第六章 磁選及電選 2015

第六章

磁場(chǎng)與電場(chǎng)分選6.1.1磁選過程

磁選：基于物料之間磁性差異，在不均勻磁場(chǎng)中實(shí)現(xiàn)不同磁性物料分離的一種技術(shù)。6.1磁場(chǎng)分選

在分選磁場(chǎng)中，物料同時(shí)受到磁場(chǎng)力（Fm）和競(jìng)爭(zhēng)力（Fc）的作用，競(jìng)爭(zhēng)力包括：重力、慣性力、流體拖曳力、摩擦力、離心力及顆粒相互作用力等。

作用在磁性較強(qiáng)顆粒上的磁力Fm必須大于作用于其上的競(jìng)爭(zhēng)力之和∑Fc；同時(shí)作用在磁性較弱顆粒上的磁力Fm就當(dāng)小于相應(yīng)的競(jìng)爭(zhēng)力之和∑Fc。即以公式表示的必要條件為：6.1.2磁力磁極在磁場(chǎng)中某點(diǎn)所受的磁力大小為

比磁力f：?jiǎn)挝毁|(zhì)量磁性顆粒所受的磁力

Fm＝QmH

6.1.3改變物質(zhì)磁性的方法容積磁性的改變

磁化焙燒――在一定溫度和一定氣氛下把弱磁性鐵礦物，轉(zhuǎn)變?yōu)閬嗚F磁性礦物（磁鐵礦或磁赤鐵礦）。表面磁性的改變

化學(xué)、電化學(xué)法――在弱磁性礦物表面經(jīng)過一定的化學(xué)、電化學(xué)處理過程在原來的礦物表面生成一些新的強(qiáng)磁性成分，包括堿浸磁化、電化學(xué)處理；

表面化學(xué)法――在原弱磁性礦物成分經(jīng)過一些表面活性藥劑的作用，生成新的磁性較強(qiáng)的吸附物附著在礦物表面，有疏水磁化、磁種磁化、磁化劑磁化。容積磁性的改變磁化焙燒原理

氧化焙燒：黃鐵礦氧化成磁黃鐵礦7FeS2+6O2→Fe7S8+2SO23Fe7S8+38O2→7Fe3O4+24SO2

黃鐵礦的磁化焙燒除與溫度、氣氛有關(guān)外，還與硫化鐵的組成有關(guān)。

中性焙燒

3FeCO3→Fe3O4+2CO2+CO（不加空氣）2FeCO3+0.5O2→Fe2O3+2CO2（加少量空氣）3Fe2O3+CO=2Fe3O4+CO2

菱鐵礦（FeCO3）、菱鎂鐵礦，菱鐵鎂礦和鎂菱鐵礦等碳酸鐵礦石在不通空氣或通入少量空氣的情況下加熱到一定溫度(300℃～400℃)后，可進(jìn)行分解，生成磁鐵礦。其化學(xué)反應(yīng)如下：

焙燒質(zhì)量還原率：R＝FeO/TFe×100%R=38～52%說明焙燒較好

在570℃左右，用含有CO、H2、C和CH4等成分的還原劑對(duì)赤鐵礦進(jìn)行焙燒反應(yīng)：3Fe2O3+CO=2Fe3O4+CO23Fe2O3+H2=2Fe3O4+H2O3Fe2O3+C=2Fe3O4+CO還原焙燒熱磁選礦

利用礦物磁性與溫度的變化關(guān)系，在一定的溫度條件下，（居里溫度：鐵磁性轉(zhuǎn)變?yōu)轫槾判缘臏囟?；奈爾溫度：反鐵磁性轉(zhuǎn)變?yōu)轫樿F磁性的溫度）兩種具有相同磁化率的礦物，但居里點(diǎn)或奈爾點(diǎn)不同時(shí)，可以在一中間溫度分選。

礦石焙燒法的優(yōu)點(diǎn)：提高設(shè)備的處理能力和深選能力；提高礦石的可磨性，降低磨機(jī)能耗；降低選礦過程的水耗；降低礦泥的生成。缺點(diǎn)：能耗高，成本高6.1.3.2改變礦物表面磁性

