Файл: Олофинский Н.Ф. Трибоадгезионная сепарация.pdf

Рис. 2!. Установка для измерения трибозарядов с помощью цилиндра Фарадея:

/ — э л е к т р о м е т р ; 2 — ц и л и н д р Ф а р а д е я ; 3 — ш іб р о л о т о к ; 4 — Л А Т Р -І

В цилиндр, окруженный заземленным металличе­ ским кожухом (для устранения наводок от внешних электрических полей), падают частицы исследуемого материала. Цилиндр изолируют от заземленного ко­ жуха материалом с большим сопротивлением утечки (фторпласт, янтарь). В качестве измерительного при­ бора можно использовать любой прибор с большим входным сопротивлением (электростатический вольт­ метр С-50, механический электрометр и др.).

Величина заряда 1 г порошка определяется из соотношения

тр 1 — р 2

где т — масса пробы, г; С — емкость измерительной системы, см; рі — масса порошка с коллектором, г; р2 — масса коллектора, г.

Измерялись заряды как отдельных проб синтети­ ческих смесей (крупность 0—1 мм), так и продуктов их сепарации. Температура нагрева материала при­ нималась 20, 100, 200 и 300° С. Заряжались частицы

66

іірн перемещении по вибролотку из белой жести (дли­

навесок 2 и 5 г почти идентичны, а максимальные — такие же, как и у навесок 10 и 15 г. Объясняется это, по-видимому, тем, что при меньших навесках частицы распределяются по дну коллектора тонким равномерным слоем, а при больших навесках они ссыпаются в виде конуса, вследствие чего заряды вы­ шележащих частиц не регистрируются и возможно нейтрализуются индуцированными зарядами нижних слоев. Поэтому эксперименты проводились с наве­ сками 5 г.

4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ТРИБОАДГЕЗИОННЫЕ УСТАНОВКИ

Установка, на которой вначале проводились экс­ перименты (см. рис. 15), состояла из питателя, бара­ бана, щетки и приемников. При работе исследуемый материал загружался в питатель, состоящий из бун­ кера (с вмонтированными в него тарированной во­ ронкой и фарфоровой трубкой диаметром 10 мм, с нагревательным устройством) и внбролотка. Иссле­ дуемый материал поступал по лотку на вращающий­ ся барабан диаметром 300 мм, на который можно

(удерживаемая фракция), снимались с него щеткой и поступали в приемник 7, а частицы, неприлипаю­ щие к барабану (падающая фракция), концентриро­ вались в приемниках 8 и 9. Выход этих фракций ре­ гулировался положением длительных перегородок.

При перемещении из бункера по лотку частицы вследствие трения друг о друга и о подложку лотка приобретают трибоэлектрические заряды. Поведение заряженных частиц на поверхности вращающегося барабана определяется характером его подложки.

Проведенные на этой установке эксперименты поз­ волили установить принципиальную возможность

трпбоадгезионной сепарации тонкоизмельченных ма­ териалов и разработать параметры опытного лабо­ раторного трибоадгезионного сепаратора (см. рис. 16). Исследуемый материал из бункера поступал по виб­ рирующему лотку на вращающийся барабан, внутри которого вмонтированы электронагреватели. Удер­

жением делительных перегородок. Конструкция сепа­ ратора обеспечивала регулирование угла наклона лотка и подачу питания на барабан как с помощью вибратора, так и непосредственным скольжением по поверхности лотка. Оптимальным является диаметр барабана, равный 300 мм. Материалом для его из­ готовления служит сталь марки Ст. 3. Поверхность барабана гладкая, шлифованная (7—8-й класс чи­ стоты) .

На этом сепараторе проведено экспериментальное изучение влияния на силу адгезии основных факто­ ров, определяющих процесс трпбоадгезионной сепа­ рации.

IV. ИССЛЕДОВАНИЕ ОСНОВНЫХ ФАКТОРОВ, ВЛИЯЮЩИХ НА ПРОЦЕСС ТРИБОАДГЕЗИОННОЙ СЕПАРАЦИИ

При трпбоадгезионной сепарации на силы адге­ зионного взаимодействия, действующие на частицы сепарируемого материала, влияет большое число раз­ личных факторов. Основными из них являются: ха­ рактеристика питания (содержание тонких классов в исходном продукте, размер, форма и твердость ча­ стиц); конструкция оборудования (материал подлож­ ки, барабана и лотка, чистота и степень обработки поверхности их, диаметр барабана); технологические параметры процесса сепарации (скорость перемеще­ ния частиц на поверхности барабана, частота враще­ ния барабана, частота и амплитуда вибрации лотка, производительность); способы электризации частиц

68

питания и окружающей среды, а также факторы, имеющие самостоятельный характер, например дав­ ление и кондиционирование рабочей среды в сепара­ торе и др.

