Электрическая сепарация

ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СЕПАРАЦИЯ (а. electric separation; н. Eiektroscheidung; ф. separation electrique, triage electrique; и. separacion electrica) — процесс разделения сухих частиц полезных ископаемых или материалов в электрическом поле по величине или знаку заряда, образованного на частицах в зависимости от их электрических свойств, химического состава, размеров и тому подобное. Применяется для доводки черновых концентратов алмазных и редкометалльных руд: титан-циркониевых, тантало-ниобиевых, оловянно-вольфрамовых, редкоземельных (монацит-ксенотимовых). Менее распространена 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 в США для очистки волокон хлопка от семян и была основана на различии в скорости их перезарядки. В 1901 Л. Блеком и Д. Моршером (США) сконструирован барабанный электросепаратор, основанный на различии в электропроводности частиц. В 1905 аппарат был усовершенствован Г. Гуффом (США) и применён для обогащения цинковой руды. В 1936 советскими учёными Н. Ф. Олофинским, С. П. Жибровским, П. М. Рывкиным и Е. М. Балабановым изобретён коронный сепаратор. В 1952 в CCCP предложена трибоадгезионная электрическая сепарация, в 1961 — непрерывнодействующая диэлектрическая электрическая сепарация. Серийно электросепараторы начали изготавливаться в CCCP с 1971.

Для обогащения полезных ископаемых, а также разделения по крупности (электроклассификация) используются различные электрофизические свойства: электропроводность, диэлектрическая проницаемость, поляризация трением, нагреванием и др. В зависимости от способа образования на частицах заряда и его передачи в процессе электрической сепарации различают электростатическую, коронную, диэлектрическую, трибоадгезионную сепарации.

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; проводящие частицы при этом получают одноимённый заряд и отталкиваются от барабана, а непроводящие не заряжаются). Образование разноимённых зарядов возможно при распылении, ударе или трении частиц о поверхность аппарата (трибоэлектростатическая 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 создаётся в воздухе между электродом в виде острия или провода и заземлённым электродом, например барабаном; при этом проводящие частицы отдают свой заряд заземлённому электроду. Частицы также могут заряжаться ионизацией, например радиационной.

Диэлектрическая сепарация проводится за счёт пондермоторных сил в электростатическом поле; при этом частицы с различной диэлектрической проницаемостью движутся по различным траекториям.

Трибоадгезионная сепарация основана на различии в адгезии частиц после их электризации трением. Трение может создаваться при транспортировании частиц по специальной подложке, в кипящем слое при соприкосновении частиц друг с другом.

Возможны комбинированные процессы электрической сепарации: коронно-электростатический, коронно-магнитный и др.

Относительно малая распространённость электрической сепарации объясняется её высокой энергоёмкостью, необходимостью эксплуатации сложного высоковольтного оборудования (напряжение 20-60 кВ), а также требованиями к тщательной предварительной просушке материала, что трудно обеспечить на обогатительных фабриках, использующих главным образом мокрые процессы.