Диэлектрические постоянные (ДП) некоторых жидкостей

Жидкость	ДП	Жидкость	ДП
Вода	81	Фенол	9,7
Диметилсульфат	55	Хлороформ	5,2
Нитробензол	36,5-37,9	Бензол	2,3
Этиловый спирт	26,8	Четыреххлористый углерод	2,4
Керосин	2-3,1	Метиловый спирт	33,7
Пиридин	12

Смешиванием жидкостей можно получить промежуточные ДП жидкости. Если, например, на каждые 5 мл четыреххлористого углерода добавлять по 0,1 мл метилового спирта, то можно получить жидкости, у которых ДП будет возрастать на 0,5-0,6.

Если диэлектрическая постоянная минерала неизвестна, то определяют ее следующим образом. В небольшой кристаллизатор наливают из бюретки 5 мл четыреххлористого углерода и вносят несколько частиц минерала. В раствор погружают электроды, представляющие собой тонкие стальные иглы, полированные до зеркального блеска и вмонтированные в эбонитовый патрон (рис. 58).

После погружения электродов включается электрический ток напряжением 400 – 600В от вторичной обмотки трансформатора. При поднесении электродов к минеральным частицам последние, если их диэлектрическая постоянная выше ДП жидкости, притянутся к электродам. Затем ДП жидкости постепенно увеличивают приливанием метилового спирта по 0,1 мл, проверяя после каждого приливания и перемешивания жидкости поведение минеральных частиц.

Когда будет замечено отталкивание частиц от электрода, производят повторное более точное определение. Для этого берут такую смесь, в которой на 0,1 мл метилового спирта меньше той смеси, при которой замечено отталкивание. Если наблюдается притяжение частиц к электродам, начинают добавлять метиловый спирт по каплям (по 0,015 мл), наблюдая после каждой добавки и перемешивания поведение частиц. Если визуально такое наблюдение затруднено, кристаллизатор переносят на столик бинокулярного микроскопа. Отмечают количество капель, при котором замечено отталкивание, и ближайшее количество капель, при котором наблюдалось притяжение зерен, вычисляют для каждой смеси ДП и берут среднее арифметическое, равное ДП минерала.

Диэлектрическую постоянную вычисляют по следующей формуле:

ДП = ,

Где n – число приливаний по 0,1 мл;

n – число капель метилового спирта.

Рис. 58. Электроды-иглы в эбонитовом патроне

Рис. 59. Схема диэлектрического сепаратора КазИМСа

Разделение минералов с помощью игл (см. рис. 58.) проводят следующим образом. Берут смесь минеральных зе­рен, из которой предварительно другими методами удалены ми­нералы-проводники, и помеща­ют в маленький кристаллизатор диаметром около 20 мм. Кри­сталлизатор с минералами и дру­гой такой же пустой помещают в третий кристаллизатор боль­шего размера — диаметром около 45 мм — и заливают жидкостью с определенной ДП. В кристал­лизатор с минералами погружают электроды, включают ток и пристав­шие к электродам зерна переносят в другой, рядом стоящий пустой кристаллизатор, не вынимая электроды из жидкости, и снимают на­пряжение. После того как зерна отстанут от электродов, операцию повторяют до тех пор, пока не будут выделены все зерна данного минерала.

Расстояние между концами электродов около 1 мм. Удобнее электроды делать раздвижными, чтобы расстояние между концами можно было изменять и тем варьировать условия разделения. Игольчатыми электродами можно разделять зерна до 20 мкм. Для получения больших количеств минерального порошка [23] можно использовать сепаратор КазИМСа (рис. 59.).

В стеклянной ванночке 1 с диэлектрической жидкостью, имеющей ДП = 8_Ж, установлен на подставке латунный диск 2 диаметром 50 мм. Крышка ванночки съемная, изготовлена из оргстекла. Через нее пропущена шпилька 5 с резьбой, на конце которой укреплен диск 3 диаметром 40 мм.

Зазор между электродами изменяется вращением шпильки. К ди­скам через провода 4 подведен переменный ток 50 Гц, напряжением Е до 10 000 В, регулируемый автотрансформатором.

