电选基本原理
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电选基本原理
浏览次数:3137发表时间:2015-05-29 00:00:00.0
电选是利用矿物的电性差别,在高压电场中实现矿物分选的一种选矿方法。它广泛地应用于有色、黑色金属和非金属矿物的分选。
4.5.3.1矿物的电性
矿物的电性表现为矿物的电导率、介电常数、比导电率等。
矿物的电导率7是衡量矿物导电性的物理量,表现为电阻率P的倒数,物理意义是长度为lcm,截面积为1cm2的矿物的导电能力,可表示如下:
式中γ——电导率,Ω-1·cm-1;
p——电阻率,Ω·cm;
S——导体的面积,cm2;
L——导体的长度,cm。
矿物的电导率,表示矿物导电的能力,即电子在矿物体中移动的难易程度。γ越大,说明矿物的导电能力越强,以γ(电导率)值大小,可将矿物分成三类:
导体矿物,

如自然铜、石墨等矿物;半导体矿物,

如硫化矿、金属氧化矿等;非导体矿物,

如硅酸盐和碳酸盐矿物。
矿物电导率的大小与温度、矿物的结晶构造、矿物的表面状态等因素有关。
矿物的介电常数ε表示物体隔绝电荷之间的相互作用的能力。介电常数愈大,表示隔绝电荷之间的相互作用的能力愈强,即其本身的导电性愈好;反之介电常数愈小,其本身的导电性愈差。
通常,电荷间的相互作用力在真空中最大,在所有电介质中都比真空中减小某一倍数,这一倍数就称为介电常数ε(F/m),表示为:
式中E——在真空中的电场强度,V/m;
E1——在电介质中的电场强度,V/m。
真空的介电常数最小,ε=1;导体矿物介电常数最大,ε→∞;非导体矿物的介电常数为1~∞之间。
矿物的比导电率:矿物颗粒的电性(即导电与否)与颗粒和电极的接触面电阻有关,界面电阻又与高压电场的电位差有关。当电场的电压足够大时,界面电阻减少,导电性差的矿物亦可起导体作用。即各种矿物均有一个由非导体转为导体的电位差,通常以石墨由非导体变成导体时所需电位差(2800V)为标准,比值为1。将各矿物表现为导体时所需电位差与石墨的比值,称为比导电率。两种矿物的比导电率相差越大,越容易分离。
4.5.3.2矿粒的带电方式
矿粒在电场中的带电方式有以下几种:直接传导带电、感应带电、电晕带电和摩擦带电等。
(1)传导带电,当矿粒直接和电极接触时,导电性好的矿粒可直接从电极获得极性相同的电荷,即直接传导带电,矿物带电后则被电极极化而产生束缚电荷,靠近电极一端产生与电极相反的电荷,被电极吸引,从而导电性不同,在电极上的表现行为也不同。
(2)感应带电,矿粒不与带电体或电极接触,而在电场中受感应作用,导电性好的矿粒在靠近电极的一端因电极感应,产生和电极极性相反的电荷,另一端产生相同的电荷,且矿粒上的电荷可以移走,而使矿物带电。导电性差的矿物,却只能被电极极化,其电荷不移走,因而产生不同的电性行为。
(3)电晕带电,在两个曲率半径相差很大的电极上,加足够的电压,细电极附近的电场强度将大大超过另一电极,在细电极附近的空气将发生碰撞电离。产生大量的电子和正负离子向符号相反的电极移动,形成电晕电流,这种现象称电晕放电。在电晕电场中,不同性质的矿粒,吸附空气离子而得符号相同但数量不同的电荷,而表现不同的电力作用,实现分离。
(4)摩擦带电,不同性质的矿粒相互摩擦或者与给料设备表面摩擦,从而使不同性质的矿粒带上符号相反,数量足够的电荷,而使矿物带电。
电选过程中,多以传导带电和电晕带电结合运用。
4.5.3.3矿粒电选过程
电选是在电选机的电场中进行,如图4—33所示。矿物颗粒给入电场后,由于导电性质的不同,使得矿粒在电场中以某方式带不同性质的电荷或带不同数量的电荷,从而受到不同的电场力的作用,以实现分离。矿物颗粒在电场中除电场力的作用外,还受离心力、重力的联合作用。矿粒的电场力表现为库仑力f1,非均匀电场力f2,界面吸引力f3(荷电矿粒的剩余电荷和圆筒表面相应位置的感应电荷之间产生吸引力)。重力为mg,离心力为f离。
l-给矿辊;2-导矿板;3-辊筒电极;4-电晕电极;5-偏向电极;6-高压绝缘子;7-毛刷
在电晕和静电区,导体矿粒先荷负电而后放电,又从辊筒上荷正电,此时库仑力为斥力,其受力情况为:

导体矿粒被抛出成为导体产品。
非导体矿粒所受的库仑力为吸力,此时的受力情况为:

而被吸在辊筒上。
在电场外区,半导体矿粒受力为:

从而脱离辊筒而成为半导体产品。非导体矿粒受力为:

而吸在辊筒上,被刷子刷下成为非导体产品。其中Ot为矿粒在筒体上的位置与筒心连线偏离垂直方向的角度。