Тарельчатые грануляторы

2. Для получения гранулята, близкого по составу к монодисперсному, используют тарельчатые (дисковые) грануляторы окатывания, обеспечивающие возможность достаточно лёгкого управления процессом.

Существует много конструкций тарельчатых грануляторов, различающихся размерами, наличием или отсутствием, а также формой и расположением отдельных конструктивных элементов. Обычно применяют тарелки (чашки, диски) диаметром 1-6 м, с высотой борта до 0,6 м.

Связь производительности гранулятора Q, в т/ч, с диаметром D тарелки, в м, в общем виде выражается зависимостью:

Q = KD² (11)

где К – коэффициент грануляции, значение которого может быть найдено

в специальной литературе (для летучей золы, например, К = 0,4-0,55).

Необходимый размер тарелки гранулятора целесообразно оценивать по удельной производительности q, которая обычно находится в пределах 0,77-0,91 т/(м² ∙ ч):

(12)

Тарельчатые грануляторы экономичнее барабанных, более компактны и требуют меньших капитальных вложений. Их недостатком является высокая чувствительность к содержанию жидкой фазы в обрабатываемом материале и, как следствие, узкие пределы рабочих режимов. На практике используют грануляторы производительностью до 125 т/ч.

3. Гранулирование порошков прессованием характеризуется промежуточной стадией упругопластического сжатия (пластикации) их частиц, происходящего под действием давления и нагрева (иногда при перемешивании) при этом образуется коагулянтная структура, способная к быстрому переходу в кристаллизационную. Давление начала процесса прессового гранулирования определяется пределом текучести наименее прочного компонента перерабатываемого порошка. Прессовое гранулирование проводят в валковых и таблеточных машинах различной конструкции, червячных и ленточных прессах, дисковых экструдерах и некоторых других механизмах с получением агломератов различной формы и размеров.

3.1. Валковые (вальцовые) грануляторы снабжают прессующими элементами с рабочей поверхностью различного профиля. Это позволяет получать спрессованный материал в виде отдельных кусков (обычно с поперечником до 30 мм), прутков, плиток, полос. Эти механизмы часто совмещают с дробилками (обычно также валкового типа), обеспечивающими получение из спрессованных полупродуктов гранул заданных размеров. Производительность валковых грануляторов различна, обычно в пределах 5-100 т/ч.

3.2. Принцип действия таблетирующих машин основан на прессовании дозируемых в матричные каналы порошков пуансонами. Их применяют в технологии производства из промышленных отходов (или их компонентов) некоторых адсорбентов, катализаторов, витаминных, лечебных препаратов из порошковых материалов. Приготовляемые таблетки характеризуются разнообразной формой: цилиндры, сферы, полусферы, диски, кольца с поперечником 6-12 мм. Производительность таблеточных машин составляет от 3 до 96 тыс. таблеток в час.

3.3. Принципы прессового гранулирования порошков и паст реализуют в червячных прессах (экструдерах) различной конструкции, рабочими элементами которых являются червяки (шнеки) или валки, пластицирующие перерабатываемый материал и продавливающие его через перфорированную решётку (фильерную головку). На выходе из фильерной головки сформованные жгуты либо ломаются под действием собственной тяжести, либо их режут (рубят) ножом на соответствующие мерные длины до или после охлаждения.

3.4. Отдельную группу грануляторов представляют аппараты гранулирования порошков в дисперсных потоках. Процесс основан на столкновениях частиц порошка или порошка и жидкой фазы в турбулентном потоке циркулирующего в аппарате или проходящего через него воздуха или газа. Турбулентный контакт частиц гранулируемых материалов и потоков сплошной фазы может обеспечиваться в струйных грануляторах, грануляторах кипящего слоя. Можно гранулировать при воздействии на частицы вибрационных (грануляторы виброкипящего слоя) или других механических возмущений. К этой группе процессов гранулирования могут быть отнесены также различные процессы распылительной сушки суспензии и растворов.

3.5. Гранулирование расплавов индивидуальных солей ограничено в практике рекуперации твёрдых отходов. Гранулирование силикатных расплавов широко используется при переработке шлаков в чёрной и цветной металлургии, электротермического производства фосфора. Соответствующие приёмы гранулирования и механизмы этих процессов охарактеризованы ниже.

