Процессы электрической сепарации

Процессы, в которых используется способность различных минералов двигаться в электрическом поле по разным направлениям, называют электрической сепарацией, а аппараты, в которых она осуществляется, электрическими сепараторами. На частицу при электрической сепарации действуют в основном следующие силы: электрическая, зеркального отображения, пондеромоторная и механические.

В применяемых на практике сепараторах используются в основном электрическая и механические силы. Электрическая сила Fэобусловливается притяжением частицы к противоположному по знаку электроду и отталкиванием ее от одноименного электрода и согласно формуле (25) определяется как Fэ=Eе

Электрическая сила проявляется одинаково как в однородном, так и в неоднородном поле, поэтому сепарация в электрическом поле в отличие от магнитного обогащения может осуществляться как в неоднородном, так и в однородном полях.

Эффективность электрической сепарации зависит от знака и значения заряда сепарируемых частиц. Электрический метод обогащения в зависимости от вида электрического поля и способа зарядки сепарируемых частиц разделяют на сепарацию в электростатическом поле, в поле коронного разряда и в коронно-электростатическом поле.

Сепарация в электростатическом поле основана на электризации минеральных частиц при непосредственном соприкосновении их с заряженным электродом. Такой вид зарядки называют электризацией контактным способом. Смесь минералов, электрическая проводимость которых неодинакова (например, рутил и циркон), подается на поверхность заряженного электрода. Частицы получают различный заряд: проводники (в рассматриваемом примере частицы рутила), имеющие более высокую электрическую проводимость, - большой заряд, одинаковый по знаку с электродом; диэлектрики (частицы циркона) - небольшой заряд. Первые частицы оттолкнуться от электрода; вторые благодаря наличию на них противоположного по знаку заряда будут притягиваться к поверхности электрода, и, если его поверхность расположена перпендикулярно или под большим углом к горизонту, под действием силы тяжести будут ссыпаться с нее. Собрав отдельно частицы проводника и диэлектрика (рутила и циркона), получим законченный процесс разделения в электростатическом поле.

Электрическое поле создается между рабочим электродом, на который подается обогащаемый материал, и противостоящим электродом, имеющим заряд противоположного знака. По форме электродов различают пластинчатые (электроды сделаны из пластин) и барабанные (один электрод в виде барабана, другой в виде пластины или оба в виде барабанов) сепараторы.

Для усиления эффекта разделения исходное сырье перед подачей на заряженный электрод подвергают иногда предварительной электризации (подзарядке). Для этого напротив места подачи материала на электрод устанавливают тонкую пластину (лезвие) или тонкую проволоку, равную по длине электроду. На лезвие или тонкую проволоку подают высокое напряжение обратно-то заряду электрода знака. Вокруг лезвия или проволоки создается зона ионизации, в которой производится предварительная электризация частиц исходного сырья. Такую зарядку частиц называют электризацией через влияние. Используют также способ электризации трением для смеси зерен, способных заряжаться от трения их по какой-нибудь поверхности. Электризатор в этом случае выполняют в виде вибропитателя. При неоднократном встряхивании находящиеся на лотке зерна электризуются. Сепараторы, в которых применяется подзарядка минеральных частиц трением, называются трибоэлектрическими. Если в обогащаемом материале присутствуют минералы, способные получить заряд благодаря изменению температуры, то сепаратор снабжают подогревателем. Способ электризации нагревом называют пироэлектризацией. Существуют также методы электризации: в результате воздействия сжатием - пьезоэлектризация, облучением - фотоэлектризация и др.

Многокаскадный трибоэлектростатический барабанный сепаратор работает следующим образом (рис.11,а). Электроды изготавливаются в виде барабанов из латуни, меди или нержавеющей стали. Нижние электроды 1 (диаметром 75мм и длиной 2400мм) заземлены, к верхним 2 (диаметром 25мм) подается высокое напряжение. Исходный продукт подается на каждую пару электродов с помощью вибролотков и предварительно заряжается. Частицы-проводники, попадая на поверхность нижнего барабана, отталкиваются и выносятся в сборники для концентрата. Сепараторы такого типа нашли применение для разделения полевых шпатов и кварца, при обогащении фосфоритов, вермикулита и других материалов.

