Д.т.н. Сулейменов О.А.

Таразский государственный университет, Казахстан

К вопросу избирательной зарядки

дисперсных твердых материалов

Как известно, при электрической сепарации кроме основных механических сил, действующих при разделении дисперсных твердых материалов, учитываются дополнительные электрические силы, которые воздействуют на заряженные частицы во внешнем электростатическом поле. Электростатическая сепарация основана на электронно-ионных процессах, происходящих между частицами и в электрическом поле сепарационной камеры. Процесс не нуждается в применении воды, поэтому разделение дисперсных твердых материалов происходит в воздушной среде. Таким образом, на практике реализуется процесс сухой переработки измельченных материалов.

Известно, что при измельчении образуется значительное количество пылевой фракции, которые в обычных условиях плохо разделяются. Выгодным отличием электронно-ионных процессов от других механических способов разделения является то, что под воздействием электростатических сил разделение в мелких фракциях происходит более эффективно. В электрическом поле происходит активизация частиц микронных размеров. Процесс, разработанный на этой основе, эффективно разделяющий измельченный материал, без каких-либо предварительных требований к его гранулометрическому составу, создает предпосылки для полной переработки исходного сырья и уменьшению отходов производства.

В связи с привлечением в переработку коллективных концентратов сложного состава, существует необходимость в совершенствовании процессов коронно-электростатической сепарации на основе принципиально новых теоретических разработок. К числу таких исследований можно отнести теорию избирательной зарядки и разделения дисперсных твердых материалов, обладающих промежуточными электрическими свойствами.

Теоретические анализы показывают, что только при двух формах высоковольтного питания, а именно при импульсном и пульсирующем с напряжением подпора меньше, чем напряжение возникновения коронного разряда, следует ожидать эффективные режимы зарядки. При расчетах в качестве исследуемых частиц выбраны: минерал - непроводник (g_н = 10 ^-15 Ом^-1 ×м^-1, e_н = 4) и минерал-полупроводник (g_пп = 10 ^-11 Oм^-1×м^-1, e_пп = 10) полуэллипсоидальной формы, т.е. bc=10^-8 м². Расчет произведен при напряженности поля коронного разряда E_к=5×10⁵ В×м^-1. Это значение является далеко не предельным для коронного разряда импульсного и пульсирующего напряжения. А для коронного разряда постоянного напряжения при сепарации коллективных концентратов указанное значение является предпробойным или пробойным.

Расчет кинетики зарядки частицы непроводника и полупроводника в импульсном режиме производится по следующим уравнениям

1 q_¥н

q^u_¥н [nT] = {1 - ¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾ } ¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾ ×

exp[ n (tⁱ_и / t₃^н + tⁱ_п / t_р^н)] 1- exp(- tⁱ_и / t₃^н - tⁱ_п / t_р^н)

×[1- exp(- tⁱ_и / t₃^н)] exp(- tⁱ_п / t_р^н) (1)

1 q_¥пп

q^u_¥пп [nT] = {1 - ¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾ } ¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾ ×

exp[n(tⁱ_и /t₃^пп + tⁱ_п / t_p^пп)] 1-exp(-tⁱ_и / t₃^пп - tⁱ_п / t_p^пп)

[1- exp(-tⁱ_и / t₃^пп)] exp (-tⁱ_п / t_p^пп) (2)

В процессе расчета вычислялась общая длительность зарядки как

t₃ = nT

гдe n – количество импульсов или пульсаций;

Т – период импульсов или пульсаций, с.

Расчеты при постоянном, импульсном и пульсирующем режимах при одинаковой напряженности поля дают возможность сопоставления результатов, оценить исследуемые режимы по конечной разности зарядов, сообщенных частицам непроводников и полупроводников.