Способность гранулируемых материалов к уплотнению и формованию характеризуют значениями коэффициентов их гранулируемости К₁ и К₂:

, , (13)

где γ и γ₀ – текущая и исходная плотность гранулируемого материала т/м³;

σ – предел прочности гранул при сжатии, Па;

ρ_пл – давление уплотнения, соответствующее началу упругопластической

деформации, Па.

Величины К₁ и К₂ позволяют обоснованно рекомендовать соответствующий метод гранулирования для данного материала: чем больше значения К₁ и К₂, тем меньшими усилиями обеспечивается заданная степень уплотнения материала.

Технологические схемы грануляционных установок различаются в основном отсутствием или использованием ретурных потоков. Кратность последних (отношение массы возврата к массе выводимого готового продукта) может меняться в пределах 0,5-1,5 и определяется в основном влагосодержанием гранулируемых материалов и выходом мелких фракций. Кратность грануляции существенно влияет на экономику процесса гранулирования. Некоторые типовые схемы гранулирования представлены на рисунке 5.

1 – грохот; 2 – дробилка; 3 – охладитель; 4 – сушилка; 5 – опудриватель; БГ – барабанный гранулятор; ТГ – тарельчатый гранулятор; ШГ – шнековый гранулятор; БШГ – башенный гранулятор; ГКС – гранулятор кипящего слоя; БГР – барабанный гранулятор; ВГ – валковый гранулятор; Р – раствор или суспензия; С – порошкообразный материал; М – мелкая фракция грохочения; Пр - продукт

Рисунок 5 – Типовые схемы (а-в) гранулирования порошковых материалов

Брикетирование применяют в практике утилизации твёрдых отходов для придания отходам компактности, обеспечивающей лучшие условия транспортирования, хранения и переработки. Кроме того, брикетирование может быть специальной операцией по изготовлению товарной продукции. Брикетирование дисперсных материалов проводят без связующего при давлениях прессования, превышающих 80 МПа, и с добавками связующих при давлениях, обычно ограниченных 15-25 МПа. На процесс брикетирования дисперсных материалов существенное влияние оказывает состав, влажность и крупность материала, температура, удельное давление и продолжительность прессования. Чем выше влажность материала, тем ниже давление прессования. Перед брикетированием материал обычно подвергают грохочению (классификации), дроблению (при необходимости), сушке, охлаждению и другим подготовительным операциям.

В практике брикетирования твёрдых отходов используют различные прессовые механизмы: штемпельные (100-200 МПа), вальцевые и кольцевые (≈200 МПа).

Высокотемпературная агломерация. Этот метод используют при переработке пыли, окалины, шламов и мелочи рудного сырья в металлургических производствах, пиритных огарков и других дисперсных железосодержащих отходов. Для проведения агломерации на основе таких ВМР приготовляют шихту, включающую твёрдое топливо (коксовая мелочь 6-7 % по массе) и другие компоненты (концентрат, руда, флюсы). Усреднённую и увлажнённую до 5-8 % шихту размещают в виде слоя определённой высоты, обеспечивающей оптимальную газопроницаемость шихты, на решётки движущихся обжиговых тележек (паллет) агломерационной машины. Слой возвратного агломерата крупностью 12-18 мм предотвращает спекание шихты с материалом тележек и прогар решёток. Воспламенение и нагрев шихты обеспечивают просасыванием через её слой продуктов сжигания газообразного или жидкого топлива и воздуха. Процесс спекания минеральных компонентов шихты идёт при горении твёрдого топлива (1100-1600 °С). Агломерационные газы удаляют под разрежением 7-10 КПа.

Спечённый агломерат дробят до крупности 100-150 мм в валковых зубчатых дробилках. Продукт дробления подвергают грохочению и последующему охлаждению. Просев грохочения, представляющий собой фракцию 8 мм, выход которой составляет 30-35 %, возвращают на агломерацию. В практике высокотемпературной агломерации распространены конвейерные машины с верхним зажиганием шихты производительностью 400-500 т/ч. Их недостатком является получение больших объёмов разбавленных по загрязняющим компонентам (CO, SO₂, NO_х) агломерационных газов. Агломашины с нижним зажиганием позволяют в значительной степени избежать этого недостатка.

