por tamanho (classificação elétrica) e para limpar gases de poeira.
Trabalho independente No. 4 Sobre o tema do GTR do grupo de estudantes 14 OCA Khaidarova Malohat. TÓPICO: Tipos raros de enriquecimento. Enriquecimento elétrico. O enriquecimento elétrico é um processo de separação de partículas minerais em um campo elétrico, com base na diferença de suas propriedades elétricas. Os métodos de enriquecimento elétrico são usados para enriquecer minerais não metálicos (carvão, caulim, areia de quartzo, etc.) é baseado em forças mecânicas e elétricas que atuam em vários componentes do material processado (minério) ao movê-los em um campo elétrico. O método de beneficiamento elétrico é comumente usado para refinar outros processos de beneficiamento, e requer material fino (grãos) que variam em tamanho de 2 a 0,1 mm. Uma carga elétrica também pode ser formada em uma partícula mineral pela ação de um campo elétrico sobre ela a uma certa distância.
Ao se mover em um campo elétrico, os grãos minerais recebem cargas, resultando em forças atrativas ou repulsivas que afetam a trajetória das partículas.
Ao agir seletivamente sobre as partículas carregadas de vários minerais, o campo elétrico permite que elas sejam separadas em produtos separados.Para o enriquecimento elétrico, as características mais importantes dos minerais são a condutividade elétrica e a constante dielétrica. A eficiência do enriquecimento elétrico em alguns casos pode ser aumentada aquecendo o minério a uma temperatura de 50°C e acima para secá-lo.
Em particular, descobriu-se que a umidade da superfície não só tem um efeito negativo no processo de enriquecimento, mas, quando mantida dentro de limites ótimos, contribui para um aumento na diferença na condutividade elétrica dos minerais separados e, assim, melhora a seleção. O enriquecimento elétrico é um processo de separação de minerais com base na diferença do valor e do sinal das cargas das partículas minerais que adquirem uma carga elétrica como resultado do atrito com outro corpo; neste caso, corpos diferentes adquirem cargas que diferem em magnitude e sinal.
Quando eletrificadas por atrito devido à transição de elétrons, cargas de atrito (cargas triboelétricas) surgem nas partículas, às vezes atingindo um valor alto. O sinal da carga depende da natureza das partículas e do material da bandeja ao longo do qual elas se movem , bem como no estado de sua superfície, etc. Se diferentes produtos enriquecidos com minerais adquirem sinais diferentes e cargas triboelétricas suficientemente grandes, este produto pode ser dividido em um campo elétrico em frações minerais separadas.
Por exemplo: ao se mover ao longo de uma placa de duralumínio, o quartzo adquire uma grande carga negativa e disteno - menos, após o que a mistura desses minerais pode ser separada em um campo elétrico: o quartzo se desvia em direção ao eletrodo carregado positivamente mais do que o disteno. Quando as partículas são carregadas por meio de contato direto com um eletrodo carregado, as partículas no lado do contato recebem cargas de sinal oposto à carga do eletrodo.
Nesse caso, a carga dielétrica devido à sua polarização não pode ser transferida para o eletrodo e a partícula permanece eletricamente neutra. Ao mesmo tempo, devido à boa condutividade elétrica do condutor, a carga que surgiu é neutralizada, como resultado, o condutor adquire a carga de um eletrodo carregado e é repelido dele como um eletrodo igualmente carregado.
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Os métodos de enriquecimento elétrico são baseados na diferença nas propriedades elétricas dos minerais, ou seja, na diferença na condutividade elétrica e na constante dielétrica.
Em muitas substâncias existem micropartículas de carga livre. Uma partícula livre difere de uma partícula "ligada" na medida em que pode se mover uma longa distância sob a ação de uma força arbitrariamente pequena. Para uma partícula carregada, isso significa que ela deve se mover sob a ação de um campo elétrico arbitrariamente fraco. É exatamente o que se observa, por exemplo, em metais: uma corrente elétrica em um fio metálico é causada por uma tensão arbitrariamente pequena aplicada em suas extremidades. Isso indica a presença de partículas carregadas livres no metal.
Caracteristicamente, os portadores são livres apenas dentro do condutor, ou seja, não podem ir livremente além de sua fronteira.
Condutores são metais, líquidos eletrolíticos. Nos metais, os elétrons são transportadores; nos líquidos eletrolíticos, os íons são transportadores (podem ter uma carga positiva e negativa).
Sob a ação de um campo elétrico externo, os portadores positivos se movem ao longo do campo e os portadores negativos se movem contra o campo. Isso leva ao aparecimento de uma corrente direcionada ao longo do campo.
O movimento ordenado dos portadores de carga, levando à transferência de carga, é chamado de corrente elétrica em uma substância. A corrente elétrica ocorre sob a influência de um campo elétrico. A propriedade de uma substância de conduzir uma corrente elétrica é chamada de condutividade elétrica.
De acordo com a condutividade elétrica, todos os minerais são divididos em três grupos:
1. Condutores com condutividade elétrica 10 2 - 10 3 S/m
Siemens (Cm) - a condutividade de tal condutor em que uma corrente de 1A passa a uma tensão nas extremidades do condutor de 1V.
2. Semicondutores com condutividade elétrica 10 - 10 -8 S/m
3. Não condutores (dielétricos) com condutividade elétrica
< 10 -8 См/м
Por exemplo, grafite, todos os minerais de sulfeto são bons condutores. Wolframita (Fe, Mn) WO 4 (10 -2 -10 -7) e cassiterita SnO 4 (10 -2 -10 2 ou 10 -14 -10 -12) têm condutividade elétrica moderada, e minerais silicatos e carbonatos conduzem eletricidade muito mal.
Os métodos elétricos são usados no enriquecimento de concentrados coletivos de titânio-zircônio, titânio-nióbio, estanho-tungstênio, bem como no enriquecimento de fosforitos, carvão, enxofre, amianto e muitos outros minerais, cujo processamento por outros métodos (gravitacional , flutuação, magnético) não é eficaz.
A essência física do processo de separação elétrica é a interação de um campo elétrico e uma partícula mineral com uma certa carga.
Em um campo elétrico, partículas carregadas se movem ao longo de várias trajetórias sob a ação de forças elétricas e mecânicas.
Esta propriedade é utilizada para separar grãos minerais em aparelhos chamados separadores elétricos.
As forças elétricas que atuam sobre as partículas minerais são proporcionais à magnitude da carga e à intensidade do campo elétrico, uma vez que
onde é a permissividade igual a ,
E é a tensão no ambiente dado.
As forças mecânicas são proporcionais à massa:
Gravidade:
Força centrífuga:
Para partículas pequenas, as forças elétricas são maiores que as mecânicas, e para partículas grandes, as forças mecânicas prevalecem sobre as elétricas, o que limita o tamanho de partícula do material menor que 3 mm, enriquecido em separadores elétricos.
Um campo elétrico surge no espaço ao redor de uma partícula eletricamente carregada ou entre duas partículas carregadas.
Utilizando as propriedades elétricas dos minerais durante o enriquecimento, são utilizados os seguintes tipos de separação: por condutividade elétrica (Fig. 14.8), por constante dielétrica, por efeito triboeletrostático e piroelétrico.
Arroz. 14.8 Separadores de condutividade
uma. Separador eletrostático; b. Separador de coroa elétrico;
dentro. Coroa - separador eletrostático
1- bunker; 2 - tambor; 3 - escova para remoção da fração condutora; 4, 5, 6 - receptores para produtos; 7 - eletrodo; 8 - cortador; 9 - eletrodo corona; 10 - eletrodo defletor.
