电选机

电选在工业上的应用始于1908年，此后有相当长一段时期并无多大进展，但在五十年代末期，特别是近二十多年来，却有了新的发展，得到了更为广泛的应用，主要是由于工业的迅速发展，对各种矿物原料的需求量日益增长。例如，由于国防工业和其他工业的发展而需要钛量不断增加，因此就大量开采和利用海滨砂矿中的钛铁矿、金红石和原生钛铁矿。

为了提高钛铁矿精矿品位和降低其中有害杂质二氧化砖和含磷矿物，电选是最为有效的方法；经重选后的白钨锡石粗精矿，用重选、浮选和磁选都无法分开，而电选则是最为有效的方法；现在高炉冶炼中，如何降低铁精矿中二氧化硅的含量，提高铁精矿品位，从而可提高高炉利用系数，节约燃料和能耗，电选也已证明是行之有效的方法。

加之电选是干式作业，不产生废水和对环境污染等问题，故也日益为人们所重视和不断扩大其应用范围。

国内在生产中采用电选是在1964年，此后逐步用在钨矿中分选白钨锡石，随后并用于钛铁矿和钽铌矿的精选。但总的情况是应用范围仍不广泛，研究还不深入。^[1]

具有不同导电率的各种矿物通过电场时，由于静电感应或俘获带电离子的作用而带有不同的电荷，并在电场中显示不同的特点；辅以重力作用，使之产生不同的运动轨迹；然后借助接料器具，达到将不同导电性矿物分离的目的。

电选是利用自然界各种矿物和物料电性质的差异而使之分选的方法。如常见矿物中的磁铁矿、钛铁矿、锡石、自然金等，其导电性都比较好；石英、锆英石、长石、方解石、白钨矿以及硅酸盐类矿物，则导电性很差，从而可以利用它们电性质的不同，用电选分开。

如图为鼓筒式高压电选机简图。转鼓接地，鼓筒旁边为通以高压直流负电的尖削电极，此电极对着鼓面放电而产生电晕电场。矿物经给矿斗落到鼓面而进入电晕电场时，由于空间带有电荷，此时不论导体和非导体矿物均能获得负电荷（如果电极为正电，则矿粒带正电荷），但由于两者电性质不同，导体矿粒获得的电荷立即传走（经鼓筒至接地线），并受到鼓筒转动所产生的离心力及重力分力的作用，在鼓筒的前方落下；非导体矿粒则不同，由于其导电性很差，所获电荷不能立即传走，甚至较长时间也不能传走，吸附于鼓筒面上而被带到后方，然后用毛刷强制刷下而落到矿斗中，两者之轨迹显然不同，故能使之分开。

从上述情况可知，实现电选，首先是涉及矿物电性质和高压电场问题，还与机械力的作用有关。^[1]

1、高压电选机（又名静电分离机）

是利用物料导电性能的差异，在高压电晕电场与高压静电电场相结合的复合电场中，在电力和机械力的作用下，实现对物料的分离。对导体加强了静电极的吸引力，对非导体加强了斥力。

经过挑选、破碎、磨粉后的金属和非金属混合物或其他导体和非导体混合物，从进料漏斗中下到圆筒上面，圆筒旋转带物料进入高压电极和圆筒接地电极之间电晕电场中，导电性能良好的颗粒在与接地电极表面接触时，能较快地将导电良好的金属颗粒所带电荷经圆筒电极传走，在旋转圆筒带来的离心力和自重力的作用下，脱离圆筒电极，落入导体颗粒的接料槽中。

导电性能较弱的非金属或非导体颗粒，在与圆筒接触时，很难传走它们所带的电荷。由于异性电荷相互吸引而吸附在圆筒表面，随圆筒转动带至圆筒后面被圆辊毛刷刷下，落入非导体颗粒接料槽中。^[1]