Сепарация в поле коронного разряда осуществляется на электрокоронных сепараторах, имеющих осадительный и коронирующий электроды. Коронирующий электрод имеет малый радиус кривизны по сравнению с осадительным и заряжается обычно отрицательно. При подаче напряжения вокруг коронирующего электрода возникает разряд, сопровождаемый ионизацией воздуха.

Осадительный электрод представляет собой заземленный вращающийся барабан 3 (рис.11,6). На некотором расстоянии от него на изоляторах закреплен коронирующий электрод 5, состоящий из одной или нескольких проволок 4. Обогащаемая смесь минералов из бункера-питателя 2 подается на вращающийся осадительный электрод 3, а с него в поле коронного разряда. Частицы минералов, попадая в пространство между электродами, заполненное отрицательными ионами, заряжаются ими и притягиваются к положительно заряженной поверхности барабана 3. При соприкосновении с барабаном частицы, имеющие более высокую электрическую проводимость (проводники), моментально перезаряжаются от барабана положительным зарядом и отталкиваются в приемник 6 (отсек I). Частицы, имеющие низкую электрическую проводимость, продолжают удерживаться на поверхности барабана и двигаются вместе с ним. Полупроводники перезаряжаются значительно быстрее диэлектриков и под действием силы тяжести разгружаются в отсек II. Диэлектрики счищаются щеткой 1 в отсек III.

В сепараторах коронного разряда электрическое поле неоднородно, т.е. напряженность около электродов значительно выше, чем в остальных частях рабочего пространства. В отличие от сепараторов с электростатическим полем в поле коронного разряда поток отрицательно заряженных частиц устремляется в сторону отрицательного электрода, образуя замкнутую цепь коронирующий электрод - осадительный электрод. Около коронирующего электрода происходит наибольшая ионизация воздуха и образуется коронное свечение.

На некотором расстоянии от коронирующего электрода ионизации не происходит, но движущимся потоком увлекаются атомы воздуха. Такое направленное движение воздуха вместе с потоком отрицательно заряженных частиц называется электрическим ветром.

Сепарация в коронно-электростатическом поле представляет собой разделение минералов с использованием совместного действия коронного разряда и электростатического поля. В коронно-электростатическом сепараторе (рис.11,в) исходное сырье из бункера 4 подается на осадительный электрод 5 и попадает, в зону коронного разряда, создаваемого коронирующим электродом 2. Заряженные частицы попадают в зону действия электростатического поля, создаваемого отклоняющим электродом 1. Электростатическое поле способствует передаче заряда частицами-проводниками заземленному осадительному электроду и отрыву их. Кроме этого, при повышении напряженности электростатического поля сокращается зона зарядки и уменьшается ток коронного поля. Диэлектрики сбрасываются в приемник 8 резиновой щеткой 6. Для более четкого разделения приемник 8 оборудован делителями 7. Для регулирования подачи исходного материала бункер 4 оборудован шибером 3.

При работе электросепараторов регулируют производительность питателя, частоту вращения осадительного электрода-барабана, положение электродов (отклоняющего и коронирующего), напряжение на электродах, положение шиберов-отсекателей.

Для безопасной эксплуатации электросепараторов должна быть предусмотрена эффективная защита людей от действия высокого напряжения исключена возможность доступа к частям, находящимся под напряжением, металлические части должны быть заземлены, очистка от пыли должна производиться при остановленном сепараторе, отключенном напряжении и разряженными от электростатического напряжения электродами.

Производительность и эффективность работы электросепараторов зависят от свойств разделяемых минералов, наличия загрязнений на их поверхности, влажности, крупности обогащаемого материала и наличия в нем пыли, правильного ведения режима сепарации.

28. Методы палеотектонического анализа (анализ фации, мощностей, перерывов и несогласий и др.). Анализ фаций. Фация - определенный тип осадочной породы, возникший в определенных физико-географических условиях. Литофация - литологические разновидности отложений, независимо от их генезиса. Карты фаций дают представление об областях поднятий и погружений данного времени. Карты фаций и карты мощностей составляются на основании разрезов. Выводы. Анализ фаций позволяет оконтурить тектонические поднятия и прогибы, определить зоны разломов и флексур. Может оценивать интенсивность погружения области накопления и поднятия области размыва. Неустойчивые минералы переходят в глауконит, окисные соединения Fe и др.