根據(jù)作用原理不同，改變礦物表面磁性的方法可分為：化學(xué)、電化學(xué)法和表面化學(xué)法兩類。

化學(xué)、電化學(xué)法的實(shí)質(zhì)是原弱磁礦物成分經(jīng)過一定的化學(xué)、電化學(xué)處理過程在原來的礦物表面生成一些新的磁性強(qiáng)的成分。表面化學(xué)法的實(shí)質(zhì)是原弱磁性礦物成分經(jīng)過一些表面活性藥劑的作用，生成新的磁性較強(qiáng)的吸附物附著在礦物表面。屬于化學(xué)、電化學(xué)法的有堿浸磁化、電化學(xué)處理兩種方法；屬于表面化學(xué)法的有疏水磁化，磁種磁化和磁化劑磁化三種方法。1）堿浸磁化

堿浸磁化法的實(shí)質(zhì)是破壞原礦物化學(xué)組成，使FeCO3分解，形成Fe(OH)2并進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為強(qiáng)磁性的γ-Fe2O3和Fe3O4。FeC03+2NaOH=Fe(OH)2+2Na2CO3

3Fe(OH)2+O2=Fe3O4+H2O2Fe(OH)2+O2=γ-Fe2O3+H20

在低氧化速度和適量氧化鐵時(shí)可獲得很高的比磁化率。氧化緩慢，主要生成了強(qiáng)磁性的γ-Fe2O3和Fe3O4，否則，α-Fe2O3增多。

2）疏水磁化

對(duì)于逆磁性和順磁性礦物，用表面活性物質(zhì)處理后礦物表面疏水化，再經(jīng)受磁場(chǎng)作用，礦物比磁化率增加。稱該法為疏水—磁化法。

疏水磁化法的實(shí)質(zhì)是：堿浸使礦物表面局部溶解，脂肪酸皂(表面活性物質(zhì))與礦物表面殘存的鐵或礦漿中的含鐵成分形成疏水性的脂肪酸鐵表膜，覆蓋在礦物表面上，該表膜在磁場(chǎng)作用下定向，故磁化率增高。

疏水磁化的主要過程是:原礦→堿浸(NaOH2.5kg/t)→洗滌→堿浸(NaOH1.0kg/t)→表面活性劑處理(中性油0.4kg,C17H33COONa2.0kg)→磁選。3）磁種磁化

磁種磁化，就是在一定條件下調(diào)整料漿，并在料漿中加入磁種，使其選擇性粘附于目的物料上并提高目的物料磁性的過程；磁性增加后的目的物料，便于用高效的弱磁場(chǎng)磁選機(jī)分選；這就是磁種分選。

根據(jù)作用原理不同，磁化還可區(qū)分為利用疏水團(tuán)聚作用的磁種磁化，利用凝聚作用的磁種磁化，利用高分子絮凝劑作用的磁種磁化。4）磁化劑磁化

外加的磁性物質(zhì)通過磁化劑分子選擇性吸附在目的礦物上而使其磁性提高的過程，稱磁化劑磁化。

圖5-22磁化劑磁化示意圖

磁化劑應(yīng)當(dāng)是具有表面活性的復(fù)極性分子，它的親固基要有很好的選擇性，對(duì)各種不同的目的物料，應(yīng)有特有的親固基。6.1.4分選磁場(chǎng)的磁場(chǎng)特性

磁選機(jī)的磁場(chǎng)類型大致可分為三種:開放磁系磁場(chǎng)、閉合磁系磁場(chǎng)、磁(分選)階質(zhì)磁場(chǎng)。6.1.4.1開放磁系磁場(chǎng)

(1)磁場(chǎng)特性圖5-23(a)平面排列和(b)圓柱面排列開放磁系

Hy=H0e-cy

索契涅夫經(jīng)驗(yàn)公式

平面排列和圓柱面排列型磁系的非均勻系數(shù)分別為對(duì)(5-53)式Hy關(guān)于y微分，可確定磁場(chǎng)梯度，即

磁場(chǎng)力為磁場(chǎng)強(qiáng)度與磁場(chǎng)梯度的乘積，即

可確定磁極按平面排列和柱面排列開放磁系的磁場(chǎng)力：和

磁場(chǎng)深度和磁場(chǎng)力深度是指沿磁系半徑線上，以極面為起點(diǎn)，磁場(chǎng)強(qiáng)度和磁場(chǎng)力能夠達(dá)到的有效距離．（2）合適磁極的確定

作用在磁性顆粒上的比磁力

最大磁力時(shí)的C值

假定圓筒磁選機(jī)的極面至筒面的距離為Δ,則因?yàn)閄P、H0和e-2cy都不為零,故1－2cy=0,即

6.1.4.2閉合磁系磁場(chǎng)閉合磁系的特點(diǎn)

