Электрическое обогащение полезных ископаемых, электрическая сепарация

Электрическое обогощение полезных ископаемых — отделение ценных компонентов от пустой породы, основанное на действии электрик, поля на их частицы, различающиеся электрофизическими свойствами. Для электрообогащения используются методы электросепарации.

Из них наиболее применимы методы, основанные на различии в электропроводности, в способности к приобретению электрических зарядов при контакте и трении и в диэлектрических проницаемости разделяемых минералов. Использование униполярной проводимости, пироэлектрической, пьезоэлектрической и других явлений может быть эффективно только в отдельных случаях.

Обогащение по электропроводности происходит успешно, если компоненты смеси минералов значительно отличаются по величине проводимости.

Характеристика возможности электрической сепарации минералов и пород по электропроводности (по Н. Ф. Олофинскому)

Хорошо отделяется 1-я и 2-я группы от 3-й. Несколько труднее отделяются члены 1-й группы от 2-й. Разделить же минералы 2-й группы от 3-й или одной и той же группы на основе использования только естественных различий в электропроводности практически невозможно.

В этом случае применяют специальную подготовку материалов для искусственного увеличения различий в их электропроводности. Наиболее распространенный способ подготовки — изменение поверхностной влажности минералов.

Основной фактор, определяющий полную электропроводность частиц непроводящих и полупроводящих минералов — их поверхностная электропроводность. Поскольку атмосферный воздух содержит значит, количество влаги, последняя, адсорбируясь на поверхности зерен, резко влияет на величину их электропроводности.

Регулируя количество адсорбированной влаги, можно управлять процессом электрической сепарации. При этом возможны три основных случая:

• собственные проводимости двух минералов в сухом воздухе различны (отличаются на два порядка или больше), но вследствие адсорбции влаги в воздухе нормальной влажности разница в электропроводностях исчезает;
• минералы обладают близкими собственными электропроводностями, но из-за неодинаковой степени гидрофобности их поверхностей во влажном воздухе появляется существ, разница в проводимостях;
• проводимости близки и не меняются при изменении влажности.

Электрическую сепарацию минеральной смеси в первом случае необходимо проводить в сухом воздухе или после предварительной сушки. При этом для поддержания постоянства поверхностной проводимости кратковременно нужна только сухость поверхности частиц, их же внутренняя влажность существ, значения не имеет.

Во втором случае необходимо увлажнение, обеспечивающее повышение электропроводности более гидрофильного минерала. Лучшие результаты получаются при выдерживании материала и при сепарации его в кондиционированной атмосфере при оптимальной влажности.

В третьем случае следует искусственно изменить степень гидрофобности одного из минералов (наиболее эффективно — путем реагентной обработки поверхностноактивными веществами).

Минералы можно обрабатывать селективно закрепляющимися на их поверхности органическими реагентами — гидрофобизаторами, неорганическими реагентами, способными сделать минеральную поверхность гидрофильной, и сочетанием этих реагентов (при этом неорганические реагенты могут играть роль регуляторов, влияющих на закрепление органических реагентов).

При подборе режима обработки поверхностноактивными реагентами целесообразно использовать богатый опыт флотации аналогичных минералов. Если разделяемая пара имеет близкие собственной электропроводности и нет возможности селективно изменить степень гидрофобности их поверхности путем обработки поверхностноактивными веществами, то в качестве методов подготовки можно использовать химическую или термическую обработку или облучение.

Первая заключается в образовании на поверхности минералов пленки нового вещества — продукта химической реакции. При подборе реагентов для химической обработки (жидких или газообразных) используют известные из аналитической химии или минералогии характерные для данных минералов реакции: например, для обработки кремнистых минералов — воздействие фтористым водородом, для подготовки сульфидов — процессы сульфидизации элементарной серой, обработку солями меди и т. д.

Часто встречается обратный случай, когда на поверхности минералов в процессе вторичных изменений появляются поверхностные пленки различного рода образований, которые перед сепарацией необходимо счищать. Очистка производится механическими методами (дезинтеграция, оттирка) или также химическим способом.