Анализ мощностей. Мощность осадков - показатель размера и интенсивности тектонического погружения. Мощность осадков соответствует величине погружения дна бассейна. Тектоническое погружение компенсируется осадками. Свидетельством избыточной компенсации погружения накоплением является погрубление осадков вверх по разрезу: глины ® пески ® галечники. Выводы метода анализа мощностей Распределение мощностей морских, паралических и частью континентальных отложений определяется тектоническим режимом. На платформах обычно мощности и размеры тектонического погружения совпадают. Напротив, в подвижных поясах, это соответствие может нарушаться (интенсивное погружение не компенсируется осадками). Уменьшение мощностей вследствие последующего размыва может сильно изменить картину первоначального распределения мощностей (нет покрышки для калбинских гранитов). В общем распределение мощностей осадочных и вулканогенных толщ правильно отражает тектонический режим времени их отложения в морских и крупных внутриматериковых бассейнах. Анализ мощности дает правильные результаты при следующих условиях: а) совмещение анализа мощностей и анализа фаций; б) такой комплексный анализ возможен для длительного интервала геологической деятельности.

Анализ перерывов и несогласий Несогласия устанавливаются тогда, когда погружения сменяются поднятиями, а затем снова наступает трансгрессия. Тектонические движения связаны с определенным временем, отражающим региональные перерывы в осадконакоплении, тектонические фазы. Явления перерывов и несогласий анализируются при составлении специальных карт-палеогеологических. Несогласия подразделяются на: а) параллельное несогласие; б) краевые несогласия проявляются по краям бассейна осадконакопления в результате изменения положения береговой линии, связанной с тектоническими колебаниями; в) географическое или картографическое несогласие (подошва послеперерывных отложений срезает доперерывные толщи); г) угловое несогласие (поддается замеру компасом). д) азимутальные несогласия (отличаются направлениями простирания и падения слоев) е) общее, полное (структурное) несогласие. Характеризуется несовпадением простирания, положения осей, числа и формы складок. ж) вторичные несогласия. Образуются после осадконакопления при проявлении дисгармоничной складчатости, надвигов, диапиризма, внедрения интрузий и др. (Чарский меланж, протрузии и др.). з) изучение несогласий имеет теоретическое и практическое значение. С несогласиями связаны месторождения бокситов, Fe, Co-Ni, Au, нефти, газа и др.

Формационный анализ Формация - это естественное и закономерное сочетание горных пород (осадочных, вулканогенных, интрузивных), связанных общностью условий образования и возникающих на определенных стадиях развития определенных структурных элементов ЗК.

29. Кислые магматические горные породы (петрохимия, минералогия, главные виды). Горные породы рассматриваемой группы занимают более 60% площади развития всех магматических пород, причем на долю пород интрузивного облика приходится около 50%, а на долю излившихся более 10% этой площади. Такое соотношение глубинных и излившихся пород является существенной особенностью группы в отличие от рассмотренных, выше основных и средних пород, в составе которых эффузивные фации резко преобладают.

Химический состав группы гранитов — риолитов характеризуется наиболее высоким содержанием кремнезема SiO₂~ 65 — 75%, повышенным содержанием щелочей K₂O+Na₂O 8,5 — 9%,. (в щелочных гранитах до 11 — 12%) и небольшим. содержанием железа, магния и извести: FeO+Fe₂O_{3 -} 2,0 - 6%, MgO < 0,5%,СаО – 0,5 — 1,5%.

Характерной особенностью минерального состава пород этой группы является постоянное присутствие свободного кварца, преобладание натриево-калиевых полевых шпатов над плагиоклазами и низкое содержание фемических минералов.

Интрузивные породы Породы из группы гранитов разделяются по характеру полевых шпатов на ряд разновидностей, из которых наиболее широким распространением пользуются собственно граниты и гранодиориты. Плагиограниты и щелочные граниты имеют подчиненное развитие.

Граниты породы светлоокрашенные: розовые, розовато-серые, светло-серые, иногда темно-красные (карельские рапакиви), полнокристаллические, мелко-, средне-, крупнозернистые, часто порфировидные.

Текстура гранитов преимущественно массивная, но нередки разновидности с шлировой или гнейсовидной текстурой.

Главными составными частями гранитов являются кварц (25 — 30%), натриево-калиевый полевой шпат (35 — 40%), плагиоклаз (20 — 25%) и биотит, иногда совместно с роговой обманкой (5 — 10%). Наличие стеклянно-прозрачных, серых или дымчатых зерен кварца помогает легко определять гранитоиды макроскопически, но внутри группы разделение пород возможно только под микроскопом.

Калиевые полевые шпаты представлены микроклином или ортоклазом, нередко с пертитовыми вростками альбита. По форме выделения это обычно резко ксеноморфные зерна, образовавшиеся на последних этапах кристаллизации расплава. Калиевые полевые шпаты часто выделяются в виде порфировидных кристаллов размером 2 — 3 см по длинной оси, представляющих собой, как правило, более поздние метасоматические образования. Натриево-калиевые полевые шпаты часто в той или иной степени пелитизированы.

Плагиоклазы имеют состав олигоклаза № 10 — 30 и выделяются в виде таблитчатых кристаллов, обычно идиоморфных относительно калиевых полевых шпатов. Плагиоклазы, как правило, полисинтетически сдвойникованы, незональны, часто серицитизированы. Кварц образует резко ксеноморфные зерна, в деформированных разностях пород с неравномерным «волнистым» погасанием, Биотит является постоянным компонентом гранитов, выделяется в виде чешуек, иногда обесцвеченных, мусковитизированных или хлоритизированных. На втором месте среди цветных минералов стоит зеленая роговая обманка. По степени идиоморфизма биотит и роговая обманка занимают положение, аналогичное плагиоклазам. В составе некоторых разновидностей гранитов появляются диопсид и гиперстен. Акцессорные минералы — апатит, циркон, сфен, магнетит — по времени выделения близки к фемическим минералам и тесно с ними ассоциируют. Для гранитов, кристаллизовавшихся из магмы, обогащенной летучими компонентами, характерно появление пневматолитовых минералов: мусковита, лепидолита, турмалина, флюорита. Формы выделения главных породообразующих минералов гранитов обусловливают развитие типичной для этих пород гипидиоморфнозернистой гранитовой структуры.

Плагиограниты относятся к гранитоидам, в которых полевой шпат целиком, или почти целиком, представлен олигоклазом № 20 — 30. В отличие от нормальных гранитов эти породы окрашены в серые тона, что объясняется отсутствием розовых калиевых полевых шпатов. Цветные минералы представлены зеленой роговой обманкой и биотитом, иногда с пироксеном. Из акцессорных минералов особенно типичен сфен. Структура породы гипидиоморфнозернистая с отчетливым идиоморфизмом плагиоклазов.

Гранодиориты от гранитов отличаются меньшим содержанием кварца (20 — 15%), повышенным количеством фемических минералов (15 — 20%), в составе которых начинает преобладать роговая обманка над биотитом; более основным составом плагиоклаза № 30 — 40 и, что важно, количественным преобладанием плагиоклаза (45 — 50%) над калиевым полевым шпатом (20— 25%). Характерно также повышенное содержание акцессорных минералов: сфена, апатита, магнетита. Структура породы гипидиоморфнозернистая.

Эффузивные породы представлены риолитами (липаритами) риодацитами и дацитами. Широко распространены в этой группе стекловатые породы — обсидианы, пемза, перлиты и др.

Риолиты (липариты) — плотные породы, белого, желтоватого, сероватого цвета или в случае стекловатой структуры основной массы очень темные, с бурым, красноватым, зеленоватым оттенком. Среди риолитов встречаются как афировые, так и порфировые разности. Для риолитов очень характерна флюидальная текстура в виде извилистых струй и потоков, которые особенно хорошо видны под микроскопом.

В составе вкрапленников могут присутствовать как совместно, так и отдельно кварц, водяно-прозрачные полевые шпаты и редкие мелкие чешуйки биотита. Наличие кварца во вкрапленниках позволяет легко отличить риолиты от любых эффузивных пород. Полевые шпаты вкрапленников представлены идиоморфными кристаллами андезина или олигоклаза и санидина. Последний является типоморфным минералом кайнотипных эффузивов кислого и щелочного состава и в других породах не встречается. Кварц образует обычно оплавленные, корродированные зерна, хотя нередки идиоморфные кристаллы короткопризматического габитуса с бипирамидальными окончаниями, Вкрапленники цветного минерала присутствуют в ничтожно малом количестве и представлены биотитом, таблички которого иногда окружены опацитовой каймой. Из акцессорных минералов в незначительном количестве встречаются магнетит, реже — циркон и апатит.