異性磁極面對(duì)面排列，極距小，即空氣隙小，則磁阻小，因而極間磁場(chǎng)強(qiáng)度高。

為了產(chǎn)生磁場(chǎng)梯度，常將閉合磁系的感應(yīng)磁極做成不同形狀的齒形極，與相對(duì)的平面磁極或凹槽磁極構(gòu)成不同型式的磁極對(duì)，這些不同型式磁極對(duì)被用于不同類型的強(qiáng)磁選機(jī)。單齒－平面磁極對(duì)(a)多齒－平面磁極對(duì)(b)圖5-24（1）單齒一平面磁極

主要缺點(diǎn)：

平面極附近的磁場(chǎng)比較均勻，磁場(chǎng)梯度接近于零。

單齒—平面磁極對(duì)（圖5-24(a)）多用于干選盤式強(qiáng)磁選機(jī)，但也有些圓盤磁選機(jī)采用三齒—平面磁極對(duì)。其沿齒極法向y的磁場(chǎng)強(qiáng)度變化可用下述經(jīng)驗(yàn)公式表示（2）多齒一平面磁極β=600，r=0.15s。

多齒—平面磁極對(duì)主要用于輥式強(qiáng)磁選機(jī)。試驗(yàn)研究表明，多齒—平面磁極對(duì)沿齒極法向的變化，當(dāng)離極面的距離超過齒距之半，即y>0.5s時(shí)，磁場(chǎng)趨向均勻，換言之，多齒—平面磁極對(duì)的極距不宜大于0.5s。當(dāng)=0.5s時(shí)，其磁場(chǎng)和磁場(chǎng)力的變化可表示如下:雙曲線共焦磁極對(duì)(a)多齒一凹弧磁極對(duì)(b)圖5-25(3)雙曲線共焦磁極對(duì)

曲線共焦磁極對(duì)的特點(diǎn)是，齒形極的漸近線與凹弧極的漸近線聚焦于一點(diǎn)，即使在凹弧極面附近，磁場(chǎng)仍然是不均勻的，因而其磁場(chǎng)特性比尖齒—平面磁極對(duì)優(yōu)越。這種磁極對(duì)廣泛用于強(qiáng)磁場(chǎng)輥式磁選機(jī)．（4）多齒一凹弧磁極對(duì)

多齒—凹弧磁極對(duì)（圖5-25(b)）可以是共焦磁極對(duì)，也可以是非共焦磁極對(duì)。齒極對(duì)稱面上的磁場(chǎng)強(qiáng)度分布近似雙曲線共焦磁極對(duì)的磁場(chǎng)分布，但磁場(chǎng)強(qiáng)度要低些，可采用5-69式并乘以修正系數(shù)0.7～0.8進(jìn)行計(jì)算。6.1.4.3磁介質(zhì)磁場(chǎng)1)齒板介質(zhì)主要缺點(diǎn):

齒谷間隙中的磁場(chǎng)力很弱，料漿下降速度快，在一定程上影響磁性成分的回收率。

形狀和組裝方式

中間齒板為雙面齒板，邊緣齒極為單面齒板，齒尖對(duì)齒尖排列。

磁場(chǎng)特性:2)鐵球介質(zhì)

受瓊斯型齒板聚磁介質(zhì)磁選機(jī)的啟發(fā),國(guó)外于20世紀(jì)60年代末期研制出工業(yè)規(guī)模的球介質(zhì)平環(huán)濕式強(qiáng)磁選機(jī)。這種磁選機(jī)很快在我國(guó)鞍鋼齊大山鐵礦推廣應(yīng)用,為改善粗顆粒或渣屑堵塞的問題,研制了電磁雙立環(huán)磁選機(jī)和永磁籠形磁選機(jī),均采用球介質(zhì)。圖5-28單球磁場(chǎng)特性求解圖

沿磁場(chǎng)方向靠近鐵磁性球面端點(diǎn)的磁場(chǎng)梯度為其磁化強(qiáng)度與半徑之比的2倍。

貼近球面,r→a,則磁場(chǎng)梯度可表示為3)絲介質(zhì)

