книги из ГПНТБ / Олофинский Н.Ф. Трибоадгезионная сепарация

стояние весьма перспективного трибоадгезионного метода сепарации, уже нашедшего применение во многих отраслях промышленности Советского Союза.

До сих пор широкое использование трибоадгези­ онных сепараторов сдерживалось отсутствием необ­ ходимой информации об их работе и неналаженно­ стью выпуска, затрудняющих включение указанных машин в технологические схемы многих проектируе­ мых предприятий.

Основы теории трибоадгезионного метода сепара­ ции, разработанные авторами, докладывались на Международных симпозиумах и на X Международ­ ном конгрессе по обогащению полезных ископаемых

[1, 66—68].

4

В В Е Д Е Н И Е

Известно, что получение однородных тонкодис­ персных фракций сопряжено с большими трудностя­ ми и не всегда возможно с помощью существующих методов (грохочение, воздушная и гидравлическая классификация, седиментация и др.). При этом часто не обеспечиваются требуемое качество продуктов и производительность сепараторов. В ряде случаев по­ лучать тонкодисперсные материалы необходимо толь­ ко сухими методами.

Предъявляемые сейчас требования к товарным редкометальным и другим концентратам и продуктам предусматривают доведение их до высоких кондиций, классификацию по насыпной массе, размерам и фор­ ме частиц, а также обеспыливание многих полезных ископаемых и материалов. Особую важность получе­ ние однородных тонкодисперсных фракций приобре­ тает в связи с развитием порошковой металлургии, использованием тонкодисперсных материалов в ме­ таллургической, химической, электротехнической, ке­ рамической, строительной и в других отраслях про­ мышленности.

Для этих целей возможно применение электриче­ ских методов сепарации [1—4], могущих частично удовлетворить возросшую потребность страны в тон­ кодисперсных материалах. Однако при использова­ нии, например, электрических коронных барабанных сепараторов [1] выявилось, что на эффективность процесса разделения, наряду с другими факторами, большое влияние оказывает молекулярное сцепление частиц мельче 30 мкм с поверхностью барабана.

Благодаря адгезии (прилипанию) такие частицы,

5

независимо от их физических свойств, прочно удер­ живаются на поверхности барабана, в связи с чем ухудшается процесс электросепарации, так как на­ рушается нормальное для подобных аппаратов взаи­ модействие между механическими и электрическими силами.

При наличии в исходном материале значительно­ го количества тонких частиц процесс сепарации про­ текает неудовлетворительно, так как с уменьшением размеров частиц усиливается их адгезия и частицы, подобно смачивающим жидкостям, прочно покрывают рабочую поверхность барабана сепаратора.

Рассев на ситах материалов с большим содержа­ нием абразивных частиц или материалов, представ­ ленными металлическими порошками и продуктами, имеющими значительную плотность, приводит к бы­ строму износу сеток, повышенному распылению тон­ ких фракций, загрязнению производственных поме­ щений, снижению эффективности процесса.

При рассеве порошков с большими диэлектриче­ скими проницаемостями вследствие возникновения значительных трибоэлектрических зарядов образуют­ ся устойчивые конгломераты частиц, налипающих на поверхности сеток и затрудняющих рассев.

До последнего времени наша промышленность не располагала достаточно эффективными методами, обеспечивающими получение разнообразных тонко­ дисперсных материалов.

Предложением использовать силы адгезии для сепарации тонкоизмельченных сыпучих материалов положено начало создания нового, весьма эффектив­ ного трибоадгезионного метода сепарации, лишенного многих недостатков, присущих существующим мето­ дам [1].

Трибоадгезионный метод сепарации основан на использовании достижений науки в области поверх­ ностных явлений твердых тел (1], обусловливающих возникновение сил адгезии их к твердым поверхно­ стям, а также влияние зарядов трения частиц и сил молекулярного сцепления на разделение тонкоизмель­ ченных материалов по вещественному составу и круп­ ности. Воздействием на силы адгезии обеспечивается

6

возможность широкого применения этого метода в обогатительной практике [5—11].

