Д.т.н. Сулейменов О.А.

Таразский государственный университет, Казахстан

Применение электронно-ионных процессов

в переработке дисперсных твердых материалов

В настоящее время в практике подготовки минерального сырья широкое распространение находит разделение твердых тел в водной среде. При этом достигается высокая эффективность разделения песковой фракции (крупность зерен более 50 мкм). Разделение шламовой фракции (менее 50 мкм) в водной среде требует применения специальной технологии с реагентной обработкой и очистки стоков, что значительно усложняет процесс переработки сырья и существенно дорожает себестоимость конечной продукции. Использование только песковой фракции и складирование трудноперерабатываемого шлама в хвостохранилищах приводит к увеличению отходов производства.

Одним из инновационных методов переработки дисперсных твердых материалов является применение электронно-ионных процессов (ЭИП), которые реализуются в воздушной среде. При этом существенно активизируются твердые мелкодисперсные фракции, вследствие чего создаются предпосылки для более эффективного разделения исходного сырья. Эффективное разделение материалов происходит по всему спектру крупности измельченного сырья, что существенно упрощает процесс переработки. Исключается многие вспомогательные операции. Отпадает надобность в предварительной классификации на более и менее пригодные фракции .

Такие исследования оставались актуальными и востребованными при производстве высококачественных концентратов минерального сырья, но не имели достаточного теоретического и экспериментального обоснования. Применение ЭИП реализует на практике процессы сухой переработки, поэтому в них, в первую очередь, нуждаются перерабатывающие предприятия, расположенные в засушливых регионах.

Существующие ЭИП по разделению твердых тел, реализуемые в электростатических аппаратах различного типа (коронно-электростатические барабанные сепараторы, сепараторы свободного падения и другие) предназначены для переработки только песковой фракции. Известные электростатические сепараторы с движущейся средой обладают низкой производительностью. Разделение сложных коллективных концентратов усугубляется тем, что в них содержатся минералы с промежуточными свойствами, которые засоряют продукты разделения, тем самым снижают эффективность процесса. Существующие методы разделения требуют применения пульсации напряжения прямоугольной формы, что существенно усложняет устройство источников питания электростатических сепараторов. Известные математические описания процесса зарядки частиц не учитывают наличия токов коронного разряда, длительность ипульсов которого, при непрямоугольных формах напряжения, существенно отличается от длительности импульсов напряжения.

Теоретические и экспериментальные исследования в области электростатической сепарации и улавливанию дисперсных твердых материалов широкого класса крупности, коронно-электростатической сепарации колллективных концентратов, содержащих трудноизвлекаемые минералы, являются весьма актуальными задачами современной науки. Основной целью является разработка научно-технических основ электронно- ионных процессов сепарации дисперсных твердых материалов и сепараторов для разделения измельченного минерального сырья без его предварительной классификации на узкие фракции, повышение эффективности коронно-электростатической сепарации сложных коллективных концентратов, содержащих трудноизвлекаемые минералы с промежуточными свойствами. Для реализации поставленной задачи выполнены теоретические и экспериментальные исследования в лабораторных, опытно-промышленных и промышленных условиях, в результате которых удалось разработать:

1. Процесс сухой переработки сыпучих материалов, содержащих мелкодисперсную фракцию, в сепарационной камере аэродинамической формы с подвижной несущей средой и поперечным электростатическим полем.
2. Механизмы осаждений заряженных дисперсоидов на электродах сепарационной камеры щелевидной формы.
3. Методику расчета процесса зарядки частиц в коронно-электростатических сепараторах, учитывающей одновременно параметры тока коронного разряда и физические свойства сепарируемых материалов.
4. Математическое описание эффективности осаждения заряженных мелкодисперсных частиц с учетом центробежных и электростатических сил.

Выше изложенные положения позволяют предложить научную концепцию о возможности снижения объема отходов, путем применения одного из инновационных методов переработки дисперсных твердых материалов - электронно-ионной технологии.