Файл: Олофинский Н.Ф. Трибоадгезионная сепарация.pdf

проводимость частиц всех классов с ростом темпера­ туры заметно увеличивается, а при последующем ох­ лаждении резко уменьшается. При нагреве до 100° С проводимость увеличивается, в интервале 100—200°С несколько уменьшается, а затем снова увеличи­ вается. Объясняется это, по-видимому, тем, что при нагреве частиц до 100°С возрастает поверхностная прово­ димость вследствие увеличения подвижно­ сти ионов пленки вла­ ги, находящейся на поверхности минерала.

Затем, после удаления этой влаги, проводи­ мость снижается, так как увеличивается кон­ тактное сопротивление между частицами ис­ следуемого порошка.

п е р е м е щ е н и и п о в и б р о л о т к у :

2 — к а с с и т е р и т ; 3 — к в а р ц ; 4 — п а л е в о й ш п а т ; 5 — к а с с и т е р и т

+ 0 ,3 1 5 м м

Дальнейшее увеличение проводимости возможно за счет повышения энергии электронов в объеме образца и увеличения их количества в зоне проводимости. При больших температурах возможно также появле­ ние новых носителей тока, например ионов.

При охлаждении проводимость порошков умень­ шается. Резкое снижение ее наблюдается при 200— 250° С. В интервале температур 80—150° С наблю­ дается значительная разница величин проводимостей нагретых и охлажденных порошков.

При измерении величины зарядов в зависимости от температуры и крупности установлено, что сннже-

87

а

Р и с . 2 8 . В л и я н и е н а г р е в а п о р о ш к о в д о 2 0 0 ° С и п о с л е д у ю ­ щ е г о и х о х л а ж д е н и я н а у д е л ь н у ю п р о в о д и м о с т ь :

а — к в а р ц ; о — б а р и т ; в — п о л е в о й ш п а т ; г — к а с с и т е р и т ; І—З—т е м ­

вышению величины трибозарядов частиц минералов

(рис. 27).

Показано также, что у классов 0—40 и 40—63 мкм изменение в проводимости больше, чем у более круп­ ных классов (особенно у кварца и полевого шпата).

88

Объясняется это, видимо, тем, что при нагреве мел­ кие частицы скорее прогреваются и проводимость их возрастает быстрее вследствие более интенсивного удаления поверхностной, а возможно, и внутрикрмсталлпческой влаги.

'Гонкие частицы благодаря большей суммарной по­ верхности и меньшей массе охлаждаются быстрее, поэтому разница их проводимостей больше, чем у крупных частиц. При этом величина заряда и адге­ зия тонких частиц оказываются больше, чем у круп­

•После термической обработки при температуре 200—250°С порошков барита и касситерита и после­ дующем их охлаждении до 80—100° С наблюдалось уменьшение диэлектрической проницаемости е. Сни­ жение диэлектрической проницаемости сопровожда­ ется некоторым увеличением зарядов, что согласует­ ся с результатами измерений, проведенных В. А. Лео­ новым (55] для некоторых минералов. Однако следует отметить, что диэлектрическая проницаемость (из-за отсутствия электрического поля) на результаты три­ боадгезионной сепарации существенного влияния не оказывает.

Из сказанного следует, что при термическом воз­ действии на частицы минералов полупроводников и диэлектриков (барита, кварца, полевого шпата, кас­ ситерита, асбестсодержащих продуктов и др.) изме­ няются свойства поверхности частиц, что обусловли­ вает все поверхностные явления на границе раздела твердой и газообразной фаз (изменение концентра­ ции носителей электрического заряда; удаление по­ верхностных пленок влаги, что ведет к изменению электрических свойств минералов; увеличение под­ вижности носителей и другие явления); изменяется поверхностный заряд частицы, а следовательно, и си­ лы адгезии. 'Полученные качественные характеристи­ ки изменения, поверхностных свойств минералов при нагреве подтверждаются результатами исследований трибоадгезионной сепарации значительного числа об­

89

рабатываемых минералов. Так, средний выход удер­ живаемых частиц в зависимости от температуры для материалов крупностью 0—5 мм при нагреве их до 300° С, повышается в 1,5—2 раза (см. табл. 2), а для материалов крупностью 0—1 мм увеличивается более чем в 3 раза уже при температуре 150—200° С. Затем выход удерживаемых частиц той и другой крупности при нагреве их до более высокой температуры умень­ шается, так как в этом случае разница в проводимо­ сти меньше, чем при сепарации при более низких тем­ пературах.