Анализ факторов, влияющих на адгезию порош­ ков к твердым поверхностям, позволил определить направления исследований трибоадгезионной сепара­ ции, обеспечивающие эффективное использование особенностей адгезионного взаимодействия. Главное внимание при этом было обращено на изыскание пу­ тей воздействия на молекулярные и электрические со­ ставляющие сил адгезии.

Молекулярные составляющие силы адгезии про­ являются до непосредственного контакта частиц и в основном зависят от их размеров и площади истин­ ного контакта. Меняя один из этих факторов (путем модификации поверхности, изменения размеров ча­ стиц, шероховатости поверхности и др.), можно'регу­ лировать величину молекулярных сил.

Изменение силы адгезии только за счет молеку­ лярной составляющей имеет ограниченное примене­ ние. Более эффективно изменять электрическую со­ ставляющую силы адгезии (в основном силу зеркаль­ ного отображения). Достигается это регулированием степени электризации сепарируемых частиц (измене­ нием их электропроводности или диэлектрической проницаемости) и величины контактного потенциала (изменением концентрации носителей тока при на­ греве, ионизирующим излучением, реагентной обра­ боткой и другими способами внешнего физико-хими­ ческого воздействия).

Изменяя величину заряда частиц порошков, а сле­ довательно, и электрическую составляющую силы адгезии, можно успешно применять трибоадгезионный метод обогащения для разделения порошкообразных материалов по крупности и вещественному составу.

Проведенными исследованиями доказано, что на трибоадгезиоиных сепараторах ИГДАН эффективно обеспыливаются, классифицируются и обогащаются различные материалы jcpym-юстъю до 8 мм. Из них выделяются не только тонкодисперсиые и мелкие, но и крупные фракции (благодаря соответствующему устройству сепаратора). В ряде случаев отдельные материалы обрабатываются на этих сепараторах луч­ ше, чем па коронных камерных.

І

Работа трибоадгезионных сепараторов не сопро­ вождается потерей тонкодисперсных частиц (имею­ щей место при рассеве на ситах и др.) и пылеобразованием.

Эти сепараторы, являющиеся перспективными обо­ гатительными аппаратами, отличаются простотой уст­ ройства и эксплуатации, повышенной (по сравнению, например, с барабанными грохотами) производитель­ ностью, экономичностью, гибкостью регулировки, не­ большими габаритами и др.

С помощью трибоадгезионной сепарации можно обогащать фюзеновые угли, регулируя в них содер­ жание фюзена (концентрирующегося в пылевидной фракции), избыточные количества которого ухудшают спекаемость и коксуемость углей некоторых место­ рождений и делают их непригодными для гидриро­ вания.

Трибоадгезионные сепараторы пригодны для под­ готовки к коксованию петрографически неоднород­ ных углей путем бесситового рассева их после изби­ рательного дробления. Трнбоадгезионная сепарация самостоятельно или в комбинации с другими спосо­ бами может применяться при рассортировке мелких фракций коксующихся и энергетических углей, спо­ собствующей лучшему и более полному их использо­ ванию, а также при получении угольной пыли для га­ зовых турбин и др.

В отдельных случаях с помощью трибоадгезион­ ных сепараторов можно эффективно разделять тон­ кодисперсные материалы по вещественному составу, например, железосодержащие продукты, низкосорт­ ные асбестосодержащие продукты и др. Большой практический интерес представляет возможность по­ лучать этим способом из тонкозернистых железистых кварцитов высококачественные концентраты и бед­ ные хвосты, а из товарных концентратов различных ГОКов — высококачественный и доменный железный концентрат. При разделении низкосортных асбест­ содержащих продуктов содержание асбестового во­ локна увеличивается до 90% (в исходном 30%), что позволяет получать пыль и практически чистый ас­ бест. Можно извлекать асбест также из руд и асбестосодержащих отходов (с попутным выделением

8