Термическая обработка. При утилизации и переработке твёрдых отходов используют различные методы термической обработки, как исходных твёрдых материалов, так и получаемых на их основе продуктов. Эти методы включают различные приёмы пиролиза (например, отходов пластмасс, древесины, резиновых технических изделий, шламов нефтепереработки), переплава (например, отвальных металлургических шлаков, отходов термопластов, металлолома), обжига (например, некоторых шлаков цветной металлургии, пиритных огарков, ряда железосодержащих шламов и пылей) и огневого обезвреживания (сжигания) многих видов твёрдых отходов на органической основе.

Смешение порошкообразных и пастообразных материалов. Этот метод широко используют в практике переработки твёрдых отходов для усреднения состава дисперсных отходов, приготовления на их основе многокомпонентных смесей шихтовых материалов и получения различных масс, обеспечивающих возможность переработки ВМР в товарные продукты.

Существующие смесительные механизмы периодического и непрерывного действия основаны на использовании механических, гравитационных и пневматических способов взаимного перемещения частиц обрабатываемых материалов и характеризуются большим разнообразием конструкций.

Среди смесителей периодического действия наиболее распространёнными являются барабанные, бегунковые, пневматические, циркуляционные и червячно-лопастные.

К числу аппаратов непрерывного действия принадлежат барабанные, вибрационные, гравитационные, лопастные, центробежные и червячно-лопастные смесители. Процессы смешения могут быть охарактеризованы степенью однородности (коэффициентом неоднородности), интенсивностью и эффективностью.

Степень однородности смешения i характеризует взаимное распределение веществ в результате реализации процесса:

i = (C₁ + C₂ +…+ C_n) / n (14)

где С₁, С₂, …, С_n – относительные концентрации одного из веществ в пробах,

вычисляемые по отношениям:

, (15)

где E_i > E₀ – объёмные доли этого вещества в i-той пробе в аппарате.

Интенсивность смешения, выражаемая скоростью изменения степени смешения, наиболее точно оценивается отношением мощности N, затрачиваемой на перемешивание, к единице объёма V смеси:

(16)

Эффективность процесса может быть оценена количеством энергии, необходимой для достижения заданной величины i.

Обогащение. В практике рекуперации твёрдых отходов промышленности (особенно минеральных, содержащих соединения чёрных и цветных металлов, фрагментов деталей вышедшей из строя радиоэлектронной аппаратуры и других изделий на основе металлов и сплавов, некоторых топливных зол, смесей пластмасс, шлаков цветной металлургии и ряда других ВМР) используют методы обогащения перерабатываемых материалов, подразделяемые на гравитационные, магнитные, электрические, флотационные и специальные.

Гравитационные методы. Эти методы обогащения основаны на различии в скорости падения в жидкой или воздушной среде частиц различного размера и плотности. Они объединяют обогащение отсадкой, в тяжёлых суспензиях, в перемещающихся по наклонным поверхностям потоков, а также промывку.

Отсадка. Отсадка представляет собой процесс разделения минеральных зёрен по плотности под действием переменных по направлению вертикальных струй воды или воздуха, проходящих через решето отсадочной машины.

Отсадке подвергают предварительно очищенные от шлама широко- или узкоклассифицированные материалы оптимальной крупности для нерудных – 0,5-100 мм, а для рудных материалов – 0,2-40 мм. При отсадке крупного материала находящийся на решете слой толщиной в 5-10 диаметров наибольших частиц в подаваемом на переработку материале (питании) называют постелью.

При отсадке мелкого материала (до 3-5 мм) на решете укладывают искусственную постель из крупных тяжёлых частиц, размер которых в 3-4 раза превышает размер наиболее крупных частиц питания. В процессе отсадки материал расслаивается: в нижнем слое концентрируются тяжёлые частицы, в самом верхнем – лёгкие мелкие. Получаемые слои разгружают раздельно.