(1)單絲介質(zhì)磁場(chǎng)特性

沿磁場(chǎng)方向在絲表面的磁場(chǎng)梯度隨鐵磁性絲的磁化強(qiáng)度的增加和半徑的減小而提高。圖5-29單絲磁場(chǎng)特性求解

磁場(chǎng)梯度匹配a/b=2.69圖5-30距離絲介質(zhì)表面距離H與gredH及磁場(chǎng)力的關(guān)系

梯度范圍與顆粒粒度的匹配可用圖5-30說明：介質(zhì)絲半徑（10μm）與顆粒半徑（3.3μm）之比約為3；相關(guān)磁場(chǎng)強(qiáng)度、磁場(chǎng)梯度和磁力隨著離絲表面距離的增加而下降，但在顆粒直徑范圍內(nèi)，磁場(chǎng)梯度變化最大，在這段距離內(nèi),磁場(chǎng)力的下降僅為鋼毛表面的10%,當(dāng)超出顆粒范圍則H尤其gradH亦即磁場(chǎng)力急劇下降。

由5-91式可知，在梯度匹配時(shí),磁力與顆粒半徑的二次方成正比。由于有效磁力限于顆粒直徑范圍內(nèi),故鋼毛的每個(gè)捕收點(diǎn)只能捕收一個(gè)匹配顆粒。因此鋼毛捕獲的磁性顆粒的體積大致與鋼毛的體積相同。這可用來估算鋼毛的負(fù)荷比（單位鋼毛重量捕獲的磁性顆粒重量），以便控制合適的給料量。6.2.1電選過程

電場(chǎng)分選(簡(jiǎn)稱電選)就是基于被分離物料在電性質(zhì)上的差別,利用電選機(jī)使物料顆粒帶電，在電選機(jī)電場(chǎng)中顆粒受電場(chǎng)力和機(jī)械力(重力、離心力等)的作用,不同電性質(zhì)的顆粒運(yùn)動(dòng)軌跡發(fā)生分離而得以使物料分選的一種物理分選方法。6.2電場(chǎng)分選圖5-31高壓電暈鼓筒式電選機(jī)分選示意圖圖5-32靜電電選機(jī)示意圖

6.2.2電選機(jī)電場(chǎng)1、靜電場(chǎng)庫(kù)侖定律F--兩個(gè)點(diǎn)電荷之間的相互作用力（N）;q1、q2--兩個(gè)點(diǎn)電荷的電量（C）;r--兩個(gè)點(diǎn)電荷之間的距離（m）；k—系數(shù)，在國(guó)際單位制中k＝1/4πε0。εo--真空的介電常數(shù)，等于8.85×10-12C2／N·m2。

靜電場(chǎng)是指帶電體相對(duì)于介質(zhì)和觀察者其電荷不動(dòng),電荷量也不變化,相應(yīng)的不隨時(shí)間的變化而變化的電場(chǎng)叫靜電場(chǎng)。(2)臨界電場(chǎng)強(qiáng)度、臨界電壓

當(dāng)電介質(zhì)處在電場(chǎng)強(qiáng)度超過一定值時(shí)，電介質(zhì)本身的全部或一部分就會(huì)喪失其絕緣性能，使之成為導(dǎo)體，人們把使電介質(zhì)改變電性的這一電場(chǎng)強(qiáng)度叫做臨界電場(chǎng)強(qiáng)度。

絕緣體的臨界電場(chǎng)強(qiáng)度EKP，不僅同絕緣體本身的分子結(jié)構(gòu)有關(guān)，也和絕緣體的散熱條件、電場(chǎng)的不均勻程度以及絕緣體的厚薄、形狀等因素有關(guān)。但主要因素是絕緣體本身的分子結(jié)構(gòu)，所以近似地認(rèn)為EKP只與絕緣體分子結(jié)構(gòu)有關(guān)。

UKP=EKPd，d為絕緣體厚度（cm），當(dāng)外加電壓使厚度為1cm絕緣體達(dá)到臨界電場(chǎng)強(qiáng)度時(shí)的電壓值UKP稱為臨界電壓。應(yīng)當(dāng)指出,非均勻電場(chǎng)中臨界電壓低于均勻電場(chǎng)中臨界電壓。(3)比導(dǎo)電度

比導(dǎo)電度是指某種物料的臨界電壓與石墨的臨界電壓之比。石墨的導(dǎo)電性較好，性質(zhì)穩(wěn)定，它的臨界電壓只有2800V,被作為標(biāo)準(zhǔn)臨界電壓。

