Д.т.н. Сулейменов О.А.,

Таразский государственный университет, Казахстан, г.Тараз

Процессы разделения мелко-ультрадисперсных твердых материалов в электрическом поле

Разработка процессов сухой переработки дисперсных твердых материалов для засушливых регионов имеет неоспоримую актуальность. Нами исследованы электронно-ионные процессы, происходящие при воздействии внешнего поля на заряженный диспергированный твердый материал. Процесс разделения производится в воздушной среде, что обуславливает интенсивную трибозарядку и сохранению этих зарядов в течении всего цикла. Применение воздушной среды приводит к существенной активизации дисперсных материалов, траектории которых становятся более управляемыми во внешнем поле благодаря их склонности к трибоэлектризации и малой вязкости среды.

При определении цели обращено внимание на эффективность сепарации измельченного горнохимического сырья, содержащего нетехнологичную фракцию, представляющей переизмельченный мелко-ультрадисперсный материал крупностью менее 50 мкм. При гидромеханических способах переработки эту шламовую фракцию, обычно, выводят в хвосты, или для этой фракции разрабатывается специальный процесс разделения. По-видимому, следует считать более целесообразным применение электронно-ионных процессов, позволяющих одновременную переработку всего измельченного материала совместно с нетехнологичной фракцией. Кроме того, в связи с необходимостью разработки природных запасов, расположенных в засушливых регионах, повышенным спросом пользуются воздушные электростатические сепараторы. Это обстоятельство, в свою очередь, ставит задачу усовершенствования аппаратов электротехнологии, путем дальнейшего развития научных исследований по электронно-ионным процессам.

Процессы разделения дисперсных твердых материалов в электрическом поле считается одним из современных направлений научных разработок, реализующих на практике энергосберегающую и экологически чистую технологию переработки минерального сырья. Поэтому такие разработки являются необходимыми составляющими к приоритетным направлениям научных исследований в государственных программах.

На практике при трибоэлектростатической сепарации часто используют следующие способы зарядки:

- контакт всех разделяемых минералов с электризатором, который обычно выполнен в виде вибролотка, наклонной плоскости или иного устройства, обеспечивающего многократное соприкосновение частиц минералов с его поверхностью в процессе их перемещения;

- контакт разделяемых минералов между собой при перемешивании их во вращающемся барабане или ином устройстве, обеспечивающем интенсивное соударение.

Первый способ контактной электризации открывает широкие возможности для селективной зарядки при подборе электризующих поверхностей, однако, ввиду многослойного прохождения материала производительность этого процесса ограничена.

Второй способ, наоборот, позволяет обеспечить высокую производительность, но ограничивает возможность регулирования процесса зарядки. В действительности, на практике применяются комбинированные способы зарядки частиц.

Рисунок - Расположение параллельных электродов многокамерного сепаратора.

1- питатель; 2-электроды; 3-приемники продуктов сепарации.

За основу механизма контактной электризации принято положение о переходе носителей электрических зарядов от одного контактирующего вещества к другому, в результате различия концентрации в них носителей зарядов. Общая концентрация носителей зарядов в твердом теле, при данной температуре, зависит от его природы, наличия дефектов в структуре кристаллической решетки и состояния поверхности. При контакте двух различных веществ возникает обмен носителями заряда до установления разновесной концентрации, что и является причиной возникновения двойного слоя электрических зарядов вблизи поверхности контакта. Направление перехода носителей зарядов в общем случае определятся соотношениями величин работы выхода электрона контактирующих поверхностей. При разрыве контакта на частицах остаются электрические заряды, которые впоследствии определяют эффективность процесса сепарации.

Модули сепарационной камеры, имеющие малые расстояния между электродами, позволяют сократить величину необходимого дрейфа заряженных частиц и снизить рабочую напряженность поля.