Вопросам использования различных способов электризации сепарируемых частиц посвящено боль­ шое число работ, проведенных отечественными и за­ рубежными исследователями (И. А. Каковским, В. И. Ревнивцевым, А. И. Ангеловым, Ю. Н. Набиулиным, Е. А. Смирновым, Линари-Лингольмом, О. С. Ральстоном, Ф. Фраасом и др.), показавшими, в частности, что реагентная обработка кварц-полево- шпатовых, калийных, фосфоритных и других руд зна­ чительно повышает эффективность обогащения вслед­

вает значительное влияние на процесс трибоадгезион­ ной сепарации, определяя производительность сепа­ ратора и поверхностную плотность заряда, способ­ ствующую повышению эффективности процесса, особенно тонкодисперсных частиц.

При содержании в исходной пробе 10—15% ча­ стиц мельче 75 мкм классификация и обеспыливание ее ие представляют затруднений. При этом верхний предел крупности питания может доходить до 8 мм, что обеспечивает производительность от 1 до 1,5 т/ч на 1 м длины барабана сепаратора. При наличии в пробе около 50% частиц мельче 75 мкм сепарация осложняется вследствие флокуляции очень тонких частиц и налипании их на более крупные. В этом случае практически исключается возможность моно­ слойной подачи сепарируемого материала на бара­

69

барабане фракций (за одну операцию) составляет около 30% содержания частиц выделяемого класса Е исходном материале, поэтому для повышения эф­ фективности процесса при большом содержании тон­ ких частиц в питании требуется несколько перечисток падающего продукта.

Сепарируемый материал дезинтегрировался с по­ мощью электромагнитного вибратора, установленного на лотке. Однако добиться равномерной подачи ма­ териала на барабан оказалось трудно.

Для устранения аутогезии частиц и обеспечения

щие около 50% частиц мельче 75 мкм и около 20% частиц от 75 до 100 мкм.

Исходный материал и продукты сепарации конт­ ролировались рассевом их на классы 0—20, 20—40, 40—63, 63—100, 100—200 мкм. Установлено, что на силу адгезии существенно влияет гранулометрический состав сепарируемых материалов. При снижении раз­ меров частиц выход удерживаемых фракций увели­ чивается. В этом случае росту сил адгезии способ­ ствует увеличение удельной поверхности порошков, особеннно при разделении по крупности однородных

поверхностная плотность заряда os, а следовательно, и сила адгезии. Величина as может быть весьма зна­ чительной (более 5 -ІО2 CGSE) [31]. Трнбозаряды ис­ следуемых порошков, измеренные с помощью элек­ трометра В2-5 и цилиндра Фарадея (см. гл. Ill), практически не отличались друг от друга и харак­ теризовались величиной одного порядка ( — 10—10 к/г).

Ф о р м а ч а с т и ц п о р о шк о в влияет на ве­ личину площади контакта их с поверхностью подлож­ ки. Установлено различное воздействие шарообраз­ ной, удлиненной и неправильной формы частиц на выход удерживаемого продукта.

Известно, что величины молекулярной и электри­ ческой составляющих силы адгезии пропорциональ­ ны площади контакта. Радиус контакта для гладких поверхностей частицы и подложки теоретически опре­ деляется по формуле Герца [22]

70

В реальных условиях соприкасающиеся поверхно­ сти неидеально гладкие и определить фактическую площадь их контакта практически невозможно. Влия­ ние этого фактора определяется косвенным путем.

При просмотре под бинокуляром, установлено, что частицы неправильной формы имеют площадь со­ прикосновения с подложкой больше, чем площадь ча­ стиц округлой формы. Экспериментально показано, что увеличение площади контакта дробленых ча­ стиц способствует увеличению (в 1,3—1,5 раза) вы­ хода удерживаемых фракций по сравнению с выхо­ дом этих же фракций частицами округлой формы.

Аналогичные результаты получены В. А. Леоно­ вым |[55] при изучении влияния формы и размеров частиц на величину их заряда при отсутствии внеш­ него поля. Показано, что для частиц одинаковой мас­ сы и различных размеров величины максимального удельного заряда при несферической форме в 1,4— 1,8 раза больше, чем у частиц сферической формы. Особенно заметна разница в величинах зарядов для частиц крупностью до 200 мкм, а для более крупных частиц эта разница уменьшается. Отмечено, что тен­ денции изменения относительных максимальных за­ рядов эллипсоидальных вытянутых частиц и пла­ стинчатых одинаковы.

Дробленые частицы барита, кварца, полевого шпата, магнетита и сподумена в процессе перемеще­ ния приобретают (за счет обламывания острых кра­ ев) слегка окатанную форму, что способствует уве­ личению сил адгезии при нахождении частиц на под­ ложке барабана.

'При обработке волокнистых материалов (низших сортов асбеста и его пылевидных отходов) установ­ лено, что содержащиеся в них частицы минеральной пыли неправильной формы, эффективно выделяются в удерживаемую фракцию. Волокна лее асбеста вследствие особенностей своей формы (распушенная)

71