华北理工选矿学教案02磁电选矿-7电选的基本原理.docx

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1、课程名称：磁电选矿第7次讲摘要第四章电选的基本原理授课题目（章、节）第一节矿物的电性第二节电选机的电场第三节电选的基本原理本讲目的要求及重点难点：【目的要求】通过本讲课程的学习，掌握矿物的电性质，因为矿物的电性质是电选的主要依据。掌握电选机的 电场形式及其各自的特点。掌握被分选的矿物如何在电场中带电和进行分选的基本理论【主要内容】1、介电常数、矿物的电阻、比导电度、整流性2、静电场、电晕电场、复合电场3、矿粒在三种电场中带电及摩擦带电、电选过程的理论研究、作用在矿粒上的机械力和电力【重 点】电选机的电场形式、及矿粒在三种电场中带电【难 点】电选机的电场形式内容【本讲课程的引入】电选是利用各种矿

2、物在磁场中的电性不同而使它们分离的一种选矿方法， 电选是较为古老的一种选矿方法，最早出现于19世纪末，在工业上应用是1908年，后来随着 磁选的出现和发展，电选变的萧条，有较长一定时间没有多大发展，可是在20世纪40年代， 国际工业对钛的需求量不断增长，因此大量开采金红石钛铁矿和海滨沙矿，这些矿石中所含的 矿物往往比重相近，可溶性相仿，磁性又无多大差别，所以 磁选都不能把它们分开而导电 性质则差别较大，只有电选是最有效的选分方法，于是电选得到复兴，后来在电选机中应用电 晕电场，使电选分选大大提高，电选得到飞跃发展，现在在世界范围内电选的应用范围在扩大, 不仅用于选分有色和稀有金属及非金属矿石，

3、而且用于选分铁矿石，我国的首用电选是在1964 年，用于选分白金岛一锡石以及钛矿和锯矿，但应用面窄，处理矿量不大，而为受到人们的重视。第一节矿物的电性电性差异是电选奋力的依据，电选中有研究，矿物的电性主要有以下几方面：介电常数、电阻、 比导电度、流性。矿物的介电常数一.介电常数的意义1 .定义真空中的库伦定律电介质中的库伦定律SI制中=称为介质绝对介电常数。CGME中的X相当于SI制中的，二值数值相等，是纯数。2 .对于电容器来讲，如果在真空中其电容为，则在电介质中其电容为C, C比大，其关系为： 故E又称电容率。二.由X判断矿物的绝缘程度汇=1真空，绝缘程度最高，最小；=8导体，绝缘程度最低

4、;一般矿物18。可见X越小绝缘越好，X越大绝缘越差。矿物的电阻R一.电选中矿物的电阻是指当矿物粒度d=lmni时的电阻矿物大多是半导体。二 .由电导制判断导电性：可称导电性最好；中等导电性；导电性差三 .由导电性判断可选性1 .两矿物2 .两矿物3 .两矿物四.改变矿物电阻的方法1 .掺入杂质：可根据需要和可能人为改变矿物电阻。2 .表面污染：必要时应采用酸洗与R的联系和区别：联系大的R小；区别从静极R矿物的比导电度点选中矿物颗粒和电极接触两者之间能否产生电荷流动？要是条件而定：电子能否流进流出取 决于电面的电阻大小，而界面电阻大小除了与矿物组成和结构有关外，还与电极和矿物之间的 电位差高地有

5、关。一般来说：当电位差低时，界面电阻大，电子不能流进流出，矿物表现为非 导体；当电位差高值某一值时，界面电阻突然减小，矿物突然有非导体变成导体。矿物由非导 体变为导体的临界电压可以测出来。当矿粒下落轨迹突然偏向高压电极一侧时所加的电压即时 由非导体变成导体的临界电压，各矿物的临界电压列于P300附表5中。所有矿物的临界电压 以石墨为最低为2800V 比导度电= 矿物的整流性矿物的整流性及矿物的单向导电性。测矿物由非导体变成导体的临界电压时发现有的矿物只有 高压电极带负电时才能由此临界电压，这种矿物叫做正整流性矿物（），只有高电压电极带正 电时才能有临界电压的矿物叫做负整流性矿物（）；与高电压电

6、极无关的叫做全整流性矿物。 小结：根据不同矿物X或R的大小，可大致确定利用电选分离它们的可能性根据矿物的比导电 度，可大致确定其分选电压，使一种导电，另一种不导电，根据矿物的整流性，可确定高压电 极的极性，但实际应用中的电选机的高电压电极却是负极性（原因后面讲）故整流性在实际电 选中未得到体现。第二节电选机的电场三种：静电场、电晕电场、复合电场静电场1 .形成：带电体在其周围空间产生静电场。电选机中的静电场是由两个平行的电极形成的：接 地电极一常见的局式电选机用直径较大的金属辐筒；高压电极一直径较小的金属管。2 .电场特点：无电流流动是静电场电场强度（E）在高压电极（靠近接地电极一侧）附近最高