Отсадочные машины различаются способом создания пульсации (движением диафрагмы, поршня, решета, пульсирующей подачей сжатого воздуха), типоразмерами, конструктивными особенностями, числом фракций выделяемых продуктов.

Их производительность, в т/ч, как транспортных механизмов может быть определена по формуле:

, (17)

где γ_ср – средняя насыпная плотность материала постели, т/м³;

В – ширина отсадочного отделения, м;

Н – высота отсадочной постели, м;

υ_τ – средняя скорость продольного перемещения материала в машине, м/с.

Время τ пребывания материала в отсадочной машине (время отсадки, обычно составляющее на практике 50-180 с) связано с содержанием рассматриваемых частиц в материале питания F_и и в выделившемся их слое F_в следующим выражением:

τ = ln [F_и / (F_и – F_в)] / K, (18)

где К – коэффициент пропорциональности, характеризующий удельную

скорость разделения, с^-1 (обычно находится в пределах 0,01-0,05 с^-1).

Так как в первом приложении:

(19)

где L – длина отсадочной машины, м, то производительность, в т/ч, будет:

Q = 3600 γ_срBHLK /ln [F_и / (F_и – F_в)] (20)

или

Q = 3600 γ_срBHLK / ln (1 – F_в / F_и) (21)

где отношение F_в / F_и характеризует извлечение выделившейся фракции в свой продукт, а выражение 1 - F_в / F_и представляет погрешность извлечения, измеряемую содержанием данной фракции в «чужих» продуктах.

Схема технологического комплекса отсадки представлена на рисунке 6.

1 – отсадочная машина; 2- элеваторы; 3 – бак оборотной воды; 4 - воздуходувка; 5 – зумпф оборотной воды; 6 - насос

Рисунок 6 – Технологический комплекс отсадки

Обогащение в тяжёлых суспензиях и жидкостях. Этот процесс заключается в разделении материалов по плотности в гравитационном или центробежном поле в суспензии или жидкости, плотность которой является промежуточной между плотностями разделяемых частиц.

Тяжёлые суспензии - это взвешенные в воде тонкодисперсные частицы тяжёлых минералов или магнитных сплавов – утяжелителей, в качестве которых используют ферросилиций, пирит, пирротин, магнетитовый и гематитовый концентраты и другие материалы крупностью до 0,16 мм. В качестве тяжёлых жидкостей используют растворы хлоридов кальция и цинка, тетрахлорида углерода, тетрабромэтана, хлорного олова и других соединений.

Плотность суспензий, в г/см³, определяют по формуле:

, (22)

где С – объёмная концентрация утяжелителя, в долях единицы;

δ_у – плотность утяжелителя, г/м³.

Масса утяжелителя (в кг) в данном объёме суспензии составляет:

M_y = Vδ_y (δ_c – 1)(δ_y – 1), (23)

где V – объём суспензии, дм³;

δ_y и δ_c – плотность утяжелителя и суспензии, г/см³.

Обогащение в потоках на наклонных поверхностях. Эти процессы включают обогащение на концентрационных столах, а также в струйных сепараторах, шлюзах и подшлюзках, в винтовых сепараторах и шлюзах.

1 Обогащение на концентрационных столах характеризуется разделением минеральных частиц по плотности в тонком слое воды, текущей по наклонной плоскости стола, совершающего возвратно-поступательные горизонтальные движения перпендикулярно направлению движения воды.

Столы бывают трапециевидной и прямоугольной формы. На части поверхности дек в продольном направлении закрепляют параллельно располагаемые рифли (планки переменной высоты и длины), длина которых увеличивается от верхнего к нижнему краю стола – краю разгрузки лёгких продуктов. Пульпу разделяемого материала подают в верхний угол поверхности стола (деки). Питание деки смывной водой ведут с её верхнего края, ниже места ввода пульпы. Частицы разделяемого материала большей плотности оседают в межрифлёных пространствах и под действием колебаний наклонной деки продвигаются вдоль рифлей, достигая нерифленой части деки, где образуют веер частиц различной плотности, удаляемых раздельно. Неоседающие частицы меньшей плотности переносятся смывным потоком через рифли; их в виде раздельных продуктов отводят с поверхности концентрационного стола. Роль и место концентрации на столах в технологии рекуперации твёрдых отходов представлена схемой для обезжелезивания кварцевого песка в процессе производства хрусталя:

