Рисунок
Д.т.н. Сулейменов О.А.
Для выявления
общих закономерностей сил, действующих в слое,
дисперсных твердых материалов рассмотрим несколько упрощенный вариант анализа. Слой состоит из нескольких
зерен с эквивалентными радиусами rэкв1, rэкв2....., rэкв
n, причем в слое они располагаются в порядке
увеличения или уменьшения крупности. У осадительного электрода на частицу более
крупного размера могут налипать мелкие частицы или же на мелкую фракцию на
электроде могут осаждаться частицы более крупного размера. Интерес представляют
суммарные силы, действующие в слое униполярно заряженных частиц, без учета
влияния внешнего электростатического поля, обусловленного рабочим напряжением
электрического сепаратора.
Графики на
рисунке представляют распределение электростатических сил между униполярно
заряженными частицами фосфата или кварца, уложенных в слой. Условно принятые
сферические зерна характеризуются эквивалентными диаметрами, из которых
складывается толщина слоя на электроде электростатического сепаратора. График
основан на значениях сил действующих между частицами, имеющих нумерацию 1, 2,
3, 4 и 5. Если считать, что частица 5 располагается на электроде электростатического
сепаратора, то действующая на нее кулоновские силы от других частиц направлены
к электроду. На графике это направление принято за положительное.
Следовательно, такое направление имеют другие кулоновские силы, действующие от четвертой частицы к пятой – F4®5, от третьей частицы
к пятой – F3®5 и так далее.
На рисунке показан график распределения кулоновских сил F в слое h заряженных частиц фосфата с эквивалентными радиусами rэкв= 80, 110, 170 и 210 мкм. График основан на значениях сил, действующих между двумя соседними заряженными частицами. По нему можно производить количественную оценку сил, действующих на любую, находящуюся в этом слое, частицу.
В верхней части графика с положительными значениями F(®) указана группа сил, участвующих в создании прижимающего усилия на частицу в сторону электрода электростатического сепаратора. А в нижней части с отрицательными значениями F(¬) показаны усилия, отталкивающие частицы от электрода сепаратора.
Результирующая кривая F1–F2–F3–F4–F5 получена путем сложения
сил, действующих по горизонтальной оси заряженных частиц уложенных в слой.
Рисунок
Максимальная
кулоновская сила воздействует на частицу 5, расположенную непосредственно на
электроде и способствует ее удержанию. Значение силы обусловлено трибоэлектрическим
зарядом частицы 5.
Согласно
усредненным замерам, полученных методом регистрации траектории, чем больше
эквивалентный радиус зерен, тем больше значение трибозаряда. Кроме того,
частица 5 является крайней, поэтому на нее воздействуют кулоновские силы от
всех рассматриваемых частиц только в одном направлении.
В таком же
положении находится частица 1, однако, по условию рассматриваемого слоя, она
имеет наименьший эквивалентный радиус, следовательно, имеет минимальное
значение трибозаряда. По полученным данным, кулоновская сила, несмотря на
уменьшение расстояния между зернами из-за малых значений эквивалентных
радиусов, остается минимальной. Причем эта сила имеет направленность в
противоположную сторону от электрода. А максимальное отталкивающее от основного
слоя усилие возникает на частице 3. Частица 4 находится в равновесном
положении, на ней противоположные силы взаимно компенсируются. Примерно такая
же закономерность соблюдается для частиц кварца, уложенных на электроде в
порядке уменьшения диаметра зерен. Различием графика распределения F в слое
h кварцевых частиц является уменьшение абсолютного значения кулоновских
сил, что вызвано относительно слабыми величинами трибозарядов.
При
электрической сепарации фосфатного сырья на электродах электростатического
сепаратора частицы фосфата удерживаются лучше, чем частицы кварца. Из-за более
высокой степени трибоэлектризации частиц фосфата, в процессе сепарации следует
ожидать наиболее широкий веер частиц у электрода с отрицательной полярностью.
Для создания благоприятных условий очистки указанный электрод целесообразно
заземлить.