例如，磁鐵礦成為導(dǎo)體的臨界電壓為7800V，則其比導(dǎo)電度為2.79，即是石墨臨界電壓的2.79倍。比導(dǎo)電度是衡量物料導(dǎo)電性的一個(gè)標(biāo)志，比導(dǎo)電度越高，導(dǎo)電性越差．(4)均勻電場(chǎng)中球形顆粒周圍的電場(chǎng)強(qiáng)度分布

圖5-33均勻電場(chǎng)E0中未帶電(a)和充分帶電(b)導(dǎo)體顆粒周圍的電場(chǎng)如圖5-33，根據(jù)電磁場(chǎng)理論，用求解磁場(chǎng)的方法可求出均勻電場(chǎng)E0中球形顆粒外任一點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的兩個(gè)分量，即

式中ε,ε0--顆粒和真空的介電常數(shù),a--顆粒半徑,θ,r--為顆粒外p點(diǎn)的極角和矢徑。顯然，在電場(chǎng)強(qiáng)度方向的球面端點(diǎn)（r=a，θ=0）。電場(chǎng)強(qiáng)度最高，即

對(duì)于導(dǎo)體顆粒，由于其介電常數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于自由空間的介電常數(shù)，即ε>>ε0，ε0可以忽略，則（5-94）式可簡(jiǎn)化為E=3E0

未帶電球形導(dǎo)體顆粒表面的最高電場(chǎng)強(qiáng)度為背景電場(chǎng)強(qiáng)度的3倍。若導(dǎo)體顆粒帶電至飽和狀態(tài)，其上均勻分布有電荷Q，則其表面的最高電場(chǎng)強(qiáng)度為背景電場(chǎng)強(qiáng)度的6倍。2.電暈電場(chǎng)

電暈電場(chǎng)是電選機(jī)廣泛使用的一種不均勻電場(chǎng)。在電場(chǎng)中有兩個(gè)電極，相隔—定的距離，其中之一采用直徑很小的絲狀電極（或稱電暈電極），接高壓直流電負(fù)極或正極；另一極為平面或較大直徑的鼓筒（接地極）。在大氣壓下，當(dāng)兩電極間的電位差達(dá)到某一數(shù)值時(shí)，電極以自持局部的形式放電，即發(fā)生電暈放電。（1)表面發(fā)射勢(shì)壘

在原子中，離原子核遠(yuǎn)的電子勢(shì)能大；離原子核近的勢(shì)能小。在金屬的表面，一個(gè)自由電子受多個(gè)原子核的作用，它的勢(shì)能如圖5-34所示。圖5-34金屬表面的電子勢(shì)能

圖中橫軸垂直于金屬表面，縱軸表示電子的勢(shì)能，在無限遠(yuǎn)處，勢(shì)能為零，即We=0。自由電子的最低能級(jí)是－Wa，在這以下電子束縛在原子內(nèi)，它不能越過電子之間的勢(shì)壘而自由運(yùn)動(dòng)。金屬中自由電子的勢(shì)能為－eφ時(shí)，它們雖然可以在金屬中自由運(yùn)動(dòng)，但是不能脫離金屬，必須由外界給這些電子足夠的能量(>eφ),才能使它超過表面勢(shì)壘而脫離表面。按照電子獲得額外能量和克服阻礙它逸出的力的方式進(jìn)行分類，電子發(fā)射可分為熱發(fā)射、光電發(fā)射、次電子發(fā)射和場(chǎng)致電子發(fā)射。高壓電選機(jī)電暈極發(fā)射電子是場(chǎng)致電子發(fā)射產(chǎn)生的.（2）場(chǎng)致電子發(fā)射

場(chǎng)致電子發(fā)射并不需要供給固體內(nèi)的電子以額外的能量，而是靠很強(qiáng)的外部電場(chǎng)來壓抑物體表面的勢(shì)壘，使勢(shì)壘的高度降低，寬度變窄。這樣物體內(nèi)的大量電子就能穿過表面勢(shì)壘而逸出。

在發(fā)射體表面產(chǎn)生強(qiáng)電場(chǎng)是場(chǎng)致發(fā)射的關(guān)鍵。常用提高電壓的方法，同時(shí)把發(fā)射體做成曲率半徑很小的尖端或細(xì)絲，在尖端或細(xì)絲的表面就會(huì)形成很強(qiáng)的電場(chǎng)。另一種方法是縮短兩極間的距離。

