矿粒带电的方法是指传导、感应、电晕以及接触摩擦带电。
(一)传导带电
矿粒与带电电极直接接触,由于矿粒本身的电质不同,与带电电极接触后所表现出的行为也明显不同。图1表示导体(用黑色球体表示)与非导体(用白色球体表示)与带电电极接触后的行为。
负极表示带有高压电,正极表示为接地极。导体矿粒与带电电极接触后,由于其导电性良好,电极立即将电荷传导给矿粒,矿粒获得与电极符号相同的电荷,从而受到排斥而吸向正极,如图1B所示,且所获电荷全部传走。
非导体矿粒则由于本身导电性很差,只能受到电场极化,电荷不能直接传导到矿粒上,极化后产生正负电荷中心偏移,靠近电极之一端产生正电,另一端产生负电,而此电荷又均不能传走,一俟离开电场,仍又恢复原状。
50年代英国出产了一种实验型电选机,高压电源可直接通到鼓筒上,从而矿物可在鼓筒上直接传导而带电,并使之分选。
(二)感应带电
感应带电与传导带电显然不同,感应带电是矿粒并不与带电极接触,完全靠感应的方法而带电,如图2所示。
导体矿粒在电场中感应后,靠负极的一端感应为正电,另一端为负电;非导体矿粒则只受到电场极化,正负电荷中心产生偏移,表现出的电荷为束缚电荷,且不能移走。再根据正负电互相吸引的原理,导体立即吸向负极(带电极),在此一瞬间,正负电均通过传导而移走,然后从负极传导负电荷而被排斥,最终矿粒停留在接地极上。如两电极不是平行板极而带电极又为尖极,则导体会吸向尖电极,非导体矿粒则仍停留在原来的位置。[next]
(三)电晕电场中带电
上述传导、感应带电均属静电场,两者均不放电,而电晕带电则不同,它是在高压电晕电场中进行,产生电晕放电,有电子流动。电晕带电在整个电选的发展史上起了很重大的作用,使电选的效率大大提高.其带电过程如图3示.从图可见,不论导体和非导体均能在电场中获得电荷,导体矿粒的介电常数大,获得的电荷多,但因其导电性好,吸附在表面的电荷能在表面自由地流动,故能很快地分布于矿粒表面,即如图3A示。一俟与接地极接触,瞬即传导至接地极而消失,如图3B所示。非导体矿粒虽然也获得电荷,但由于其导电性很差,即使进入到B的情况,也不能传走所吸附之电荷。导体矿粒传走所吸附之电荷只需1/40至1/1000秒,而非导体矿粒传走其电荷比导体至少要大100乃至1000倍的时间,因为其电荷不能传走,故必然与接地极相吸引,此种情况反映在高压电选时更为突出,这有利于导体和非导体的分离。
(四)复合电场中带电
所谓复合电场是指电晕电场与静电场相结合的电场,一种是电晕电极在前,静电极在后;另一种是美国卡普科(Carpco)电极,则是电晕极与静电极混装在一起,图4为两种电极结构。
图4A中的a情况,不论导体和非导体矿粒均先在电晕场中荷电,但随着矿粒往前运动,立即受到静电极的作用,导体传走电荷后,受到静电极的感应而带电并吸向静电极方向;非导体则不同,由于所吸附之电荷不能传走,受到静电极的斥力,将矿粒压于接地极(鼓筒面或平面极),显然两者的运动轨迹很不相同,故如图4A中之b所示。
美国卡普科电极的特点是强化了静电场的作用,对导体加强了静电极的吸引力,对非导体则加强了斥力,使之紧吸于鼓面。[next]
(五)摩擦带电
摩擦带电是通过接触、碰撞、摩擦的方法使矿粒带电。一种是矿粒与矿粒互相摩擦,使各自获得不同符号之电荷;另一种是矿粒与某种材料摩擦碰撞(包括滚动)等使之带电。这种方法发明较早,但真正用于选矿并不很久。互相摩擦碰撞带电的根本原因,从各国学者研究,已有很明确的结论,即完全是由于电子的转移.介电常数大的矿粒,具有较高盼能位,容易受到极化,易干给出外层电子;反之介电常数小者其能位低,难于极化,易于接受电子。给出电子的矿粒带正电,接受电子的矿粒带负电.图5为两种矿粒互相摩擦带电的原理图.a、b两矿粒相摩擦后,a矿粒能位高,给出电子,带正电,b矿粒能位低,获得电子,带负电.必须指出,并非所有矿物都能采用摩擦带电的方法,而应该是两种矿物都属于非导体矿物,且两者的介电常数有明显的差别,才能产生电子转移并保持电荷;介电常数相同的两种非导体矿物,由于其能位相同,难以产生电荷,不能用摩擦带电的方法而使之分选;导体与导体矿粒互相碰撞摩擦,也能产生电荷,但无法保持下来,这是由于分选前电荷已损失掉,故不能用此法分选。
R.比奇(Beach)提出,如果矿粒互相摩擦,各矿粒所获得的表面电荷密度必须大于26.6×10-6库仑/米2,否则电荷难以保持,而不能利用摩擦带电分选。
各种矿物成对互相接触摩擦后,各自带有不同符号的电荷。
矿物与不同材料摩擦带电,这是指与给矿槽摩擦,从而产生不同符号的电荷。