2、双辊电选机

这是我国在1964年研制成功的一种电选机，目前在我国使用比较广泛。从原理和构造上说，它是由美国Sutton式电选机发展起来的，与苏联的1250型相同。

此种电选机采用电晕极和静电极（偏极）相结合的复合电场，其电极与辊的相对位置。当高压直流负电通至电晕极和静电极后，由于电晕极直径很小，从而向着辊筒方向放出大量电子，这些电子又将空气分子电离，正离子飞向负极，负电子则飞向辊筒（接地正极），因此靠近辊筒一边的空间都带负电荷，静电极则只产生高压静电场，而不放电。

矿粒随转辊进入电场后，此时不论导体或非导体都同样地吸附有负电荷，但由于矿粒电性质的不同，运动和落下的轨迹也不同。导体矿粒获得负电荷后，能很快地通过转辊传走，与此同时，又受到偏极所产生的静电场的感应作用，靠近偏极的一端感生正电，远离偏极的另一端感生负电，负电又迅速地由辊筒传走，只剩下正电荷，由于正负相吸引，故它被偏极吸向负极（静电极），加之矿粒本身又受到离心力和重力的切向分力作用，致使导体矿粒从辊筒的前方落下而成为精矿（导体）。

对非导体来说，虽然也获得了负电荷，但由于其导电性很差，获得的电荷很难通过辊筒传走，即或传走一部分也是极少的，从而此电荷与辊筒表面发生感应而紧吸于辊面。电压越高（电场强度越大），此吸引力也就越大，随辊筒而被带到转辊之后方，用压板刷强制刷下，此部分即为尾矿（非导体）。而介于导体与非导体之间的中矿则落到中矿斗中。静电极对非导体矿粒还有一个排斥作用，避免掉入导体部分。

鼓筒表面镀以耐磨硬铬，由单独的电机经皮带轮传动，但辊筒的转速要通过更换皮带轮才能调节。电晕电极是采用普通的镍铬电阻丝，直径为0.5mm，静电极（又名偏极）采用直径为40mm 的铝管制成，两者皆平行于辊筒面（电晕极用支架张紧），然后用耐高压瓷瓶支承于机架，而支架必须使两者相对于辊筒的位置可调。高压直流电源的负电则经非常可靠的电缆引入，上下两辊电极的固定方法相同。毛刷系采用固定压板刷，电选时，由于非导体矿的剩余电荷所产生的镜面吸力紧吸于辊子表面，必须用刷子强制刷下至尾矿斗中。

物料经分选后，所得精、中、尾矿（或称导体、半导体、非导体）的质量、数量除通过电压、转速等调节外，还可通过调节分矿板的位置来调节。每个辊可分出三种或两种产品，对全机来说，则可分出五种产品，调节分矿板可使第一辊的精、中、尾矿再选，经第二辊又可分出三种产品。

3、三鼓筒式高压电选机

此种型式电选机与上述两种不同处，主要是采用了三个直径较大的鼓筒。电极结构的特点是只用电晕极而无静电极。由于从上而下有三个转鼓，故可在第一鼓筒分出的导体、非导体和中矿进一步在第二或第三鼓筒上精选或再精选。

4、美国卡普科高压电选机

此机为美国Carpco公司生产的一种新型高压电选机，共有6个鼓筒。第一个鼓筒分出的三个产品可送到第二个鼓筒再选，这样可进行多次分选。采用三鼓筒并列。共用高压电源的方法安装。

该机的主要特点如下：

（1）电极结构与其他电选机不同，是由美国J.H.Carpenter所研制，后由美国Carpco 公司所垄断。实为电晕极与静电极相结合在一起的复合电场。最早只用一套电极，后增加至两套。可以调节电极与鼓筒的距离（极距），也可调入选角度。

这种电极结构可从电极向鼓筒表面产生束状电晕放电，提高分选效果，加之高压电

源可用正电或负电，电压最高可达40千伏。

（2）采用大鼓筒，直径有200、250、300 和350mm等多种，特别是研究型还可更换鼓筒，用直流马达传动，可无级变速。

（3）处理量大。据报导，每厘米鼓筒长每小时可达18Kg，现在许多国家采用此种型式

电选机。加拿大瓦布什选厂每小时处理量达1000t的高品位铁精矿。在瑞典每年生产100万吨高品位铁精矿，都采用此种型式电选机。

此机的缺点是中矿循环量仍比较大，据美国自己报导，中矿循环量仍达20~40%。^[1]