При термической обработке различие в электропроводности может быть достигнуто за счет неодинакового изменения проводимости минералов при нагревании, при восстановительном или окислительном обжиге и путем использования других эффектов.

Электропроводность некоторых минералов может быть изменена ультрафиолетовым, инфракрасным облучением, рентгеновскими или радиоактивными лучами (смотрите - Виды электромагнитного излучения).

Электрообогащение полезных ископаемых, основанное на способности минералов приобретать различные по знаку или величине электрические заряды при контакте или трении, обычно применяется для разделения минералов с полупроводящими или непроводящими свойствами.

Максимальная разница в величине зарядов разделяемых минералов достигается за счет подбора материала, с которым они контактируют, а также изменения характера движения минеральной смеси при зарядке (вибрация, интенсивное перетирание и раскалывание).

Электрические свойства поверхности минералов могут широко регулироваться описанными выше способами.

Подготовительными операциями, как правило, являются сушка материала, узкая классификация его по крупности и обеспыливание.

Для электрообогощения  материала крупностью менее 0,15 мм весьма перспективен процесс трибоадгезионной сепарации. 

Электрическая сепарация на основе различий в диэлектрической проницаемости минералов широко используется в практике минералогического анализа. 

Для электрической сепарации полезных ископаемых используются весьма разнообразные по типу и конструкции электрические сепараторы.

 Сепараторы для зернистых материалов:

• Коронный (барабанные, камерные, трубчатые, ленточные, конвейерные, пластинчатые);
• Электростатический (барабанные, камерные, ленточные, каскадные, пластинчатые);
• Комбинированные: коронно-электростатический, коронно-магнитный, трибоадгезионный (барабанные).

Сепараторы для пылевых материалов:

• Коронный (камерные с верхней и нижней подачей, трубчатые);
• Комбинированные: коронно-электростатический, коронно-магнитный, трибоадгезионный (камерные, дисковые, барабанные).

Выбор их определяется различием в электрофизических свойствах материалов, которые необходимо разделять крупностью их частиц, а также особенностями вещественного состава (форма частиц, удельный вес и т. д.).

Электрообогащение полезных ископаемых отличается экономичностью и высокой эффективностью процесса, поэтому оно находит все более широкое применение.

Главнейшие полезные ископаемые и материалы, обрабатывающиеся с помощью электрических методов обогащения:

• Шлихи и комплексные концентраты россыпных и рудных месторождений — селективная доводка шлихов и комплексных концентратов, содержащих золото, платину, касситерит, вольфрамит, монацит, циркон, рутил и другие ценные компоненты;
• Алмазосодержащие руды — обогащение руд и первичных концентратов, доводка коллективных концентратов, регенерация алмазосодержащих отходов;
• Титаномагнетитовые руды — обогащение руд, промпродуктов и отходов;
• Железные руды — обогащение магнетитовых и других типов руд, получения концентратов глубокого обогащения, обеспыливание и классификация различных промышленных продуктов;
• Марганцовые и хромитовые руды — обогащение руд, промышленных продуктов и отходов обогатительных фабрик, обеспыливание и классификация различных продуктов;
• Оловянные и вольфрамовые руды — обогащение руд, доводка некондиционных продуктов;
• Литиевые руды — богащение сподуменовых, цинвальдитовых и лепидолитовых руд;
• Графит — обогащение руд, доводка и классификация некондиционных концентратов;
• Асбест — обогащение руд, промышленных продуктов и отходов обогатительных фабрик, обеспыливание и классификация продуктов;
• Керамическое сырье — обогащение, классификация и обеспыливание полевошпатовых и кварцевых пород;
• Каолин, тальк — обогащение и выделение тонкодисперсных фракций;
• Соли — обогащение, классификация;
• Фосфориты — обогащение, классификация;
• Каменный уголь — обогащение, классификация и обеспыливание мелких классов.