КВАРЦЕВЫЙ ПЕСОК → ДРОБИЛКА → ШАРОВАЯ МЕЛЬНИЦА → КОНЦЕНТРАЦИОННЫЙ СТОЛ → МАГНИТНЫЙ СЕПАРАТОР → ПРОДУКТ

Последовательные операции отделения от песчинок примесей оксидов железа в шаровой мельнице, их отмывки на деке концентрационного стола и магнитной доочистке обеспечивают остаточное содержание железа в продукте менее (10-12) ∙ 10^-3 %.

2 Обогащение на винтовых сепараторах и шлюзах происходит в потоке пульпы разделяемых материалов, подаваемом в верхнюю часть наклонного желоба (содержание твёрдого в пульпе 6-40 %).

2.1 Винтовые сепараторы – это неподвижные вертикальные винтообразные желоба (число витков 4-6) с поверхностью специального профиля. Тяжёлые частицы пульпы сосредотачиваются в желобе ближе к вертикальной оси его витков и разгружаются посредством отсекателей в соответствующие приёмники.

Легкие частицы концентрируются у периферийной части желоба винтового сепаратора и разгружаются в нижней части сепаратора. Желоб имеет угол наклона к горизонту, характеризуемый величиной относительного шага винта (отношением шага к диаметру), находящейся в пределах 0,4-0,6.

При максимальной крупности частиц обогащаемых материалов 0,2-8 мм и плотности извлекаемых материалов 6-7,5 г/см³ средняя производительность винтовых сепараторов диаметром 0,5-1,2 м находится в пределах 0,3-12 т/ч. Обогащение предварительно классифицированных и обесшламленных материалов характеризуется лучшими показателями.

2.2 Разновидностью винтовых сепараторов являются винтовые шлюзы, характеризующиеся более широкими желобами и меньшими наклонами днищ желобов.

3 Струйные сепараторы снабжены суживающимся к нижнему концу и устанавливаемым под углом 15-20 ° желобом или конусом. Пульпу (содержание твёрдого 50-60 %) загружают в верхнюю часть желоба. Сокращение расстояния между стенками желоба от загрузочного конца к разгрузочному приводит к увеличению высоты потока в 3-5 раз. При этом частицы большей плотности концентрируются в нижних слоях потока, а меньшей плотности сосредотачиваются в верхних его слоях. Раздельные потоки частиц поступают в отдельные приёмники. Производительность этих аппаратов определяется крупностью и минеральным составом обрабатываемого материала. Их можно использовать для классификации (например, строительного песка).

4 Шлюзы характеризуются наличием наклонных (3-15 °) лотков с укреплёнными на их дне трафаретами (бруски, уголки, профилированные коврики, панцирные сетки, ткань) для задержания тяжёлых частиц подаваемой в верхнюю часть лотка пульпы перерабатываемого материала. Эти аппараты могут быть неподвижными и подвижными, глубокого и мелкого заполнения. Аппараты мелкого заполнения называют подшлюзками. Легкие частицы пульпы уносятся потоком через трафареты, частицы большей плотности оседают в межтрафаретных пространствах, после заполнения которых при прекращённой подаче пульпы производят их промывку водой с последующим смывом концентрата в приёмник.

Необходимую для заданной объёмной производительности ширину шлюза, в м, определяют по выражению:

В = Q / (υh), (24)

где Q – расход пульпы, м³/с;

υ – скорость потока пульпы, м/с;

h – высота потока, м.

Расход пульпы определяют по уравнению:

, (25)

где q – расход твёрдого в питании, т/с;

δ – плотность твёрдого, т/м³;

R – разжижение пульпы (отношение Ж/Т по массе).

Ширина шлюзов обычно составляет 0,5-1,5 м, длина 6-20 м. Пример технологического комплекса обогащения на шлюзах представлен на рисунке 7.