3. Суспензии принято разделять на два типа. У первых при отстаивании образуется четкая граница раздела твердое (осадок) – жидкость, у вторых граница раздела отсутствует.

Эффективность расслоения суспензий первого типа характеризуют по скорости перемещения границы раздела осадок – жидкость, а второго – по изменению концентрации твердого в сливе от времени отстаивания.

Промпродукты обезвоживаются в том случае, когда предусматривается дальнейшее их использование, хвосты – с целью лучшего их складирования и использования выделенной воды в качестве оборотной.

Различают следующие виды влаги:

Химически связанная влага – представляет собой молекулы, химически связанные с веществом минерала и непосредственно входящие в его кристаллическую решетку. Эта влага может быть выделена лишь при нагревании минералов до 300⁰ и выше;

Капиллярная влага представляет собой молекулы воды, удерживаемые в порах минералов силами капиллярного давления. Масса влаг, удерживаемой в капиллярах, зависит от пористости обезвоживаемых продуктов;

Адсорбированная влага – представляет собой гидратные пленки, удерживаемые на поверхности минералов за счет сил адсорбции. Адсорбированная влага, в свою очередь, разделяется на гигроскопическую, прочно связанную с поверхностью минерала, и адгезионную (влагу смачивания);

Гравитационная (свободная) влага представляет собой воду, заполняющую промежутки между частицами.

При обезвоживании наиболее легко отделяется гравитационная влага, более трудно – капиллярная и адгезионная, наиболее трудно – гигроскопическая. Химически связанная влага в процессе обезвоживания практически не отделима.

К основным процессам обезвоживания относят:

Дренирование – процесс удаления воды из зернистых продуктов за счет естественной фильтрации жидкости через промежутки между частицами под действием силы тяжести (иногда при дополнительном механическом воздействии колебаний). Дренирование производится на обезвоживающих грохотах, в элеваторах, горизонтальных ковшовых конвейерах, механических спиральных классификаторах, бункерах и штабелях.

Центрифугирование – операция обезвоживания мелких мокрых и тонких обводненных продуктов под действием центробежных сил. Центрифугирование осуществляется в центробежных аппаратах, называемых центрифугами.

Сгущение – процесс осаждения твердых частиц их мелкозернистых (размером менее 0,5 мм) пульп с получением уплотненного сгущенного продукта и осветленного слива. Для сгущения применяют устройства и аппараты в которых осаждение частиц происходит под действием силы тяжести, - цилиндрические конусные сгустители, шламовые отстойники и т.д.

Фильтрование – процесс разделение жидкой и твердой фаз пульпы с помощью пористой перегородки под действием разности давлений, создаваемой разряжением или избыточным давлением воздуха.

Сушка – процесс обезвоживания влажного материала, основанный на испарении содержащейся в нем воды при нагревании.

Выводы:

Электрические методы обогащения основаны на различных способностях зарядки частиц минералов и разделении их в электрическом или магнитном поле.

К свойствам минералов, определяющим их электрический заряд и разделяемость, относятся: электропроводность, диэлектрическая проницаемость, электризация трением (трибоадгезионный эффект), контактный потенциал и пироэлектрический эффект. Кроме того, существуют пьезоэлектрический эффект, униполярная (детекторная) проводимость кристаллов, которые пока не используются в процессах обогащения.

Электросепараторы применяются для разделения смеси сухих минералов на составляющие компоненты, а так же для разделения по крупности (электроклассификация).

Методы электрической сепарации: коронный, диэлектрический, комбинированные, коронно-магнитный, трибоадгезионный.

Обезвоживание применяется для удаления излишней влаги из продуктов обогащения.

Контрольные вопросы:

1.
Для чего применяют электрическую сепарацию?

2.
Какие аппараты применяют для электрической сепарации?

3.
От чего зависит эффективность данного процесса?

4.
На чем основан процесс диэлектрической сепарации?

5.
Что такое ДП, и для чего ее используют при данной сепарации?

6.
Как определить ДП?

7.
Что значит процесс обезвоживания?

8.
Для каких целей применяется процесс обезвоживания?

9.
Какие методы обезвоживания Вы знаете?

Домашнее задание: