0053铁矿石电选新工艺新技术-摩擦电选工艺理论（三）

铁矿石电选新工艺新技术-摩擦电选工艺理论（三）（二）矿粒在电晕电场中获得的电荷   球形矿粒在电晕电场中所获得的电荷，通常以下式表示：    式中  r———矿粒半径，          ε0———空气介电常数,F/m,          e———离子电荷，等于1.6×10-19C;          n———电晕电场内离子浓度，即每m3离子数；          K———离子迁移率,m2/V•s,在1个标准大气压时,K为1～2×104m2/V•s，相当于15～30m2/s          t———放电时间,s。    如采用电场中离子浓度n=1014离子数/米3，从上述公式，令t=10-3，10-2及10-1秒，则可求得矿粒相应的荷电量为极大值Qmax的6%，45%及90%。  矿粒在电晕场中荷电达到极大电荷值Qmax所需的时间关系。  对小于2毫米至0.1毫米的粗粒矿物，要求在电晕场中能荷以较大的电荷值(Qmax)(至少为50%Qmax),这是由于矿粒比较大，在鼓筒式电选机上所受的离心力及重力分力也大，特别是对非导体矿粒而言，则尤为重要，如不从电晕场中吸附较多的电荷以及由此而产生较大的镜面吸力，则必然由于离心力及重力过大而混入导体产品中，影响分选效果；但对导体而言，则不受影响，因为只要能及早地将吸附之电荷通过接地极而传走。  对小于0.1毫米的矿粒而言，由于其粒度小，质量也小，在同等荷电条件下，则比表面电荷大，但如果在鼓筒式电选机的同等转速下(与粗粒相等),则其离心力几乎要小1000倍,如果像分选粗粒一样,也荷以很大的电量，则产生的镜面吸力会更大，这对导体矿粒而言，必然会带来相反的结果，特别是细粒(小于0.1毫米)的分子间的作用力很大，则会极难从细粒群中分出，因此分选细粒要求的荷电量远远比粗粒要小得多，即荷电的时间也要短一些。  根据上述粗粒和细粒的性质和特点,特别是要求荷电量的不同,为此必须采用不同的电极结构以适应于上述情况。此外还必须在操作条件上有明显的不同，主要是电压及产生离心力的转速上，粗粒要求电压高,转速小,细粒要求电压低，转速高。（三）矿粒在电场中所受到的各种电力和机械力的作用   矿粒在电晕场中获得电荷后,同时受到各种电力和机械力的作用，导体与非导体的运动轨迹不同,从而得以分开。由于鼓筒式电选机具有典型性且广泛为各国使用，故仍以此说明。图9为矿粒在鼓筒不同位置上所受各种电力和机械力的图形。A  库仑力F1  矿粒在电场中获得电荷后，立即受到库仑力的作用，如果是导体矿粒在高压静电场中受到感应后而带电，同样受到库仑力的作用。库仑力用下式表示：  F1=QE      (8)    式中  F1———作用干矿粒上的库仑力,N;          Q———矿粒在电场中所获得的电荷,C;          E———电场强度,V/m或kV/m..    对导体矿粒而言，为静电极对它的吸引力，其方向乃朝着带电电极；对非导体而言，则为斥力，方向乃朝向接地极，恰与导体相反。    B  镜面吸力F2    镜面吸力是矿粒在电晕电场中吸附电荷后，由此而与鼓面感应产生的电力，以下式表示：式中  Q(R)———矿粒剩余电荷,C;    r———矿粒中心与接地极之间的距离,m.    镜面吸力是使导体与非导体分开最为重要的电力，矿粒在电晕场中吸附电荷后，除去经接地极(转鼓)传走少部分外，绝大部分电荷则与鼓筒之表面相对应位置感应而产生吸引力，此感应电荷与剩余电荷大小相等，而符号相反；导体矿粒之电荷剩余极少或等于零，而非导体则几乎不能传走，故紧吸于鼓面，方向朝向鼓面。    C  非均匀电场的作用力F3    此力又称之为有质动力，其大小以下式表之：式中  r———矿粒半径,m;          ε0, εa———分别表示真空及空气的介电常数,F/m;          εd———介质的介电常数；          εm———矿粒的介电常数,F/m;          E———电场强度；          gradE———电场梯度。   当εm＜εd时,矿粒被排斥到较弱的电场中，反之当εm＞εd时，则矿粒被吸向电场强度大的区域。由于电选均在空气中进行，因此εd=1,则上式10可写成电场强度及梯度愈大,F3愈大;愈靠近电晕极则gradE愈大，根据测定，愈靠近接地极，梯度很小，加之分选之粒度本来已很小，则r3更小，两者之乘积就更小，故可忽略不计。为此真正起作用者则为F1及F2两种电力。