При нагреве халькопирита и вольфрамита до 350° С и последующем их охлаждении существенной разницы в проводимости не наблюдается (исключе­ ние составляет вольфрамит крупностью —40 мкм). Результаты трибоадгезиоиной сепарации этих мине­ ралов оказались неэффективными. Имело место лишь незначительное разделение вольфрамита по крупно­ сти в ненагретом состоянии.

Приведенные соображения не объясняют полно­ стью механизм заряжания большого числа различ­ ных минералов, так как проводимость кристаллов од­ ного и того же вещества, как уже указывалось, мо­ жет изменяться от образца к образцу и не всегда быть характерной для одних и тех же минералов. Полученные нами данные зависимости электропровод­ ности минералов от температуры хорошо согласуются с результатами исследований [4, 35, 41].

При трибоадгезиоиной сепарации пернклаза уста­ новлено, что он при нагреве до 300° С практически не удерживается ни на одной из исследуемых подло­ жек (сталь марки Ст. 3, белая жесть, латунь, алю­ миний, медь). Однако после прогрева в муфельной печи в течение 1 ч при температуре 600° С и после­ дующей сепарации выход удерживаемой фракции до­ стигает 50% (за одну операцию).

Г. Б. Стогова (ИГД) установила, что при трибоадгезиониой сепарации сподумеиовых руд высокая эффективность их разделения по вещественному со­ ставу достигается после декрипитации руды при 850— 960° С (при этом сподумен из a-модификации пере­ ходит в ß-модификацию). Полученные результаты позволили рекомендовать трибоадгезиоиную сепара­

90

цию для промышленного внедрения при обогащении этих руд.

В работе [50]. показано, что при сепарации фос­ форитных и калийных руд достигается высокая эф­ фективность разделения по вещественному составу при нагреве до 400—450° С и последующем охлажде­ нии первых руд до 120—140° и вторых до 70—120° С (при интенсивном перемешивании).

Проведенные исследования позволяют рекомендо­ вать для повышения эффективности трибоадгезион­ ной сепарации кварца и полевого шпата нагрев их до 200°'С и охлаждение до 100—150° С, а для барита, низкосортного асбеста и касситерита соответственно до 200—250 и 80—100° С.

Сепарации магнетита, гематита, металлических порошков, горелых земель и других материалов так­ же должны предшествовать нагрев до 200—250° С и последующее охлаждение до 80—150° С. В этом ин­ тервале наблюдается наибольшая разность в прово­ димости нагретых и охлажденных материалов. Ох­ лаждение до температуры ниже 80° С не целесообраз­ но, так как начинается интенсивное поглощение по­ верхностью сепарируемых частиц влаги из окружаю­ щей среды.

Из сказанного следует, что при трибоадгезионной сепарации значительной части полупроводников или диэлектриков нагрев является основным фактором, регулирующим этот процесс. Высокие показатели разделения достигаются при предварительном нагре­ ве и последующем охлаждении сепарируемого мате­ риала.

5. ВЛИЯНИЕ РЕАГЕНТНОЙ ОБРАБОТКИ МАТЕРИАЛОВ НА ИХ СЕПАРАЦИЮ

Величину заряда частиц сепарируемых материа­ лов, а следовательно, и их адгезию к твердым по­ верхностям можно успешно регулировать изменением физико-химических свойств их поверхности.

Реагентная обработка материалов поверхностноактивными веществами, так же как и термическая обработка, открывает широкие возможности приме­ нения электрических методов сепарации для обога-

91