Elektrická úprava nerostů, elektrická separace

Elektrické zušlechťování nerostů — separace cenných složek z odpadní horniny, na základě působení elektrikáře, pole na jejich částicích, které se liší elektrofyzikálními vlastnostmi. Pro obohacení se používají metody elektrické separace.

Z nich jsou nejpoužívanější metody založené na rozdílech v elektrické vodivosti, ve schopnosti získávat elektrické náboje při kontaktu a tření a v dielektrických konstantách separovaných minerálů. Použití unipolárního vedení, pyroelektrických, piezoelektrických a dalších jevů může být účinné pouze v určitých případech.

Obohacení vodivosti je úspěšné, pokud se složky minerální směsi výrazně liší vodivostí.

Charakteristika možnosti elektrické separace minerálů a hornin elektrickou vodivostí (podle N.F. Olofinského)

1. Dobrý vodič 2. Polovodič 3.Špatně vodivý Antracit Antimonit Diamant Magnezit Arsenopyrit Bauxit Albit Monazit Galenit železná ruda Anorit Muskovit Hemafit Bismut Lesk Apatit Nefelín Zlato Wolframit Baddeilit Olivín Ilmenit Granát (železný) Baryt Hornblende Kapustin Coveline Síňorit Kovelín Sířičit Kobitit Magnetit Sulfurim Kobit Bastén dumene Magnetická rumělka Valostanite Stavro lith Pyrit Korund Hypersthene Turmalín Pyrolusit Limonit Gpis Fluorit Pyrrhotit Siderit Granátové jablko (světlý) Celestin (lehké železo) Platina Smithsonit Kalcit Scheelite Rutil Sfalerit Kamenná sůl Spinel Stříbro Tungstit Karnalit Epidot Tantalit Faialit Křemen Tetrahedrit Chromit Chighikon Kyanit X

První a druhá skupina jsou dobře odděleny od třetí. Členové 1. skupiny se oddělují o něco hůře než 2. skupina. Je prakticky nemožné oddělit minerály skupiny 2 od skupiny 3 nebo stejné skupiny na základě použití pouze přirozených rozdílů v elektrické vodivosti.

V tomto případě se používá speciální příprava materiálů k umělému zvýšení rozdílů v jejich elektrické vodivosti. Nejběžnější metodou přípravy je změna obsahu povrchové vlhkosti minerálů.

Hlavním faktorem, který určuje celkovou elektrickou vodivost částic nevodivých a polovodivých minerálů, je jejich povrchová vodivost... Vzhledem k tomu, že atmosférický vzduch obsahuje množství vlhkosti, ta adsorbovaná na povrchu zrn výrazně ovlivňuje hodnotu jejich elektrické vodivosti.

Úpravou množství adsorbované vlhkosti lze řídit proces elektrické separace. V tomto případě jsou možné tři hlavní případy:

• vlastní vodivosti obou minerálů v suchém vzduchu jsou různé (liší se o dva řády i více), ale v důsledku adsorpce vlhkosti ve vzduchu s normální vlhkostí se rozdíl v elektrické vodivosti ztrácí;
• minerály mají podobnou vlastní elektrickou vodivost, ale kvůli nerovnoměrnému stupni hydrofobnosti jejich povrchů se stvoření objevují ve vlhkém vzduchu, rozdíl ve vodivosti;
• vodivost je blízko a nemění se s měnící se vlhkostí.

V prvním případě musí být elektrická separace minerální směsi provedena na suchém vzduchu nebo po předběžném vysušení. Přitom pro zachování stálosti povrchové vodivosti je krátkodobě potřeba pouze suchost povrchu částic, nezáleží na jejich vlastní vnitřní vlhkosti bytostí.

Ve druhém případě je nutné smáčení, aby se zvýšila elektrická vodivost hydrofilnějšího minerálu. Nejlepších výsledků se dosáhne přidržením materiálu a jeho uvolněním v klimatizované atmosféře při optimální vlhkosti.

Ve třetím případě je nutné uměle změnit stupeň hydrofobnosti jednoho z minerálů (nejefektivněji - reagenční úpravou povrchově aktivní látkou).

Minerály lze upravovat organickými činidly selektivně fixovanými na jejich povrchu – hydrofobizátory, anorganickými činidly, která mohou povrch minerálu hydrofilizovat, a kombinací těchto činidel (v tomto případě mohou anorganická činidla hrát roli regulátorů ovlivňujících fixace organických činidel).

Při volbě režimu ošetření povrchově aktivními látkami je vhodné využít bohatých zkušeností s flotací podobných minerálů. Pokud má separovaný pár blízkou vlastní elektrickou vodivost a není možné selektivně měnit stupeň hydrofobnosti jejich povrchu úpravou povrchově aktivními látkami, lze jako metodu přípravy použít chemické nebo tepelné zpracování nebo ozařování.