在強(qiáng)場(chǎng)的作用下，金屬表面勢(shì)壘不僅高度降低了，而且寬度也變窄了。當(dāng)勢(shì)壘寬度窄到可以同電子波長(zhǎng)相比擬時(shí)，電子隧道效應(yīng)就起著重要的作用．這種穿透勢(shì)壘逸出金屬表面的電子發(fā)射就是場(chǎng)致發(fā)射。

兩個(gè)曲率半徑相差很大的電極，提高兩極的電壓到一定值時(shí)，非自持放電便過渡到電暈放電。如進(jìn)一步提高電壓，放電電流迅速增加，同時(shí)發(fā)光區(qū)也在增大。在發(fā)光區(qū)內(nèi)產(chǎn)生很強(qiáng)的氣體分子的電離和激發(fā)。放電的這一部分區(qū)域稱為電暈區(qū)，而緊靠它的電極稱作電暈電極。在電暈層與非電暈電極之間的區(qū)域稱作電暈外區(qū)。

（3）電暈放電

圖5-35園柱電板間的電暈放電

在直流放電中，既可以是正極發(fā)生電暈，稱正電暈放電；也可以是負(fù)電極發(fā)生電暈，稱負(fù)電暈放電；如果兩個(gè)電極的曲率很大，則兩個(gè)電極都可以起暈，稱雙極電暈放電；在交變電場(chǎng)的情況下，在曲率大的電極附近交替地出現(xiàn)正電暈和負(fù)電暈。擊穿電暈時(shí)的電極電壓,稱電暈起始電壓。電暈起始電壓取決于電極的形狀，電極之間距離、氣體性質(zhì)等因素。關(guān)于開始電暈放電的條件，彼克(Peek)在研究大量實(shí)驗(yàn)材料后，得到在空氣中同軸圓柱電極（圖5-35）的經(jīng)驗(yàn)公式:r。--電暈圓柱的半徑，cm；δ--溫度為T，壓強(qiáng)為p時(shí)空氣的相對(duì)密度,T0=298K，p0=0.1MPa；Ek--起始場(chǎng)強(qiáng)，即在電暈柱表面開始出現(xiàn)電暈時(shí)的場(chǎng)強(qiáng)。

彼克公式是從共軸圓柱之間電暈放電的許多實(shí)驗(yàn)里總結(jié)出來的，也可廣泛應(yīng)用于其它電極結(jié)構(gòu)的情況。在已知Ek的情況下，根據(jù)電學(xué)公式可得到電暈起始電壓:

上式表明，電暈電極的半徑r。增大，電暈起始電壓Uk也增大，所以在電選機(jī)中，電暈電極一般采用直徑為0.2mm～0.4mm的細(xì)導(dǎo)線絲以降低電暈的起始電壓。為了確定電暈層的厚度必須弄清楚電場(chǎng)強(qiáng)度在電暈層內(nèi)的分布,因此有必要研究一下電暈放電的電場(chǎng)分布和伏安特性曲線。繁流放電理論認(rèn)為，在細(xì)圓柱形導(dǎo)線周圍的電暈層里的電場(chǎng)分布非常接近圓柱形電容器的電場(chǎng)分布。

(4)電選機(jī)的電暈電場(chǎng)