1 – шлюз; 2 - привод; 3 – бак питания; 4,7 - насосы; 5 – зумпф питания; 6 – зумпф концентрата; 8 – зумпф смывной воды

Рисунок 7 – Технологический комплекс обогащения на шлюзах

Помимо гравитационных методов обогащения в практике переработки твёрдых отходов используют методы, называемые инерционными, которые основаны на различии плотностей компонентов обрабатываемых материалов, а также их упругостей и коэффициента трения

Промывка. Для разрушения и удаления глинистых, песчаных и других минеральных и органических примесей твёрдых отходов часто используют процессы промывки (отмывки). Его проводят в промывочных машинах разнообразной конструкции (гидромониторы, барабанные грохоты, бутары, вращающиеся скрубберы, корытные мойки, аппараты автоклавного типа и др.). В качестве промывочного агента наиболее часто используют воду (в ряде случаев с добавками ПАВ), иногда применяют острый пар и различные органические растворители.

Флотация. В практике переработки отдельных видов твёрдых отходов (некоторых шламов, металлургических шлаков, рудных и нерудных компонентов отвалов и т.п.) применяют метод обогащения флотацией. Крупность флотируемых материалов обычно не превышает 0,5 мм. Наиболее распространенной является пенная флотация с использованием механических и пневмомеханических машин. Плёночная флотация и масляная флотация ввиду низкой производительности и дороговизны используются ограниченно.

Магнитные методы. Магнитное обогащение используют для отделения парамагнитных (слабомагнитных) и ферромагнитных (сильномагнитных) компонентов (веществ с удельной магнитной восприимчивостью χ выше 10⁷м³/кг) смесей твёрдых материалов от их диамагнитных (немагнитных) составляющих. Сильномагнитными свойствами обладают магнетит (FeO ∙ Fe₂O₃), маггелит (Fe₂O₃), пирротин (Fe_n-1S_n), титаномагнетит ферросилиций, франклинит, сидерит, слабомагнитные оксиды железа после их обжига. Ряд слабомагнитных - гидроксиды, карбонаты железа, марганца, хрома и редких металлов подвергаются переработке магнитными методами. Различные породообразующие минералы (кварц, полевые шпаты, кальцит и т.п.) относятся к немагнитным материалам.

Удельной магнитной восприимчивостью χ, в м³/кг, называют объёмную магнитную восприимчивость вещества א, отнесённую к его плотности δ:

χ=א/δ (26)

Величина א выражает связь между магнитным моментом вещества М (М - векторная величина, равная геометрической сумме магнитных моментов всех магнитных диполей в данном веществе) и магнитным полем V∙H в этом веществе:

χ= М/ (V∙H) =J/H, (27)

где Н – напряженность магнитного поля, A/м;

J – намагниченность вещества – векторная величина, в А∙м², равная

отношению суммарного магнитного момента М к объему вещества V:

J=M/V, (28)

Слабомагнитные материалы обогащают в сильных магнитных полях (напряженностью Н около 800-1600 кА/м), а сильномагнитные материалы – в слабых полях (Н ≈ 70-160 кА/м). Магнитные поля промышленных сеператоров бывают в основном постоянными или переменными. Комбинированные магнитные поля применяют реже.

Поведение зерен обрабатываемых материалов в постоянном магнитном поле определяется значением их магнитной восприимчивости χ, тогда как в переменном магнитном поле помимо этой величины оно зависит от значения остаточной индукции В_τ и коэрцитивной (задерживающей) силы Н_с для этих частиц.

Сила магнитного притяжения F_m и величина магнитной индукции В_τ являются функциями соответственно градиента напряженности (∆Н) и величины напряженности Н:

F_m=µ₀χH_gradH, (29)

B_τ=µµ₀H= µ₀(א+1)H, (30)

где H_gradН – сила магнитного поля, А²/м³;

µ - магнитная проницаемость вещества;

µ₀ – магнитная постоянная (магнитная проницаемость вакуума,

µ₀ = 1,26∙10^-6) Гн/м;

µ∙µ₀ – абсолютная магнитная проницаемость.

