В процессе обработки диспергированного сырья в электрическом поле наблюдается проявление действия силы адгезии к рабочей металлической поверхности, возрастающей с уменьшением размеров частиц, что вызывает снижение эффективности разделения сырья, производительности установки и, в конечном счете, может привести к электрическому пробою из-за уменьшения межэлектродного пространства, вызывающего возрастание напряженности поля.
Сила адгезии обусловлена действием молекулярной Fм и электрической Fэ составляющих; при этом молекулярная составляющая силы адгезии характеризуется межмолекулярным взаимодействием и определяется в основном средними диаметрами частиц [1, 2]. Изменение силы адгезии за счет данной составляющей незначительно; значение этой составляющей:
F =Аσdср (1)
где А - безразмерный коэффициент, учитывающий форму поверхности в местах контакта частицы, наличие конденсированной влаги на поверхности частицы и др.; σ - поверхностное натяжение частицы на границе раздела с окружающей средой; dср - средний диаметр частицы.
Решающее влияние на адгезионное взаимодействие по А.Д. Зимону оказывает электрическая составляющая, обусловленная двойным электрическим слоем и силой зеркального отображения:
Fэ = 2πσ2SSк + q20/l2, (2)
где σs - поверхностная плотность зарядов двойного электрического слоя; Sк - площадь контакта частиц; q0 - начальный заряд частицы; l - расстояние между центрами заряда частицы и индуцированного им заряда на рабочей поверхности.
Ниже приводятся результаты экспериментов по изучению влияния технологических параметров электрического поля на адгезию кератиносодержащего сырья к рабочей металлической поверхности в процессе его обработки в электрическом поле и ионизированной среде.
Проявление адгезии к рабочей поверхности наступает для частиц крупностью 250 мкм и менее при средней напряженности поля Е=1,8·105 В/м. По мере возрастания напряженности поля адгезия увеличивается и при Е=5,9·105 В/м она составляет 100 %, т.е. вся масса сырья крупностью 250 мкм и ниже переходит на рабочую поверхность (рис. 1, а).
Аналогичные зависимости получены для более крупных фракций, причем с увеличением крупности момент возникновения адгезии смещается в сторону более высокой напряженности поля. Так, для частиц крупностью 1000...750 мкм адгезия проявляется при Е=2,8·105 В/м, а для частиц крупностью 3000...2000 мкм - при Е=5,3·105 В/м. В то же время с увеличением крупности частиц адгезия ослабевает. Так, при крупности частиц 3000... 1000 мкм и напряженности поля Е=6,5·105 В/м адгезии подвержено только 10.. .42 % массы сырья, участвующей в обработке.
Как видно из рис. 1, б увеличение скорости движения частиц до 14,6...15,6 м/с приводит к возникновению адгезии при более высокой напряженности поля по сравнению с результатами, приведенными на рис. 1, а. В частности, для частиц крупностью 250 мкм и ниже адгезия к рабочей поверхности проявляется при напряженности поля Е=2,3·105 В/м, т.е. на 0,5·105 В/м выше,
чем при скорости движения частиц, равной 10,4...11,0 м/с. Возникновение адгезии частиц крупностью до 2000 мкм происходит аналогично рис. 1, а, т.е. с возрастанием напряженности поля увеличивается сила адгезии.
Рис. 1. Зависимость адгезии кератиносодержащего сырья от напряженности поля частиц
различной крупности при движении со скоростью 10,4...11 м/с (а) и 14,5...15,6 м/с (б):
1 → ≤250 мкм 2 → 600...+250 мкм; 3 → 750...+600 мкм; 4 → 1000...+750 мкм;
5 → 1200...+1000 мкм; 6 → 2000...+ 1200 мкм; 7 → 3000...+2000 мкм
Результаты исследований позволили получить примерную картину (рис. 2) возникновения адгезии к рабочей поверхности частиц крупностью 3000 мкм и ниже, движущихся со скоростью 10,4...11,0 м/с (1) и 14,6...15,6 м/с (2). При этом максимальная разность между значениями напряженности поля, при которых наступает адгезия частиц крупностью 2000... 1000 мкм, составляет примерно (0,9...0,8)·105 В/м. С увеличением крупности частиц влияние скорости их движения по рабочей поверхности на силу адгезии снижается и для частиц крупностью 3000...2000 мкм адгезия наступает приблизительно при одинаковой напряженности поля Е=5,3·105 В/м.
Рис.2. Влияние крупности кератиносодержащего сырья на проявление
адгезии к рабочей поверхности при скорости движения частиц
10,4...11,0 (1) и 14,5...15,6 (2) м
Полученные результаты могут служить исходными данными при выборе рациональных режимов зарядки частиц кератиносодержащего сырья, движущихся в воздушном потоке со скоростью 10,4... 15,6 м/с.
Список использованной литературы:
1. Месеняшин А.И. Электрическая сепарация в сильных полях. - М.: Недра, 1978. - 175 с.
2. Олофинский Н.Ф. Электрические методы обогащения. Изд. 4-е, перераб. и дополн. -М.: Недра, 1977. - 519 с.
