Сепарация в поле коронного разряда

При сепарации в поле коронного разряда осуществляется разделение частиц в основном по электрической проводимости и по крупности. При этом способе исходный материал делится на проводники, полупроводники и диэлектрики или на грубозернистую и тонкозернистую фракции. Коронный способ сепарации применяется для обогащения, классификации и обеспыливания полезных ископаемых и других продуктов.

Общим для этих процессов является использование поля коронного разряда для сообщения зарядов разделяемым компонентам. Поле коронного разряда является весьма неоднородным. Если подвести напряжение к игольчатому и плоскому электроду, то перед искровым разрядом возникнет коронный разряд. Коронный разряд (корона) быстрее образуется у электрода с меньшим радиусом кривизны (проволока, иглы и др.), поэтому этот электрод называют коронирующим (КЭ).

Начальная напряжённость поля E_K (В/м) системы провод-плоскость зависит от радиуса провода КЭ и относительной плотности воздуха (при давлении 100 кПа и температуре 25 °С, r_В =1,23 кг/м3) и определяется но эмпирической формуле Пике

(3.1)

где r_Э – радиус коронирующего электрода, мм. Напряжение зажигания короны U_K, В

U_K = E_K r_Э ln(2 h / r_Э), (3.2)

где h – расстояние между проводом и плоскостью, м.

Коронный разряд – это незавершённый пробой воздушного промежутка. Для коронного разряда характерна ионизация воздуха только у коронирующего электрода. При ионизации воздуха ионы противоположного знака с коронирующим электродом движутся к нему и отдают свой заряд. Ионы одинакового знака с коронирующим электродом движутся к противоположному электроду с большим радиусом кривизны и осаждаются на нём, заряжая частицы, находящиеся в межэлектродном пространстве. Электрод с большим радиусом кривизны называется осадительным.

В зависимости от полярности приложенного напряжения выделяют положительную и отрицательную короны. Положительная корона представляет собой бледно-голубое свечение газа вокруг коронирующего электрода. Отрицательная корона проявляется в виде отдельных светящихся точек.

Пробивное напряжение между электродами при отрицательной короне существенно выше, чем при положительной. Поэтому в практике применения коронного способа разделения применяют отрицательную корону.

Коронные сепараторы бывают пластинчатые, барабанные, камерные, ленточные и трубчатые. Наибольшее распространение получили камерные и барабанные сепараторы. Электрические фильтры, применяющиеся для обеспыливания воздуха, по своей сути являются коронными сепараторами.

Конструкции барабанного коронно-электростатического и камерного коронного сепараторов приведены на рис. 3.3.

Барабанный коронно-электростатический сепаратор (см. рис. 3.3, а) состоит из питателя 1, изолированного коронирующего электрода 2, вращающегося заземлённого барабана-электрода 3, источника высокого напряжения 4, корпуса 5, щетки 6 для очистки барабана, шиберов 7 для регулирования качества и количества продуктов разделения и отклоняющего изолированного электрода 8.

Исходный материал с помощью питателя равномерным слоем подаётся на вращающийся барабан-электрод, который транспортирует материал в межэлектродное пространство. Отрицательные ионы воздуха движутся от коронирующего отрицательного электрода к противоположному положительному электроду-барабану и заряжают все частицы исходного материала (и проводники, и непроводники) отрицательным зарядом, величина которого (удельная) обратно пропорционально зависит от крупности и плотности частиц.

В дальнейшем, при выходе частиц из межэлектродного пространства, осуществляется их селективная разрядка на барабане-электроде. Частицы-диэлектрики будут разряжаться на барабане очень медленно и притянутся к нему («-» к «+»), Для очистки барабана от частиц-непроводников применяется вращающаяся щётка.

Рис. 3.3. Схемы коронных сепараторов: а – барабанный коронно-электроста­ти­ческий; б – камерный

1 – бункер-питатель; 2 – коронирующий электрод; 3 – осадительный электрод; 4 – источник высокого напряжения; 5 – корпус; 6 – щётка; 7 – шибер; 8 – отклоняющий электрод.

п – проводники; нп – непроводники; пп – промежуточный продукт; г – грубозернистая фракция; т – тонкозернистая фракция.

Частицы-проводники очень быстро разрядятся на заземлённом барабане и также очень быстро получат от барабана положительный заряд и оттолкнутся от барабана («+» от «+»). Для большего отклонения частиц-проводников часто применяют отклоняющий электрод, к которому при движении стремятся притянуться частицы-проводники. Частицы с промежуточными электрическими свойствами попадают в приёмник промпродуктовой фракции.

При наличии дополнительного отклоняющего электрода барабанный сепаратор называется коронно-электростатическим, при отсутствии отклоняющего электрода – коронным.

В барабанном коронном (коронно-электростатическом) сепараторе осуществляется разделение частиц по электрической проводимости. Повышенная влажность исходного материала нивелирует электрические свойства разделяемых минералов, поэтому для исключения этого явления барабаны сепараторов часто подогревают с помощью теплоэлектронагревателей.

Камерный коронный сепаратор (см. рис. 3.3, б) состоит из питателя 1, изолированного отрицательного коронирующего электрода 2 и заземлённого положительного осадительного 3 электродов, источника высокого напряжения 4, корпуса 5 и шибера 7 для регулирования качества и количества продуктов разделения.

Камера сепаратора образована коронирующим и осадительным электродами, выполненными в виде рамок. В рамке коронирующего электрода монтируется ряд проволок небольшого диаметра или трубок со вставленными в них лезвиями. В рамке осадительного электрода наклонно установлены проводящие пластины (жалюзи).

В камерных сепараторах осуществляется разделение по крупности (обеспыливание и классификация) однородных по составу продуктов. Исходный продукт с помощью питателя подаётся в камеру сепаратора. Частицы материала, двигаясь под действием гравитационных сил мимо коронирующего электрода, получают от него отрицательный заряд. Более крупные частицы получают небольшой по величине удельный заряд (отнесённый к единице массы), практически не изменяют своей траектории движения и попадают в приёмник для грубозернистой фракции. Более мелкие частицы получают высокий удельный заряд и отталкиваются от коронирующего электрода («-» от
«-») и стремятся притянуться к осадительному электроду («-» к «+»). В результате этого мелкие частицы изменяют свою траекторию движения и попадают в приёмник для тонкозернистой фракции. Часть мелких частиц проходят между отверстиями наклонно установленных пластин осадительного электрода и также попадают в приёмник для тонкозернистой фракции.

Дата добавления: 2015-07-10