電選機

電選機是電力選礦的選礦設備。電選是利用自然界各種礦物和物料電性質的差異而使之分選的方法。

基本介紹

• 中文名：電選機
• 外文名：electric separator
• 屬性：選礦設備
• 分類：靜電選礦機和電暈選礦機
• 最早研製：1908年
• 原理：礦物導電率不同

發展歷史

電選在工業上的套用始於1908年，此後有相當長一段時期並無多大進展，但在五十年代末期，特別是近二十多年來，卻有了新的發展，得到了更為廣泛的套用，主要是由於工業的迅速發展，對各種礦物原料的需求量日益增長。例如，由於國防工業和其他工業的發展而需要鈦量不斷增加，因此就大量開採和利用海濱砂礦中的鈦鐵礦、金紅石和原生鈦鐵礦。

為了提高鈦鐵礦精礦品位和降低其中有害雜質二氧化磚和含磷礦物，電選是最為有效的方法；經重選後的白鎢錫石粗精礦，用重選、浮選和磁選都無法分開，而電選則是最為有效的方法；現在高爐冶煉中，如何降低鐵精礦中二氧化矽的含量，提高鐵精礦品位，從而可提高高爐利用係數，節約燃料和能耗，電選也已證明是行之有效的方法。

加之電選是乾式作業，不產生廢水和對環境污染等問題，故也日益為人們所重視和不斷擴大其套用範圍。

國內在生產中採用電選是在1964年，此後逐步用在鎢礦中分選白鎢錫石，隨後並用於鈦鐵礦和鉭鈮礦的精選。但總的情況是套用範圍仍不廣泛，研究還不深入。

原理

具有不同導電率的各種礦物通過電場時，由於靜電感應或俘獲帶電離子的作用而帶有不同的電荷，並在電場中顯示不同的特點；輔以重力作用，使之產生不同的運動軌跡；然後藉助接料器具，達到將不同導電性礦物分離的目的。

電選是利用自然界各種礦物和物料電性質的差異而使之分選的方法。如常見礦物中的磁鐵礦、鈦鐵礦、錫石、自然金等，其導電性都比較好；石英、鋯英石、長石、方解石、白鎢礦以及矽酸鹽類礦物，則導電性很差，從而可以利用它們電性質的不同，用電選分開。

如圖為鼓筒式高壓電選機簡圖。轉鼓接地，鼓筒旁邊為通以高壓直流負電的尖削電極，此電極對著鼓面放電而產生電暈電場。礦物經給礦斗落到鼓面而進入電暈電場時，由於空間帶有電荷，此時不論導體和非導體礦物均能獲得負電荷（如果電極為正電，則礦粒帶正電荷），但由於兩者電性質不同，導體礦粒獲得的電荷立即傳走（經鼓筒至接地線），並受到鼓筒轉動所產生的離心力及重力分力的作用，在鼓筒的前方落下；非導體礦粒則不同，由於其導電性很差，所獲電荷不能立即傳走，甚至較長時間也不能傳走，吸附於鼓筒面上而被帶到後方，然後用毛刷強制刷下而落到礦斗中，兩者之軌跡顯然不同，故能使之分開。

從上述情況可知，實現電選，首先是涉及礦物電性質和高壓電場問題，還與機械力的作用有關。

電選機分類

1、高壓電選機（又名靜電分離機）

是利用物料導電性能的差異，在高壓電暈電場與高壓靜電電場相結合的複合電場中，在電力和機械力的作用下，實現對物料的分離。對導體加強了靜電極的吸引力，對非導體加強了斥力。

經過挑選、破碎、磨粉後的金屬和非金屬混合物或其他導體和非導體混合物，從進料漏斗中下到圓筒上面，圓筒旋轉帶物料進入高壓電極和圓筒接地電極之間電暈電場中，導電性能良好的顆粒在與接地電極表面接觸時，能較快地將導電良好的金屬顆粒所帶電荷經圓筒電極傳走，在旋轉圓筒帶來的離心力和自重力的作用下，脫離圓筒電極，落入導體顆粒的接料槽中。

導電性能較弱的非金屬或非導體顆粒，在與圓筒接觸時，很難傳走它們所帶的電荷。由於異性電荷相互吸引而吸附在圓筒表面，隨圓筒轉動帶至圓筒後面被圓輥毛刷刷下，落入非導體顆粒接料槽中。

2、雙輥電選機

這是我國在1964年研製成功的一種電選機，目前在我國使用比較廣泛。從原理和構造上說，它是由美國Sutton式電選機發展起來的，與蘇聯的1250型相同。

此種電選機採用電暈極和靜電極（偏極）相結合的複合電場，其電極與輥的相對位置。當高壓直流負電通至電暈極和靜電極後，由於電暈極直徑很小，從而向著輥筒方向放出大量電子，這些電子又將空氣分子電離，正離子飛向負極，負電子則飛向輥筒（接地正極），因此靠近輥筒一邊的空間都帶負電荷，靜電極則只產生高壓靜電場，而不放電。

礦粒隨轉輥進入電場後，此時不論導體或非導體都同樣地吸附有負電荷，但由於礦粒電性質的不同，運動和落下的軌跡也不同。導體礦粒獲得負電荷後，能很快地通過轉輥傳走，與此同時，又受到偏極所產生的靜電場的感應作用，靠近偏極的一端感生正電，遠離偏極的另一端感生負電，負電又迅速地由輥筒傳走，只剩下正電荷，由於正負相吸引，故它被偏極吸向負極（靜電極），加之礦粒本身又受到離心力和重力的切向分力作用，致使導體礦粒從輥筒的前方落下而成為精礦（導體）。

對非導體來說，雖然也獲得了負電荷，但由於其導電性很差，獲得的電荷很難通過輥筒傳走，即或傳走一部分也是極少的，從而此電荷與輥筒表面發生感應而緊吸於輥面。電壓越高（電場強度越大），此吸引力也就越大，隨輥筒而被帶到轉輥之後方，用壓板刷強制刷下，此部分即為尾礦（非導體）。而介於導體與非導體之間的中礦則落到中礦斗中。靜電極對非導體礦粒還有一個排斥作用，避免掉入導體部分。

鼓筒表面鍍以耐磨硬鉻，由單獨的電機經皮帶輪傳動，但輥筒的轉速要通過更換皮帶輪才能調節。電暈電極是採用普通的鎳鉻電阻絲，直徑為0.5mm，靜電極（又名偏極）採用直徑為40mm 的鋁管制成，兩者皆平行於輥筒面（電暈極用支架張緊），然後用耐高壓瓷瓶支承於機架，而支架必須使兩者相對於輥筒的位置可調。高壓直流電源的負電則經非常可靠的電纜引入，上下兩輥電極的固定方法相同。毛刷系採用固定壓板刷，電選時，由於非導體礦的剩餘電荷所產生的鏡面吸力緊吸於輥子表面，必須用刷子強制刷下至尾礦斗中。

物料經分選後，所得精、中、尾礦（或稱導體、半導體、非導體）的質量、數量除通過電壓、轉速等調節外，還可通過調節分礦板的位置來調節。每個輥可分出三種或兩種產品，對全機來說，則可分出五種產品，調節分礦板可使第一輥的精、中、尾礦再選，經第二輥又可分出三種產品。

3、三鼓筒式高壓電選機

此種型式電選機與上述兩種不同處，主要是採用了三個直徑較大的鼓筒。電極結構的特點是只用電暈極而無靜電極。由於從上而下有三個轉鼓，故可在第一鼓筒分出的導體、非導體和中礦進一步在第二或第三鼓筒上精選或再精選。

4、美國卡普科高壓電選機

此機為美國Carpco公司生產的一種新型高壓電選機，共有6個鼓筒。第一個鼓筒分出的三個產品可送到第二個鼓筒再選，這樣可進行多次分選。採用三鼓筒並列。共用高壓電源的方法安裝。

該機的主要特點如下：

（1）電極結構與其他電選機不同，是由美國J.H.Carpenter所研製，後由美國Carpco 公司所壟斷。實為電暈極與靜電極相結合在一起的複合電場。最早只用一套電極，後增加至兩套。可以調節電極與鼓筒的距離（極距），也可調入選角度。