電暈電選機(jī)就是應(yīng)用電暈放電形成的電暈電場(chǎng)來進(jìn)行物料分選工作。電暈電場(chǎng)與靜電場(chǎng)不同之處就是有電子流。如在電暈電極上加上負(fù)高壓直流電，則正離子將向電暈電極運(yùn)動(dòng)并給出其電荷。電子和負(fù)離子則向接地電極運(yùn)動(dòng)，而充滿了電暈外區(qū)，成電選所需要的電暈電場(chǎng)。圖5-37電暈電極與各種接地極配合的電力線分布圖(a)點(diǎn)狀，(b)尖端，(c)平行板，(d)圓形從圖可以看出，電暈極正對(duì)鼓面的電流最大，以此為對(duì)稱點(diǎn)向兩邊減少。電壓的大小是電選過程的重要操作參數(shù)，由場(chǎng)致發(fā)射一節(jié)中巳知,電選機(jī)的電暈放電主要靠提高電場(chǎng)強(qiáng)度,即提高電壓,其次是采用小的極距(電暈極與接地極表面間的距離)。在極距相同的條件下,電壓越高電暈電流越大,電暈電流在鼓面上的分布范圍也越大。圖5-38極距對(duì)電暈電流的影響5-39電壓對(duì)電暈電流的影響電暈極的安裝角度（電暈極的中心與鼓筒中心的連線與Y軸的夾角）的變化,能改變電暈放電的范圍和電暈電流的大小。從圖5-38可以看出,電暈電極的角度變化,使最大電暈電流值的位置發(fā)生了變化。圖5-39為極距相同,電壓不同,一根電暈極放電時(shí),電暈電流在筒面上的分布曲線。極距越小電暈電流越大,亦即電暈電流隨極距增大而減小。一般極距為20cm～45cm。在實(shí)際操作中，由于電壓易控制,常通過控制電壓來控制電暈電流。電暈電極的根數(shù)對(duì)電暈電流也有影響。對(duì)于一定直徑的電暈絲，在一定的電壓下有一最佳電暈絲數(shù)，這時(shí)單位電暈絲長(zhǎng)度的電暈電流具有最大值。電暈絲數(shù)超過最佳數(shù)時(shí)，電暈絲之間的距離就減小，由于電暈絲互相屏蔽而使電暈電流減小，試驗(yàn)說明電暈電流隨電暈絲直徑的減小而增大。圖5-40電暈極根數(shù)與電暈電流的關(guān)系圖5-41不同電極結(jié)構(gòu),電暈電流在鼓面上分布3.復(fù)合電場(chǎng)復(fù)合電場(chǎng)為靜電場(chǎng)與電暈電場(chǎng)的疊加電場(chǎng),結(jié)合了這兩種電場(chǎng)的優(yōu)點(diǎn),既有電暈放電又有靜電場(chǎng),擴(kuò)大了導(dǎo)體顆粒與非導(dǎo)體顆粒所受電場(chǎng)力的差別,即導(dǎo)體顆粒受到背離鼓筒的電場(chǎng)力和非導(dǎo)體顆粒吸筒面的電場(chǎng)力都較前兩種電場(chǎng)單獨(dú)使用時(shí)大,因而提高了分選效果。圖5-41為兩種不同電極結(jié)構(gòu)的復(fù)合電場(chǎng)電暈電流在鼓面上的分布曲線。在α=0°～30°的范圍內(nèi)電流分布幾乎一樣,成正態(tài)分布。多根電暈極的電暈電流分布的范圍明顯加寬，其值也成正態(tài)分布。6.2.3帶電方式和顆粒荷電量1、傳導(dǎo)帶電傳導(dǎo)帶電：顆粒與電極接觸后，導(dǎo)體顆粒由于其電位低于帶電電極的電位，通過傳導(dǎo)迅速獲得與接觸電極同號(hào)的電荷。2、感應(yīng)帶電感應(yīng)帶電：導(dǎo)體顆粒不與電極接觸，而在靜電場(chǎng)空間獲得電荷。3、電暈帶電

電暈帶電：又稱為離子碰撞帶電。顆粒進(jìn)入電暈電場(chǎng)后，無論導(dǎo)體顆?；蚍菍?dǎo)體顆粒都能通過離子碰撞獲得電荷。4、復(fù)合電場(chǎng)中帶電

復(fù)合電場(chǎng)中帶電：顆粒進(jìn)入以電暈場(chǎng)為主的復(fù)合電場(chǎng)中，導(dǎo)體顆粒和非導(dǎo)體顆粒都可通過離子碰撞獲得電荷。當(dāng)進(jìn)入靜電場(chǎng)區(qū)域時(shí)，導(dǎo)體顆粒迅速將在電暈場(chǎng)中獲得的表面電荷經(jīng)接地極傳走，并由傳導(dǎo)感應(yīng)帶上與接觸電極同符號(hào)的電荷；而非導(dǎo)體顆粒一般只傳走少量電荷，保留大部分剩余電荷，受接地極吸引和靜電負(fù)極排斥，比較牢固地吸于接地極表面。5、摩擦帶電

摩擦帶電：顆粒與顆粒接觸摩擦帶電和顆粒與特定材料滑動(dòng)摩擦或滾動(dòng)摩擦帶電。6.2.3.5顆粒在電暈場(chǎng)中的荷電量1）瞬時(shí)t內(nèi)的荷電量

物顆粒在時(shí)間t內(nèi)，在電暈電場(chǎng)中由于吸附離子和電子所得到的荷電量與電場(chǎng)強(qiáng)度，與顆粒的表面積以及顆粒的介電常數(shù)等有關(guān)。式中Qt--顆粒在瞬時(shí)t內(nèi)的荷電量；ε--顆粒介電常數(shù)；E--顆粒所在點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度；r--顆粒半徑；k--離子遷移率