Основная масса риолитов состоит из кварца и калиевого полевого шпата и имеет, фельзитовую, реже сферолитовую или стекловатую структуру. Основная масса полнокристаллических разностей микрогранитовая или гранофировая.

Дациты отличаются от риолитов отсутствием во вкрапленниках калиевых полевых шпатов. Обычны кварц, зональные плагиоклазы, состав которых в ядрах кристаллов может соответствовать лабрадору, биотит, роговая обманка и пироксены. Основная масса фельзитовая, содержащая в своем составе натриево-калиевый полевой шпат и кварц. Если основная масса дацитов не содержит калиевого полевого шпата и по структуре приближается к пилотакситовой, то такие дациты по составу близки к кварцевым диоритам. Среди эффузивных пород кислого состава широко распространены вулканические стекла. В зависимости от содержания воды выделяются следующие их разновидности: обсидианы — темные, часто черные, породы со стеклянным блеском и характерным раковистым изломом, почти не содержащие воды; перлиты- вулканические стекла с типичной скорлуповатой отдельностью, в составе которых появляется вода в количестве 3 — 4%; пехштейны — черные породы со смоляным блеском, содержащие воду в количестве до 10%. Пемза — легкая, светло-серая или белая пористая порода, представляющая собой вспенившееся стекло кислых лав.

Жильные породы важнейшие разновидности кислых жильных пород это: микрограниты и гранит-порфиры (нерасщепленные - асхистовые породы), аплиты и пегматиты (расщипленные - диасхистовые породы).

Микрограниты отличаются от гранитов только структурой- микрогранитовой, микроаплитовой или микропегматитовой.

гранит-порфиров отличаются порфировой или порфировидной структурой с вкрапленниками кварца, полевых шпатов, иногда биотита и роговой обманки, выделяющимися на фоне основной массы, аналогичной по составу и структуре микрогранитам.

Аплиты — очень светлые, равномернозернистые, мелко- и тонко-зернистые породы, образующие многочисленные дайки и жилы, секущие гранитные массивы. Аплиты состоят из кварца и полевых шпатов, в незначительном количестве могут присутствовать чешуйки биотита, мусковита и редкие мелкие кристаллики апатита, циркона и магнетита, Структура породы аллотриоморфнозернистая аплитовая.

Пегматиты — породы неравномернозернистые, крупнозернистые, иногда гигантозернистые, часто с типичным графическим прорастанием кварца и полевых шпатов. Пегматиты залегают в виде даек, жил, шлир, линзовидных трубообразных тел, достигающих иногда значительных размеров и локализующихся, как правило, близ кровли гранитных массивов. Пегматиты и аплиты часто тесно ассоциируют друг с другом, совместно участвуя в строении одного и того же интрузивного тела, образуя постепенные переходы от одной породы к другой. Пегматиты, как правило, залегают в гранитах и состоят из минералов, тождественных составу гранитных пород, т. е. из кварца, натриево-калиевого полевого шпата, плагиоклаза (альбита или олигоклаза), небольшого количества биотита. Кроме этих главных минералов, в пегматитах чистой линии в разных количествах концентрируются мусковит, турмалин, топаз, берилл, лепидолит, флюорит, апатит, минералы редких и радиоактивных элементов.

Полезные ископаемые. С магматическими гранитами и гранодиоритами парагенетически связан очень большой комплекс важнейших рудных и некоторых нерудных полезных ископаемых - олова, вольфрама; молибдена, золота, свинца, цинка, барита, флюорита, мусковита. Сами граниты являются хорошим строительным и облицовочным материалом. Особенно славится красный гранит рапакиви, широко используемый для облицовочных и отделочных работ.

Из состава кислых эффузивных пород наиболее широкое применение получила пемза— в качестве абразивного, изоляционного и легкого строительного материала. Обсидиан и перлит используются как наполнители бетона. Обсидиан применяется для изготовления бутылочного стекла. С риолитами часто связана полиметаллическая рудная минерализация.

Дата добавления: 2015-04-24