矿物通过各种方法荷电后,在电场中进行分选,主要是由于矿粒所受各种电力和机械力不同,从而产生的运动轨迹也不同,使之能彼此分开。电选过程的理论主要涉及三方面的问题:第一是产生适合电选要求的电场;第二是如何使矿粒获得一定量的电荷;第三是获得电荷后受到各种电力及机械力并使之配合好而达到分选。
(一)电场
电选实践中用得最为广泛的是高压电晕电场及静电场,且绝大部分是非均匀电场,而鼓筒式电选机又是使用最为普遍且具有代表性的一种。
A 影响电晕放电的因素
电晕放电是一种自持放电,电选要求稳定地放电,即不随时间而变化的直流放电,负电极使用最广泛。这种放电是粟用直径很小而曲率又很大的电晕极,使之带高压负电或正电,另一极则为接地极,它与带电极相反,其直径很大而曲率很小。正负极距离(称之为极距)很小,常为60~70毫米,这样配合后,很容易产生电晕放电。现在世界各国广泛使用的鼓筒式电选机,其电晕丝的直径仅仅只有,0.2~0.5毫米,而鼓简直径却达250~350毫米,两者直径之比为1:1250或1:1750,显然两者之差极大,如接地极为平面极时,则相差更大。
从选矿的角度来说,要求这种持续放电稳定可靠,即靠近鼓筒或各种接地极之空间产生稳定的空间体电荷,切忌产生火花放电。这主要是由于火花放电时使空间体电荷紊乱,实际中也反复证明,产生火花放电时,选矿指标一定要下降。电晕放电时,其最为突出的影响因素有电源电压、极距以及空气湿度。
电压:在相同条件下,电压越高,在接地极(鼓筒面或平面)上的电晕电流也越大,其关系曲线如图1所示。
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极距:极距也是严重影响电晕放电电流的重要因素,在相同的电压下,极距越小,电流越大,亦即电流随极距的增加而减小,其关系曲线如图2所示。
电选时并不能采用太小的极距,虽然它容易产生电晕放电,但一俟电源电压不稳定及给矿中含有少量铁质时,则极易产生火花放电,以致破坏正常的电选。生产中常采用60~70毫米极距,实验室则常用50毫米的。
空气湿度:空气湿度也是影响电晕放电的因素,在相同的电压下,空气湿度越大,电流越小,这主要是湿度增加,空气分子不易为电子所电离之故。
图3是不同空气湿度时,电压与电流的关系曲线。
电晕放电时,在电极表面产生浅紫色的光辉,像露水珠一样,同时放出臭氧,并发出像漏气样的丝丝响声,从毫安或微安
表上可读出电晕电流的大小,或者还可从鼓筒表面上测出电晕电流的分布。总之,电压越高,这些现象和情况则越为明显。[next]
B 电晕放电电场的计算
电选中电晕电场的计算是比较复杂的,且无准确的公式可用,这是由于极距很小,同时涉及影响放电的因素比较多,目前只有标准的圆筒形,即带电电极正好在圆筒的中心这种形式;另一种是电晕极与平面极配合的形式可计算,其他形式则无法计算。
a 圆筒形电场强度及放电电流的计算
此种形式的起始电晕放电电场强度的计算,可采用下述简单计算法。
式中 E———电场强度KV/m;
r0———电晕放电电极半径,m;
I———线电流密度,mA/m;
K———离子迁移率,m2/V•s.
圆筒形中电晕极放电电流的计算:
式中 R———圆筒内径,m;
u———加于圆筒中心电晕极电压,Kv;
uk———电晕放电起始电压,Kv.
b 平面极与电晕极的电场强度及放电电流的计算
此种形式乃放电电极为尖削极或丝极,接地极为平面极,电场强度的计算公式为:
式中 χ———距电晕极中心距离,m;
ι———为两极之间的距离,m;
其他符号同前。