Электрические сепараторы состоят из трех основных узлов: зарядного устройства, в котором заряжаются частицы руды, сепарирующей части и высоковольтного агрегата. Зарядное устройство и сепарирующая часть выполняются конструктивно отдельно или могут бытъ объединены.
В зависимости от вида электрического поля сепараторы подразделяются на электростатические, электрокоронные и коронно-электростатические.
Электрическое поле создается между рабочим электродом, на который подается обогащаемый материал, и противостоящим электродом, имеющим заряд противоположного знака. По форме электродов различают сепараторы пластинчатые (электроды сделаны из пластин) и барабанные (один электрод в виде барабана, другой — в виде пластины или оба в виде барабанов).
Для повышения эффективности разделения исходное сырье перед подачей на заряженный электрод иногда предварительно электризуют (подзаряжают). Для этого напротив места подачи материала на электрод устанавливают тонкую пластину (лезвие) или тонкую проволоку, равную по длине электроду. На лезвие или тонкую проволоку подают высокое напряжение. Вокруг лезвия или проволоки создается зона ионизации, в которой осуществляется предварительная электризация частиц исходного сырья. Такую зарядку частиц называют электризацией через влияние. Используют также способ электризации трением для смеси зерен, способных заряжаться при трении их о какую-нибудь поверхность. Электризатор в этом случае выполняют в виде вибропитателя. При неоднократном встряхивании находящиеся на лотке зерна электризуются. Сепараторы, в которых применяется подзарядка минеральных частиц трением, называются трибоэлектрическими. Если в обогащаемом материале присутствуют минералы, способные получить заряд при изменении температуры, то сепаратор снабжают подогревателем. Способ электризации нагревом называют п и р о -электризацией. Известны и другие методы электризации: пьезоэлектризация (в результате сжатия), фото-электризация (вследствие облучения) и др.
Многокаскадный трибоэлектростатический барабанный сепаратор (рис.88.а) имеет электроды в виде барабанов из латуни, меди или нержавеющей стали. Нижние электроды 1 (диаметром 75 мм и длиной 2400 мм) верхнего каскада заземлены, а верхние 2 (диаметром 25 мм) находятся под высоким напряжением. Исходный продукт подается на каждую пару электродов с помощью вибролотков. Двигаясь по лотку, материал предварительно заряжается за счет трения о поверхность лотка. Частицы-проводники, попадая на поверхность нижнего барабана, отталкиваются и выносятся в сборники для концентрата. Сепараторы такого типа применяют для разделения полевых шпатов и кварца, при обогащении фосфоритов, вермикулита и других материалов.
Электростатические сепараторы (рис.88,6) имеют осадительный и коронирующий (меньшего диаметра) электроды. Коронирующий электрод заряжают обычно отрицательно. При подаче напряжения вокруг коронирующего электрода возникает разряд, сопровождаемый ионизацией воздуха.
Рис.88. Принципиальные схемы аппаратов для электрической сепарации:
а– многокаскадный трибоэлектростатический сепаратор; б – электрокоронный сепаратор; в – коронно-электростатический.
Осадительный электрод изготовлен в виде заземленного вращающегося барабана 3. На некотором расстоянии от него на изоляторах закреплен коронирующий электрод 5, состоящий из одной или нескольких проволок 4. Обогащаемая смесь минералов из бункера-питателя 2 подается на вращающийся осадительный барабан 3, а с него в поле коронного разряда. Частицы минералов, попадая в пространство между электродами, заполненное отрицательными ионами, заряжаются ими и притягиваются к положительно заряженной поверхности барабана 3. При соприкосновении с барабаном частицы, обладающие более высокой электропроводностью (проводники), моментально перезаряжаются от барабана положительным зарядом и оттал-киваются в приемник 6 (отсек /). Частицы с наименьшей электрической проводимостью продолжают удерживаться на поверхности барабана и движутся вместе с ним. Полупроводники перезаряжаются значительно быстрее диэлектриков и под действием силы тяжести разгружаются в отсек //. Диэлектрики счищаются щеткой 1 в отсек ///.
В сепараторах коронного разряда электрическое поле неоднородно — напряженность около электродов значительно выше, чем в остальных частях рабочего пространства. В отличие от сепараторов с электрическим полем в поле коронного разряда поток отрицательно заряженных частиц устремляется в сторону отрицательного электрода, образуя замкнутую цепь коронирующий электрод — осадительный электрод. Около коронирующего электрода происходит наибольшая ионизация воздуха и образуется коронное свечение.
На некотором расстоянии от коронирующего электрода ионизации не происходит, но движущимся потоком увлекаются атомы воздуха. Такое направленное движение воздуха вместе с потоком отрицательно заряженных частиц называется электрическим ветром.
В коронно-электростатическом сепараторе (рис.88.в) используется действие коронного разряда и электростатического поля. Исходное сырье из бункера 4 подается на осадительный электрод 5 и попадает в зону коронного разряда, создаваемого коронирующим электродом 2. Заряженные частицы попадают в зону действия электростатического поля, создаваемого отклоняющим электродом 1. Электростатическое поле способствует передаче заряда частицами-проводниками заземленному осадительному электроду и отрыву их. Диэлектрики сбрасываются в приемник 8 резиновой щеткой 6. Для более четкого разделения продуктов приемник 8 оборудован делителями 7. Подачу исходного материала в бункер 4 регулируют шибером 3.