Дәріс. Электрлі байыту әдісінің негізі. Электрлі байыту әдісінде қолданатын аппараттардың түрлері

Электрлік әдіспен байыту минералдардың электрлі қасиеттеріндегі айырмашылыққа байланысты электр өрісінде олардың қозғалу траекторияларының өзгеруіне негізделген.

Минералдарды электрлік қасиеттеріне олардың тоқ өткізгіштіктері, диэлектрлік өтімділігі, үйкелуде электрленуі және тағы кейбірі жатады.

Минералдардың бұл әдіспен бөлудің басты шарты олардың түйіршіктерінің бетінде оң не теріс зарядты болуы қажет. Зарядталған түйіршік электрод бетімен түйіскенде өз ара әрекеттеседі. Әрекет күші (Ғ) белгілі Кулон заңымен анықталады:

F = k ∙ е₁е₂/ r, (24)

Мұнда: к-пропорционал коэффициенті, ол ортаның диэлектрлік өтімділігіне байланысты,

к=i/Е;

Е- диэлектрлік өтімділік;

е₁ және е₂ -әрекеттенуші екі нүктелік зарядтары;

г - екі нүкте арасындағы қашықтық.

Электр өрісінің кернеуімен Е оның әрекет күші Ғ арасындағы қатынас мына формуламен сипатталады:

Ғ = Е ∙ е (25)

Бұл формуладан неғұрлым заряд шамасы және өріс кернеуі жоғары болса, соғұрлым зарядты денеге әрекет ететін күште өсетіні көрінеді (7-сурет).

7-сурет. Электр өрісінің әр түрлі конфигурациялары

Минерал түйіршіктері әртүрлі әдістермен зарядталуы мүмкін: зарядты электрод бетімен түйістіру, коронды разряд өрісінде ионизациялану, үйкелумен электрлендіру, иондардық адсорбциялануы және тағы басқа әрекеттер арқылы.

Қазіргі кезде қолданылатын аппараттарда зарядталған минерал түйіршіктері зарядты электрод {көбінде барабан пішінді) бетімен әрекеттеседі. Тоқ өткізгіш түйіршіктер электорд зарядін қабылдап, өз ара тебіседі дө, өткізгіш қасиеті жоқ түйіршіктер зарядін өзгертпей барабан бетінен өз салмағымен құлайды не аз күшпен оған тартылады.

Бұл процесте электр өріс әрекетінің күшімен басқа түйіршіктерге салмақ күш, ортадан тепкіш күш және ортаның кедергі күштері әсер етеді. Түйіршіктердің электрод бетінен тебілуі не оған тартылуы электр өріс күші және келтірілген механикалқ күштердің ара қатынасына байланысты. Электр өріс күші кернеу және заряд шамасымен анықталса, басқаларын реттеу үшін байытылатын зат арнаулы дайындау процестерінен өткізілуі қажет.

Салмақ күшін электрлі күш шамасынан барынша төмендету мақсатымен процеске түсетін зат түйіршіктерінің ірілігі әдетте 3мм-ден аспайды. Ортаның кедергі күші негізінде үш фактормен анықталады: түйіршіктер ірілігінің бір келкілігі, заттың ылғалдылығы және шаңдылығы. Осыған байланысты байыту алдында ұнтақталған зат құрғатылады. Ылғалды затта түйіршіктер бір біріне жабысып, бөліну дәрежесі көп төмендейді. Одан кейін заттан шаң бөлінеді (ол сапасына және құрамына қарай кейін алынатын өнімдердің біреуіне қосылады). Түйіршік іріліктерінің біркелкілігін арттыру мақсатымен шаңнан тазартылған зат ірілік кластарға бөлінеді. Әр класс жеке аппараттарға түседі.

Ортадан тепкіш күш бөлгіштердің барабандарының айналу жылдамдығына тәуелді. Тиімді айналу жылдамдығы заттың қасиетіне байланысты тәжірибемен анықталады.

