干法细颗粒高效旋转摩擦静电(RTS)分选技术 Dry High-Efficiency Rotary Triboelectrostatic Separation (RTS) for Fine Particles 陶东平 矿业工程学院 河北石家庄 2018.8.10 邵安林院士工作站 汇 报 题 纲     引言 技术简介 科学基础 试验结果与 讨论  结语 邵安林院士工作站 引言 . . 矿物加工（选矿）通常是在水或水组成的重介质中 进行—湿法分选。 干法分选是在空气中完成 • • • • 没有水污染，不用药剂，不需脱水，成本低。 有些场合，有些物料必须用干法分选技术。 但效率较低，处理毫米级以下的细颗粒尤其困难 开发高效细颗粒干法分选技术有很大的市场需求 邵安林院士工作站 . . 静电分选技术按带电机理分类，包括摩擦、 接触、感应、和电晕等。 已被广泛用于多种矿物，多种工业，包括 选矿、选煤、燃煤飞灰净化、废物回收利 用、食品净化、颗粒材料处理等。 . . 超过50多种物料已用静电分选技术进行过工业 试验并取得一定商业成功。 尚有巨大发展潜力。提高效率和处理量是技术 发展的关键。 邵安林院士工作站 常规摩擦静电分选机工作原理 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ + + + ++ + + + + + ++ + + _ + + + ++ _ _ _ __ + + + ++ _ _ _ __ _ _ _ _ __ _ _ _ _ _ __ + + + + + + + + + + + + + + + + + 摩擦起电 + 接触起电 摩擦占主导地位。多数颗粒没有机会与摩擦体表面接触，起电效率低，分选困难。 邵安林院士工作站 传统起电器 蜂窝器 在线混合器 管子 旋流器 有空皮带 共同特点：起电器静止，颗粒运动 邵安林院士工作站 存在问题 • • 颗粒带电密度低，能耗高。 颗粒带电量随给料量增加而减少—设备放大问题 更严重，只能小装置低处理量运行。 • • 增加风量和固体给料量导至物料在分选室滞留时 间短—分选效率低。 +200 网目 (>75 mm) 颗粒分选效率特别低 邵安林院士工作站 旋转摩擦静电干法分选技术介绍 特征: • 利用独创的专门设计的旋转辊而不是传 统的管子或有空皮带（网带）来使得颗 粒带电 • • 给旋转辊施加外部电场强化颗粒的起 电—关键技术之一 独立控制起电室和分选室，各自优化。 邵安林院士工作站 独创的起电器设计 主要工作参数： • • • • • • 转辊转速 外加电位 注气速度 整流气速 给料速度 转辊材质 邵安林院士工作站 邵安林院士工作站 邵安林院士工作站 旋转辊施加外部电位 ε 0 σ = (φ1 − φ2 − Eδe) δe σ: 电荷密度 e: 电子电量 φ1 and φ2 : 两种材料的表面功函数 δ:两种材料电荷互不影响时的分离距离 εo: 真空介电常数 E: 外部电场强度 重要性：电荷密度和极性不仅取决于材料的功函数φ ，还取 决于施加的外部电场强度E。 邵安林院士工作站 旋转速度对飞灰分选效果的影响 1 00 8 6 4 2 0 0 0 0 0 旋转速度（rpm) 000 000 000 000 000 000 1 2 3 4 5 6 0 0 2 4 6 8 10 产品PrLoOduIc含t L量OI,（% %） 邵安林院士工作站 0 -200 -400 -600 -800 -250+180µm -125+90µm -53+38µm -1000 0 2000 4000 6000 8000 旋转Rol速ler 度spe（ed,rrppmm) 邵安林院士工作站 空气注入流速对飞灰分选效果的影响 1 00 8 6 4 2 0 0 0 0 0 空气注入流速(m/s) 0 0 1 1 2 2 3 3 .43 .86 .29 .72 .15 .58 .01 .44 0 2 4 6 8 产品PLrOodIu含ct L量OI（, %%） 邵安林院士工作站 给料流量对飞灰分选产品LOI的影响 4 3 2 1 0 0 0 0 0 飞灰产品 Ash Product Middling 中间物 Carbon Product 碳产品 0 4 8 12 16 FeedRate, kg/h 给料速度（kg/h） 邵安林院士工作站 给料流量对飞灰分选产品产率的影响 7 6 5 4 3 2 1 0 0 0 0 0 0 0 0 飞灰产品 M 中间物 C 碳产品 Ash Product iddling arbon Product 0 4 8 12 16 给料Fe速edR度ate（, kgk/hg/h） 邵安林院士工作站 施加电位对颗粒荷电密度的影响 0 -10 -20 -30 -40 -50 -60 -70 2 00 100 0 磷酸矿 Phosphate Quartz 石英 - 100 200 - -10000 -8000 -6000 -4000 -2000 0 2000 4000 6000 8000 10000 R转ot子or表S面ur施fac加e电V位olt（agVe）, V 邵安林院士工作站 施加电位对磷酸矿分选效果的影响 1 00 80 60 40 20 0 5 k5VkV - 1 2 2 01k0VkV 02k0VkV 52k5VkV - - - 0 20 40 60 80 100 酸不溶物抛除率(%) 邵安林院士工作站 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0 2 4 6 8 产P品rodLuOcIt含LO量I,（%%） 邵安林院士工作站 - 40网目碳酸钙分选性能 1 00 8 6 4 2 0 0 0 0 0 GCC: Ground calcium carbonate 磨细碳酸钙 Two stage 二段 One stage 一段 0 .0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 酸Pro不du溶ct物Ins含ol量(%()%) 邵安林院士工作站 磷灰石分选性能 1 00 8 6 4 2 0 0 0 0 0 1 0 15 20 25 30 35 精矿P2O5品位 (%) 邵安林院士工作站 煤分选性能 1 00 8 0 0 0 0 6 4 2 0 0 4 8 12 16 20 精煤灰份(%) 邵安林院士工作站 赤铁矿 磷酸矿 邵安林院士工作站 结论 . . 旋转摩擦静电分选机是创新性的细颗粒干法分 选技术. 与现有摩擦静电分选机相比，它其有与众不同 的独特优点： • • • 旋转辊起电器 施加外部电场强化颗粒荷电 独立控制起电室和分选室，实现荷电的最大化和分 选的最佳化 邵安林院士工作站 结论（续） . . 其优越性包括更高效的荷电和分选，更高 的处理量，低能耗，运行更可靠，维修 少。 优越的分选性能在飞灰、碳酸钙、磷酸 矿、细粒煤、铁矿等试验研究中证实。 汇报结束，谢谢各位专家、领导！ dptao@qq.com; 13813467505