這種電極結構可從電極向鼓筒表面產生束狀電暈放電，提高分選效果，加之高壓電

源可用正電或負電，電壓最高可達40千伏。

（2）採用大鼓筒，直徑有200、250、300 和350mm等多種，特別是研究型還可更換鼓筒，用直流馬達傳動，可無級變速。

（3）處理量大。據報導，每厘米鼓筒長每小時可達18Kg，現在許多國家採用此種型式

電選機。加拿大瓦布希選廠每小時處理量達1000t的高品位鐵精礦。在瑞典每年生產100萬噸高品位鐵精礦，都採用此種型式電選機。

此機的缺點是中礦循環量仍比較大，據美國自己報導，中礦循環量仍達20~40%。

電選機電場

電選機所採用的電場有靜電場、電暈電場和複合電場三種。

1、靜電場

近代物理表明，凡是有電荷的地方，四周就存在著電場，即任何電荷在自己周圍空間都激發電場，亦即

電荷電場

在電選實踐中，都是採用高壓直流電源而產生高壓靜電場，或礦粒在高壓電場中獲得負或正電荷，根據上述原理及情況，必然會產生相互作用。

2、電暈電場

這是電選中廣泛使用的一種電場。當兩電極相隔一定距離時（通常稱極距），其中之一採用直徑很小的絲電極（或稱電暈極），曲率很大，通以高壓直流負電或正電；另一極為平面或很大直徑的鼓筒（接地）。此時放電是以自持局部的形式，負電暈放電為輝光放電。不論絲極為正或負，均是以局部擊穿的形式表現出電暈放電。對此種不均勻電場放電來說，電壓、極距、極性、氣體種類和絲極的曲率均產生很大的影響。

電選中以負電極使用最多，正電極使用較少。放電電極的直徑極小，僅為0.2 至0.5mm。另一極則為直徑很大的鼓筒或平板極，前者曲率很大，後者曲率很小，兩者直徑之比相差極大。例如，鼓筒直徑，放電電極直徑，兩者相差達1750倍；如為平面極時，則為無限大，從而極易產生電暈放電。

3、複合電場

所謂複合電場是指電暈電場和靜電場相結合的電場。這種電極的結構形式是鼓筒式電選機發展史上的一個大進展，因為單純地採用靜電極，分選效率很低；單純地採用電暈極，分選效果也不理想，從而人們在實踐和理論的基礎上研究出了各種形式的複合電極。

套用

1、廢舊鋁塑板分離機成套設備；廢電子線路板分離機成套設備。分離原理相同：分離純度能達到99%以上。

2、白鎢與錫石的分離。

3、磁鐵礦、赤鐵礦、鉻鐵礦、錳礦的分選；鉭鈮礦、鈦鐵礦、金紅石、獨居石的分選。

4、分離其他金屬和非金屬混合物的金屬提取。

5、分離鋁塑刨花料（如PVC鋁塑刨花、鋁塑門窗鋁和塑膠的分離）。

6、銅塑複合物及銅塑混合物分離（如電子線路板銅皮的回收，PVC銅線小排線銅塑的回收）。

7、石英、長石的分選；石墨、金剛石、磷灰石、煤和石棉等的分選。

8、粉煤灰對碳的提取。

9、糧食及其他穀物選種以除去不純雜物。

10、黃金的分選等。

電選之所以能大規模在各個領域裡廣泛地採用，電暈電選的發明起了很重要的作用。這是因為它比以前的靜電選礦效率高，而目前大多數生產上和實驗室型的電選機，其使用的電場則又以電暈和靜電場相結合的複合電場最為廣泛。

電選機的安全問題

不論何種型式的電選機，都必須採用高壓電，因此，電選機的安全問題就比較突出並應引起高度重視，防止發生人身和設備事故。

在設備的設計上，必須採取各種嚴密的保險措施。例如為了防止電極裸露於外，機罩等都有閉鎖裝置。為了防止變壓器的損壞，也必須設計有過電流繼電器。無論是工業生產型和實驗型電選機，都必須具有這些保全條件。電選機應配有專門地線，地線可布置成格狀或蛛網狀，埋於離地表1m以上的潮濕地里，每個聯接點必須焊接好且牢固可靠，從電選機連線線至整個地線的電阻規定為2~4Ω左右。

如採用電子管整流的高壓直流發生器，當電源開始工作時，應事先將燈絲加熱10~15min後才能將高壓電送至電選設備進行電選，否則很容易損壞高壓整流管或減少壽命。如果移動了變壓器的油箱，還必須靜置2h後才能使用。

使用電選機時，一定要檢查機器本身與專用地線是否聯接好，切不可接觸高壓帶電電極。停車切斷電源後，一定要將放電棒與帶電電極接觸使之放電，否則電極上的剩餘電仍會產生危險。