Түйіршіктердің бөлінуіне үлкен әсер ететін тағы бір фактор барабан бетіне түскен зат қабатының қалындығы. Оның шамасы неғұрлым түйіршіктер диаметріне жақын болса, соғұрлым түйіршіктердің бір --біріне кедергісі төмендейді. Осыған байланысты бастапқы зат барабан үстіне өте біркелкілікпен жұқа қабат жасай түсірілуі керек. Процестің осындай ерекшеліктерінің нәтижесінде қолданатын аппараттардың өнімділігі өте төмен. Сондықтан бұл байыту әдісі тікелей кен байытуда өте сирек қолданылады. Негізінде ол сирек кездесетін металдар кендерінен басқа, байыту әдістерімен алынған кониентраттардың сапасын арттыру, коллективті концентраттарды бөлу мақсаттарымен қолданылады.

8 суретте гравитациялық әдіспен алынған концентратты магниттік және электрлік әдістерімен бөлу сұлбасы келтірілген.

8 суретте гравитациялық әдіспен алынған концентратты алдымен металдандыру, ұнтақтау өтеді, кейін магнитті байыту әдісімен магниттік фракция бөлінеді де электрбалқытқышқа түседі.

Сол сияқты металл кендерінен гравитациялық әдіспен алынатын кейбір концентраттар тобы соңынан магнитті және электрлі байыту әдістерімен жеке концентраттарға бөлінеді.

Көптеген кен түрлері тек әртүрлі байыту әдістерінің комбинацияларын қолдану арқылы ғана тиімді және кешенді пайдаланылады [9].

Қоңыр темір кен

Кен дайындау

Отсадка Соқталар

Концентрат Сусыздандыру Қалдық

Винттік сепараторда байыту

Концентрат Қалдық

Қоспа

Сулы магниттік сепарация

(жетілдіру)

Сусыздандыру Қалдық

Концентрат

Fe - 49,9 %; SiO₂ - 3,8 %

Кептіру Гравитация

Кебу магниттік сепарация

(жетілдіру)

Концентрат Қалдық

Fe-50,1% SiO₂-4,6%

Гравитация

Электрлік сепарация

(жетілдіру)

Тоқ өткізгіш фракция Тоқ өткізбейтін фракция

Fe-50,4% SiO₂-4,1%

Металдандыру Гравитация

8 сурет ― Лисаковск қоңыр темірден металдандыру арқылы концентрат алудың технологиялық байыту сұлбасы

Электрлік бөлгіштер.Өндірісте көп тараған бөлгіштерге электрлік/электростатикалық) және трибоэлектростатикалық (үйкелумен электрленуге негізделген) бөлгіштер жатады. Барлықтарының конструкцияларының негізі бір.

Электростатистикалық бөлгіштердің үш түрі бар. Олардың негізгі бөлшектері қондырғыш электрод (барабан), коронды және ауыттырғыш электродтар.

Электростатикалық бөлгіштерде түйіршікгер зарядталған айналмалы барабанды электрод үстіне бункерден түсіріледі. Соның әсерінен түйіршіктер беті зарядталады. Тоқ өткізгіш минерал түйіршіктерінің беттері толық зарядтанады, демек, заряд шамасы жоғары болады, ал тоқ өткізгіш қасиеті жоқ минерал түйіршіктерінің тек барабан бетіне тиіскен жері ғана зарядтанады, демек олардың заряді өте әлсіз болады.

Жоғары дәрежеде және барабан бетімен аттас зарядтанган түйіршіктер беттен тебіліп ыршып, траекторияларын өзгертіп жеке қабылдағышқа түседі. Заряд әлсіз не зарядталмаған түйіршіктер барабан бетінен өз салмақтарымен құлап басқа қабылдағышқа түседі. Барабан бетіне кездейсоқ жабысып одан айырылмаған түйіршіктер щеткамен сыпырылады. Өткізгіш қасиеттері бар түйіршіктердің зарядін арттыру мақсатымен барабанның ұзын бойына паралель ауыттырғыш злектрод {жіңішке түтік ке жуан сым) тартылған.

Коронды бөлгіштерде барабан жермен жалғастырылған. Ауыттырғыш злектрод орнына коронды электрод орнатылған. Ол жіңішке сымнан не барабан бетіне қараған жағында өткір қыры бар өткізгіштен жасалады. Осы электродқа жоғары кернеулі (20-40кВ) тоқ беріледі. Соның әсерімен оның айналасындағы кеңістікте коронды разряд басталады. Электрондар әсерімен ауа молекулалары ионданып, олардың концентрациялары белгілі шамаға жеткенде екі электрод арасындағы ортаның кедергісі сәл төмендеп барабан бетіне бағытталған электрон ағыны туады, демек, барабан беті теріс эарядтанады. Оң зарядты ауа иондары теріс зарядты коронды электродқа тартылып зарядсызданады.

