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一种用于细粒分选的新型静电分选机 R#茨 库 等 摘 要 本文论述了意大利卡利亚里大学 DIGITA- CSGM 实验室进行的试验, 目的是开发出一种基于矿物组分的电物理特性 的分选技术,在回顾了细粒的静电处理过程中所遇到的问题后,描述了为了克服常规电选机的缺点而设计的新型电选 机的特点。最后,列出并讨论了在开发研究过程中用于燃煤火力发电厂选矿脱除飞灰中未燃尽炭颗粒试验的重要结 果。 关键词 电选 细粒级 飞灰选矿 前 言 众所周知, 在利用常规静电分选机处理粒度小 于 100 Lm的细颗粒时经常遇到大量问题。 分选效率降低的主要原因有: 1)与颗粒群各种性质、周围湍流气体的拖拉运 动以及电场相关的力的不利组合; 2)在不影响其它操作变量和设定参数的情况 下,难以优化颗粒在静电场中停留时间。 上面所提到的存在于自由落体式电选机和气体 输送式电选机的缺点,也存在于常规鼓式电选机中, 这导致产品质量差, 精矿回收率低和处理能力低。 因此,根据矿物特性的选择性带电所需要的时 间与作用在单个矿粒上的力系无关系时, 这种不利 的形势才有可能被克服。实际上,此时分选是在没 有干扰的情况下按电荷的极性进行的。 1 问题的提出 在自由落体式电选机中, 在适当的装置中按照 适宜的带电过程而选择性带电的矿物颗粒给到分选 室顶部,然后落入已经设定好参数的两个电极间的 电场中,颗粒运动轨迹由电场力和机械力(重力和阻 力)决定。 对非常细的颗粒(如粒度小于 200Lm) ,由于分 选室内部紊流(预先存在的或由同一股料流引起的 或由于热梯度造成的)的存在,阻力会使颗粒运动轨 迹变成无序,恶化了分选的选择性。 而且在这种电选机中, 颗粒在静电场中的停留 时间是非常长的,主要取决于颗粒在空气中的降落 速度, 可能达到几个 cm/ s。在这种情况下, 只有通 过降低分选室的高度才能缩短颗粒的停留时间。 这个问题在基于/气体输送式0概念的电选机中 得到了解决, 矿物颗粒由气流带入电选机内。这时 颗粒的运动轨迹与气流速度有关, 只有在电场存在 时才迫使带电矿粒改变运动轨迹。但是, 该系统需 要收尘设备,而且为了保证分选的选择性,需要稀的 悬浮物浓度,致使其产量很低。 对于鼓式电选机, 在快速转动的转鼓周围的空 气紊流问题有时可以通过导流板控制。但是,由于 这个过程是基于接地的金属表面的导电性,物料必 须是单颗粒层给入,因此其生产能力也总是很低。 2 新型电选机 211 基本概念 新型电选机主要由一个转动的托盘组成,振动 给矿机将细磨的料流给到托盘上,并形成厚层。位 于托盘上方的电场电极几乎覆盖了除了给矿口和排 矿口以外的所有区域。 非导体颗粒, 在进入给矿器或分选装置时, 所带 电荷与活性电极的极性相同,在静电场的作用下,被 排斥到托盘表面上,而导体颗粒被吸起并被分出。 通过与电极极性相反的带电颗粒被连续吸起而 发生矿物间的分离。托盘表面的适当摇动有助于从 沉积的矿粒层中将夹带的颗粒分离出来。 矿粒的停留时间取决于托盘表面的几何形状和 矿粒所承受的运动种类, 停留时间实际上不受重力 和电场力的影响, 而由于系统的缓慢运动,阻力是最 小的。 212 实验室样机 图 1是由 DIGITA- CSGM 实验室设计和制造 的电选机样机的俯视图和侧视图。 该系统由以下几部分组成: 40 国 外 金 属 矿 选 矿 2001. 1 图 1 电选机样机视图 1 ) 给矿器; 2 ) 电极; 3 ) 未燃产物0排料口; 4 ) 旋转托盘; 5 ) 防护板; 6 ) / 灰分0产品排料口; 7 ) 刷子。 1)不锈钢振动给矿器,使固体料流开始带电, 并 分配给下面托盘; 2)不锈钢锥形托盘表面, 它与地或高压电源连 接,并沿垂直轴旋转, 在其上完成选择性带电过程, 并携带固体颗粒流通过静电场; 3)用于建立静电场的电极, 可以根据需要对电 极在托盘表面上方的配置和位置进行调整; 4)用于分别收集产品和清扫托盘表面的部件; 5)外带的箱体, 上述部件均可装入其中, 允许测 量和控制物料和周围环境的温度和湿度,如有必要, 给分离提供最佳条件; 6)电压电源。 电极的结构由 5个彼此相连的不锈钢管形同心 圆弧组成,管直径 8mm, 其间距80mm ,或由一块边 长 12 mm 方形钢网组成, 这两种电极均能覆盖锥形 托盘表面的 3/ 4面积。颗粒在静电场中的平均停留 时间取决于圆锥表面的几何形状(直径、宽度和倾 角) , 也取决于转速和电极格栅的宽度。因此停留时 间与作用在欲分离颗粒上的力无关,该分选机的一 个特点是同一轴可安装多个旋转托盘, 一个比一个 低,可对分选物料进行扫选。 213 带电和分离过程 矿