První spočívá ve vytvoření filmu nové látky na povrchu minerálů — produktu chemické reakce. Při volbě činidel pro chemické zpracování (kapalné nebo plynné) se používají reakce známé z analytické chemie nebo mineralogie, charakteristické pro tyto minerály: například pro úpravu silikátových minerálů - expozice fluorovodíku, pro přípravu sulfidů - procesy sulfidizace elementární sírou, zpracování solemi mědi atd.

Často je tomu naopak, kdy se na povrchu minerálů v procesu druhotných změn objevují povrchové filmy různých typů útvarů, které je nutné před separací očistit. Čištění se provádí mechanickými metodami (dezintegrace, drhnutí) nebo také chemickými metodami.

Při tepelném zpracování lze rozdílu elektrické vodivosti dosáhnout nerovnoměrnými změnami vodivosti minerálů při ohřevu, při redukčním nebo oxidačním výpalu a využitím dalších efektů.

Vodivost některých minerálů může být změněna ultrafialovým, infračerveným, rentgenovým nebo radioaktivním zářením (viz. Druhy elektromagnetického záření).

K separaci minerálů s polovodivými nebo nevodivými vlastnostmi se běžně používá elektrické zušlechťování minerálů, založené na schopnosti minerálů získat elektrické náboje různého znaménka nebo velikosti při kontaktu nebo tření.

Maximálního rozdílu ve velikosti nábojů separovaných minerálů je dosaženo volbou materiálu, se kterým jsou v kontaktu, a také změnami charakteru pohybu minerální směsi při nabíjení (vibrace, intenzivní mletí a oddělení).

Elektrické vlastnosti minerálních povrchů mohou být široce řízeny metodami popsanými výše.

Přípravnými operacemi jsou obvykle sušení materiálu, úzké třídění jeho velikosti a odprášení.

Pro elektroobohacení materiálu s velikostí částic menší než 0,15 mm je velmi slibný proces triboadhezivní separace.

Elektrické oddělení na základě rozdílů v dielektrické konstantě minerály jsou široce používány v praxi mineralogické analýzy.

K elektrické separaci minerálů se používají elektrické separátory široké škály typů a provedení.

Separátory pro zrnité materiály:

• Koruna (buben, komora, trubka, pás, dopravník, deska);
• Elektrostatické (buben, komora, páska, kaskáda, deska);
• Kombinované: korona-elektrostatické, korona-magnetické, triboadhezivní (buben).

Lapače prachu:

• Korunka (komůrka s horním a spodním přívodem, trubková);
• Kombinované: korona-elektrostatické, korona-magnetické, triboadhezivní (komora, kotouč, buben).

Jejich výběr je dán rozdílem v elektrofyzikálních vlastnostech materiálů, které musí být odděleny velikostí jejich částic, a také zvláštnostmi složení materiálu (tvar částic, měrná hmotnost atd.).

Elektrické zušlechťování minerálů se vyznačuje hospodárností a vysokou účinností procesu, proto se stále více používá.

Hlavní nerosty a materiály zpracované pomocí elektrických metod zušlechťování:

• Kaše a komplexní koncentráty rudních ložisek — selektivní úprava koncentrátů a komplexních koncentrátů obsahujících zlato, platinu, kassiterit, wolframit, monazit, zirkon, rutil a další cenné složky;
• Diamantonosné rudy - zušlechťování rud a primárních koncentrátů, úprava sypkých koncentrátů, regenerace diamantonosných odpadů;
• Titanomagnetitové rudy – těžba rud, meziproduktů a hlušiny;
• Železné rudy — těžba magnetitu a jiných druhů rud, získávání hlubinných koncentrátů, odprašování a třídění různých průmyslových produktů;
• Manganové a chromitové rudy – zpracování rud, průmyslových produktů a odpadů ze zpracovatelských závodů, odstraňování prachu a klasifikace různých produktů;
• Cínové a wolframové rudy – zušlechťování rud, zušlechťování nestandardních výrobků;
• Lithiové rudy – těžba spodumenu, cinwalditu a lepidolitových rud;
• Grafit - zušlechťování rud, rafinace a třídění nekvalitních koncentrátů;
• Azbest – zpracování rud, průmyslových produktů a odpadů ze zpracovatelských závodů, odstraňování prachu a klasifikace produktů;
• Keramické suroviny – zušlechťování, třídění a odprašování živcových a křemenných hornin;
• Kaolin, mastek — obohacení a separace jemných frakcí;
• Soli — užitek, klasifikace;
• Phosphorites — užitek, klasifikace;
• Bituminózní uhlí – těžba, třídění a odprašování malých jakostí.