电选机所采用的电场有静电场、电晕电场和复合电场三种。

1、静电场

近代物理表明，凡是有电荷的地方，四周就存在着电场，即任何电荷在自己周围空间都激发电场，亦即

电荷电场

在电选实践中，都是采用高压直流电源而产生高压静电场，或矿粒在高压电场中获得负或正电荷，根据上述原理及情况，必然会产生相互作用。

2、电晕电场

这是电选中广泛使用的一种电场。当两电极相隔一定距离时（通常称极距），其中之一采用直径很小的丝电极（或称电晕极），曲率很大，通以高压直流负电或正电；另一极为平面或很大直径的鼓筒（接地）。此时放电是以自持局部的形式，负电晕放电为辉光放电。不论丝极为正或负，均是以局部击穿的形式表现出电晕放电。对此种不均匀电场放电来说，电压、极距、极性、气体种类和丝极的曲率均产生很大的影响。

电选中以负电极使用最多，正电极使用较少。放电电极的直径极小，仅为0.2 至0.5mm。另一极则为直径很大的鼓筒或平板极，前者曲率很大，后者曲率很小，两者直径之比相差极大。例如，鼓筒直径，放电电极直径，两者相差达1750倍；如为平面极时，则为无限大，从而极易产生电晕放电。

3、复合电场

所谓复合电场是指电晕电场和静电场相结合的电场。这种电极的结构形式是鼓筒式电选机发展史上的一个大进展，因为单纯地采用静电极，分选效率很低；单纯地采用电晕极，分选效果也不理想，从而人们在实践和理论的基础上研究出了各种形式的复合电极。^[1]

1、废旧铝塑板分离机成套设备；废电子线路板分离机成套设备。分离原理相同：分离纯度能达到99%以上。

2、白钨与锡石的分离。

3、磁铁矿、赤铁矿、铬铁矿、锰矿的分选；钽铌矿、钛铁矿、金红石、独居石的分选。

4、分离其他金属和非金属混合物的金属提取。

5、分离铝塑刨花料（如PVC铝塑刨花、铝塑门窗铝和塑料的分离）。

6、铜塑复合物及铜塑混合物分离（如电子线路板铜皮的回收，PVC铜线小排线铜塑的回收）。

7、石英、长石的分选；石墨、金刚石、磷灰石、煤和石棉等的分选。

8、粉煤灰对碳的提取。

9、粮食及其他谷物选种以除去不纯杂物。

10、黄金的分选等。

电选之所以能大规模在各个领域里广泛地采用，电晕电选的发明起了很重要的作用。这是因为它比以前的静电选矿效率高，而目前大多数生产上和实验室型的电选机，其使用的电场则又以电晕和静电场相结合的复合电场最为广泛。

不论何种型式的电选机，都必须采用高压电，因此，电选机的安全问题就比较突出并应引起高度重视，防止发生人身和设备事故。

在设备的设计上，必须采取各种严密的保险措施。例如为了防止电极裸露于外，机罩等都有闭锁装置。为了防止变压器的损坏，也必须设计有过电流继电器。无论是工业生产型和实验型电选机，都必须具有这些保安条件。电选机应配有专门地线，地线可布置成格状或蛛网状，埋于离地表1m以上的潮湿地里，每个联接点必须焊接好且牢固可靠，从电选机连接线至整个地线的电阻规定为2~4Ω左右。

如采用电子管整流的高压直流发生器，当电源开始工作时，应事先将灯丝加热10~15min后才能将高压电送至电选设备进行电选，否则很容易损坏高压整流管或减少寿命。如果移动了变压器的油箱，还必须静置2h后才能使用。

使用电选机时，一定要检查机器本身与专用地线是否联接好，切不可接触高压带电电极。停车切断电源后，一定要将放电棒与带电电极接触使之放电，否则电极上的剩余电仍会产生危险。^[2]