7、，离辐筒越近，电 压越低，在根筒背着高电压极一侧E-0。电力线分布情况如图所示电晕电场1 .形成：有两个平行电极形成：接地电极（同上）；电晕电极一用极细的金属丝（或刀片状金 属线）接高压负电。2 .电晕放电一当两个电极之间的电压较高时，由电晕极发射出来的电子受到电场的加速，高速 的电子轰击空气分子使之电离，产生新的电子和正负离子，加之气体中本身就 存在少量离子和电子。在电极的作用下，负电荷飞向接地辐筒，正电荷飞向电 晕极从而在间却带有电荷，在极附近负电荷的流动为主。此种现象称为电晕放 电。电晕放电电流较大时能见到紫色光，听到噬噬声响，且可闻到臭氧味。如 果在电晕放电发生时在升高电压达到某一值后

8、即产生火花放电，整个空间的气 体被击穿，这是电选不允许的。3 .电晕电场的特点：有电流密度 电流的分布如图154所示2兼有静电场复合电场（Composite field）一.形成是静电场和电晕电场的结合，由三个电极构成接地辐筒电晕电极高压静电极二.电场特点：兼有两种电场的特征现代电选机采用复合电场第三节电选的基本原理矿粒带电的途径和方式一.传导带电：矿粒与电极直接接触，如图示，导体因传导而带上与电极极性相同的电荷，它 将接受（+）极的吸引和（-）极相排斥。非导体不能传导带电，只能发生极化 不受力矿粒运动趋势，此种电选机分选效率低。二.感应带电：矿粒不与电极接触，而只是位于静电场中。由于静电感应

9、导体和非导体都形成 偶极子。但导体的电荷是自由电荷，可以移走且电荷量大。非导体的电荷是束 缚电荷，不能移走，且电荷量小。矿粒运动趋势：导体，移走电荷后向相反极 运动；非导体不会偏向某一三.电晕带电：矿粒在电晕电场中会被充电带上负电荷，但导体获得电荷比非导体多，且可以 在很短时间内放走电荷传给接地电极，非导体获得电荷比导体少，不易放走， 结果仍带有一定量的负电荷，而迅速放电，结果不再带电或带上很少的负电荷。 矿粒运动趋势：导体脱离接地辐筒；非导体吸于接地辐筒。四.复合带电：矿粒在复合电场中带电可分为两步讨论1 .矿粒首先在电晕电场中带负电，导体电荷多些非导体电荷少些2 .偏离电晕电场后，矿粒放电

10、，导体很快放走绝大部分电荷，剩下很少电荷， 非导体很少放电带较多电荷。3 .进入静电场后，发生感应和传导带电，导体被感应出的负电传给接地极最终 带上正电荷；非导体被极化出的电荷不传导，总体仍带有较多的负电荷。矿粒运动趋势，导体吸向静电极，非导体吸于辐筒。五.摩擦带电：一种矿粒与另一种矿粒相互摩擦一介电常数X大者得正电，小者大负电，如: 石英-、磷灰石+；矿粒与某种材料相互摩擦如：石英与镀银金属板适用于一些 导电性差得非金属矿物之间得分离。4-3电选的基本原理（电选过程中矿粒得受力分析）与磁选分离的基本条件相类似。电选分离的基本条件是：对于导体矿粒；对于非导体矿粒， 因此二者运动途径不同从而实现

11、分离.本节研究矿粒受哪些力?这些力的关系怎样？矿粒在电场中获得电荷：f与矿粒所带的电荷多少有关，矿粒带的电荷主要是在电晕电场中获得的。（在静电场中所获电 荷相对很少，故不讨论）设矿粒在t秒内获得的电荷为Qt则：式中矿粒的介电常数（线数）；E 矿粒所在位置的电场强度，绝对静电单位电场强度，r- 球形矿粒半径cm, k 一离子度，设离子的运动速度为v,则k二在标准大气压下，k=2.l, n-离子 浓度，在通常的电晕电场中n=l. 7*10个/cm, e电子电量e=4. 77*110绝对静电单位电荷。由 公式可看到（1）影响Qt的首要因素是电场强度E为了增大Qt就要提高E,也就是要提高电压V,电选都

12、 采用高压以强化分选（2）时间t实际上很短，在小于0. 1秒的时间内QtQmax,时间再长Qt不再增加（3）与按北极接触的矿粒在得到电荷的同时又放电入地，设其剩余的电荷为Qr则Qr = Qt. u（R）,式中u（R）是矿粒与地极之间接触电阻R的函数，对于良导体矿场R-0 u（R） 0o 因此Qr 0,对于非导体 R u（R） 1, Qr =Qt,因此Qr （导体）小于Qr （非导体）二、矿粒在电选过程中所受得力两类力：电力（库仑力 镜面吸力 非均匀电场引起的力） 机械力（重心力重力）1、库仑力（fl）：带有电荷Qr的矿粒在静电场中所受到的作用力。2、镜面吸力：或称镜像吸力，它是由于带负电的矿粒在金属与之成镜像的位置感应出等量 正电荷，如图所示：两电荷之间的吸力称为镜面吸力。3、非均匀电场引起的力：矿粒在电厂中由于感应而被极化，相当于电极（原来带的电不考虑） 因为电场不均匀它的正负两极所受的库仑力不相等，因而合力不为零。