Минерал түйіршіктері ауа иондарының адсорбщіялануы нәтижесінде зарядтанады. Тоқ өткізгіш минералдар түйіршіктері коронды разряд зонасынан шығысымен барабанды электродпен бір аттас зарядтану нәтижесінде оның бетінен тебіледі. Тоқ өткізбейтін түйіршіктер зарядтарын езгертпей /не өте әлсіз өзгертіп/ барабан бетіне тартылу куйде қалып кейінірек құлайды, не щеткамен сыпырылады.

Коронды - электростатикалық бөлгіштердің алдыңғылардан айырмашылығы сол, оларда коронды және ауыттырғыш электродтар бірдей орнатылған. Соның иәтижесінде электр өрісінің әр келкілігі артады да, ток өткізгіш түйіршіктердің барабан бетінен тебіліп ыршуы ертерек басталады да ауытқу траекториясы молдау өзгереді.

Трибоэлектростатикалық бөлгіштерде бастапкы зат процеске түсірілу алдында белгілі бір әдіспен интенсивті араластырылады.Сол кезде үйкелу нәтижесінде бір минералдар беті оң, екінші минералдар беті теріс зарядтанадьі. Осыдан кейін зат жермен жалғастырылған барабанды электрод бетіне түседі. Оның бетіне қарсы параллель цилиндрлі теріс зарядталған ауыттырғыш электрод орналасқан. Соңың әсерінен зарядты түйіршіктер оған тартыла құлап, траекторияларын өзгертеді. Теріс зарядты түйіршіктер, керісінше, тебілу әсерімен барабан бетіне жабыса құлап басқа қабылдағышқа түседі.

Трибоэлектростатикалық камералы бөлгіштердің сұлбасы 9 суретте көрсетілген.

Өнеркәсіп бөлгіштерінің мұндай түрі үш бөлікті болып шығарылады, мысалы фосфоритті кендерді байытуға ойлап шығарылған трибоэлектрстатикалық камералы бөлгіш ГИГХС секілді (10 суретте).

а - бір секциялық; б - екі секциялық; в - үш

секциялық; 1 - лоток; 2 - бағыт беретін

жүйелер;3 - электродтар;4 - бөлетін шиберлер;

5 - қабылдағыш; 6 - кварцпен бай фракция;

1. Бастапқы кепкен және шансыз кен; 7 - екі аралық өнім; 8 - фосфорит бай фракция;

Шаң ұстағыш; 3 - қалдық; 4- екі 9 - элеватор; 10 - кен; 11 - газ175-260°С;

аралық өнім; 5 – концентрат 12 - газ 95°С; 13 - ток; 14 - басқару пульті

9 сурет ― Джонсонның аунақшалы 10 сурет ― Трибоэлектростатикалық

екікаскадты электростатикалық бөлгіші камералы бөлгіштердің сұлбасы

Сегментті электродпен жабдықталған алюминий құбырдан тұратын камералы бөлгіштер 9 суретте а, б, ал тілімшелі электродтармен жабдықталғандар 9 в суретте көрсетілген. Бұл бөлгіштерде материал діріл науашасында немесе басқа да әдіспен трибоэлектрлік заряд алады, әрі жоғары кернеу беріліп тұратын электродтар 3 арасына еркін құлайды (9 а,б сурет).

Камералы сепараторлардың құрылысы өте қарапайым болып келеді. Қозғалатын бөлшектері жоқ, алайда, қатты биіктікті қажет етеді. Электродтардың әр жұбы, 23 м биіктікке ие. Электродтар арасындағы қашықтық 0,2 метрден 0,3 метрге дейін болады. Бөлгіштің өндірістік қуаты ~ 2 м/сағ.

Соңғы жылдары тәжді разряд пен электростатикалық өріс қатар істейтін электрлі бөлгіштер көп қолданысқа түсе бастады. Бұл екі өрістің бір машинадағы терме үйлесі минералдардың электр өткізгіштігіне қарай бөлінуін жақсартады.

Әдебиет -1нег. [222-298]