2)最大荷電量

導(dǎo)體顆粒的介電常數(shù)ε》12對(duì)于非導(dǎo)體顆粒，其介電常數(shù)為4-8（1）顆粒的最大荷電量與電場(chǎng)強(qiáng)度和顆粒半徑的平方(即表面積)成正比。（2）在電場(chǎng)強(qiáng)度和顆粒半徑相同的條件下，導(dǎo)體顆粒比非導(dǎo)體顆粒的最大荷電量更多。3)剩余荷電量導(dǎo)體顆粒的剩余荷電量接近于零，非導(dǎo)體顆粒的剩余荷電量很大．導(dǎo)體顆粒與非導(dǎo)體顆粒剩余荷電量的懸殊差別必然導(dǎo)致它們所受電力和運(yùn)動(dòng)軌跡的差別。6.2.4顆粒在電選過程中

的受力與分離1.分選原理入選物料經(jīng)干燥后進(jìn)入電暈電場(chǎng)。來自電暈電極的空氣負(fù)離子和電子使導(dǎo)體和非導(dǎo)體顆粒都吸附負(fù)電荷而帶電。導(dǎo)體顆粒得到的負(fù)電荷多，非導(dǎo)體顆粒得到的少。導(dǎo)體顆粒落到輥筒面后又把電荷傳給輥筒。最后導(dǎo)體顆粒所得的負(fù)電荷全部放完反而又得到了正電荷，于是被輥筒排斥，在電力、離心力、重力綜合作用下，其軌跡偏離輥筒而進(jìn)入導(dǎo)體產(chǎn)品區(qū)。同時(shí)由于偏向電極的作用，導(dǎo)體顆粒又受到一種偏向力，即提升效應(yīng),更增大了偏離輥筒的程度。圖5-46單輥電選機(jī)分選示意圖AB－電暈電場(chǎng)區(qū)BC－靜電場(chǎng)區(qū)CDE－電場(chǎng)外區(qū)非導(dǎo)體顆粒進(jìn)入靜電場(chǎng)時(shí)，由于剩余電荷多，在靜電場(chǎng)中產(chǎn)生的靜電吸力大于礦粒的重力和離心力，于是吸在輥筒上。當(dāng)離開靜電場(chǎng)時(shí)，由于界面吸力的作用，使它繼續(xù)吸在鼓筒上，直至被輥筒后面的刷子刷下而進(jìn)入非導(dǎo)體產(chǎn)品區(qū)。6.2.4顆粒在電選過程中的

受力與分離顆粒受力：庫(kù)侖力F1、鏡象力F3和非均勻電場(chǎng)力F2，同時(shí)還受到機(jī)械力的作用，包括重力和離心力。1、顆粒受力Fk＝qEFN=PgradE鏡象力Fl鏡象力是指荷電顆粒的剩余電荷與該電荷在接地電極表面處的鏡象位置感應(yīng)產(chǎn)生符號(hào)相反的電荷,此電荷稱為鏡象電荷。圖5-47鏡象力概念圖2、顆粒分離顆粒在選別過程的受力情況如圖5-48所示。導(dǎo)體、半導(dǎo)體和非導(dǎo)體顆粒的運(yùn)動(dòng)情況可用力學(xué)不等式表示如下：在電暈電場(chǎng)區(qū)(AB區(qū))在靜電場(chǎng)區(qū)(BC區(qū))電場(chǎng)外區(qū)(CDE區(qū))非導(dǎo)體顆粒F1+mgcosα>KF1+K>mgcosαF3<mgcosα+KF3>mgcosα+K6.3復(fù)合物理場(chǎng)分選6.3.1復(fù)合物理場(chǎng)分選原理概述實(shí)現(xiàn)作用力方向偏轉(zhuǎn)或反向途徑有三：①采用復(fù)合力場(chǎng)。②調(diào)節(jié)分選介質(zhì)。③調(diào)節(jié)顆粒的表面性質(zhì)（如潤(rùn)濕性）。大多數(shù)分選方法均采用復(fù)合力場(chǎng)。磁選是磁場(chǎng)重力場(chǎng)，有時(shí)還加上離心力場(chǎng)的復(fù)合分選過程，磁力方向與重力方向垂直，或與重力方向相反。電選