Процесс намагничивания сильномагнитного вещества осуществляется в магнитном поле с увеличивающейся напряженностью. При устранении поля такое вещество сохраняет часть магнитных свойств в виде остаточной индукции В_τ. Для достижения нулевого значения В_τ необходимо создать поле противоположной напряженности Н_с, величину которой называют коэрцитивной силой вещества. Чем меньше величина Н_с, тем легче размагничивается материал.

Различные сильномагнитные вещества характеризуются различными значениями В_τ и Н_с. Действие коэрцитивной силы тем больше, чем дисперснее частицы таких веществ. При напряженности переменного магнитного поля, превосходящей величину Н_с магнитных компонентов, происходит притяжение их зерен к полюсам магнитной системы при сильной вибрации, вызываемой некоторым отставанием перемагничивания зерен от изменения направления напряженности поля. В результате вибрации обеспечивается получение весьма чистой фракции при сухой сепарации мелкодисперсных материалов. Магнитные свойства слабомагнитных веществ не зависят от величины Н.

Подлежащие магнитной сепарации материалы подвергают предварительной обработке. Это дробление, измельчение, грохочение, обесшламливание, магнетизирующий обжиг. Обычно магнитное обогащение материалов крупностью 3-50 мм проводят сухим способом, материалов мельче 3 мм – мокрым.

Технология. Виды магнитных сепараторов зависят, прежде всего, от состава подлежащего переработке материала. В сепараторах используют многополюсные открытые или закрытые магнитные системы, создающие различные типы магнитных полей. Они различаются способами питания, а также транспорта продуктов обогащения (барабанные, валковые, дисковые, ленточные, роликовые, шкивные сепараторы), характером движения обрабатываемого потока и эвакуации магнитных компонентов (прямоточные, противоточные, полупротивоточные).

Электрические методы. Электрическое обогащение основано на различии электрофизических свойств разделяемых материалов. Оно включает сепарацию в электростатическом поле и трибоадгезионную сепарацию. С их помощью обогащают, классифицируют и обеспыливают как рудное сырьё, так и некондиционные продукты в металлургии чёрных цветных и редких металлов. Метод применяют и для неметаллических материалов: тонкодисперсного кварца, формовочных песков, известняка, песка для стекольной промышленности и др. В однородном электрическом поле на заряженную частицу действует электрическая (кулоновская) сила F_q, обусловленная наличием на частице заряда:

F_q= E ^. q, (31)

где Е – напряжённость электрического поля, В/м;

q – заряд частицы, Кл.

В неоднородном электрическом поле на такую частицу помимо кулоновской действует пондеромоторная сила F_n, обусловленная неоднородностью электрического поля и различием диэлектрической проницаемости среды и частицы:

х, (32)

где dE/dx – градиент поля, В/м²;

ε и ε_i – диэлектрическая проницаемость соответственно среды

(для газов ε ≈ 1) и частицы;

r – радиус частицы, м.

Направление действия F_n не зависит от знака заряда электрода. При ε > ε_i частица втягивается в направлении уменьшения напряжённости поля, при ε < ε_i, сила F_n направлена на её увеличение.

Электростатическая сепарация основана на различии электропроводности и способности к электризации трением (трибоэлектрический эффект) минеральных частиц разделяемой смеси. По электропроводности все минеральные частицы делятся на проводники, полупроводники и диэлектрики. При контакте частиц обогащаемого материала с поверхностью заряженного металлического электрода всем им сообщается одноимённый с ним заряд, величина которого зависит от электропроводности частиц. Электропроводные частицы интенсивно приобретают значительный заряд и отталкиваются от электрода. Частицы диэлектриков сохраняют свои траектории.

При небольшой разнице в электропроводности частиц используют электризацию их трением, возникающем при интенсивном перемешивании в процессе транспортирования по поверхности. Наэлектризованные частицы направляются в электрическое поле, где происходит их сепарация.

Сепарация в поле коронного разряда, создаваемого между коронирующим (заряжённым до 20-50 тыс. В и более) и осадительным (заземлённым) электродом, основана на ионизации пересекающих это поле минеральных частиц, оседающими на них ионами воздуха и на различии интенсивности передачи приобретённого заряда частицами проводников, полупроводников и диэлектриков поверхности осадительного электрода. Эти различия выражаются в различных траекториях движения частиц.