Общие сведения об электрической сепарации минералов. Электрическое поле и его свойства. Электрические свойства руд и минералов, страница 2

Объемной плотностью ρ заряда называется величина, равная отношению заряда, находящегося в элементе пространства, к объему этого элемента, т. е.

ρ= dQ/dV(19)

где dQ — заряд, находящийся в элементе объема dV.

Среда, в которой взаимодействуют электрические заряды, характеризуется диэлектрической проницаемостью ε, которая показывает, во сколько раз сила взаимодействия зарядов в данной среде меньше, чем в вакууме, т. е.

ε= F0/F                  (20)

где F0— сила взаимодействия зарядов в вакууме; F — сила взаимодействия тех же зарядов в данной среде.

Диэлектрическая проницаемость среды — величина безразмерная.

Абсолютная диэлектрическая проницаемость εа диэлектрика — величина, равная произведению диэлектрической проницаемости диэлектрика ε и электрической постоянной ε0, т. е.

εа = ε ε0,                  (21)

Единицей измерения абсолютной диэлектрической проницаемости является фарада на метр (Ф/м).

Важной электрической характеристикой проводников является электропроводность, т. е. способность проводить электрический ток. Единицей электропроводности в системе СИ служит сименс (См). Сименс — электропроводность такого проводника, через который проходит ток в 1А при напряжении на концах проводника в 1В.

Величина, обратная электропроводности, называется сопротивлением и измеряется в омах (Ом).

Часто пользуются величинами удельной электропроводности и удельного сопротивления вещества. Удельная электропроводность вещества — это отношение плотности тока в веществе к напряженности электрического поля. Единицей измерения удельной электропроводности в системе СИ является сименс на метр (См/м). Удельным сопротивлением вещества называется величина, обратная удельной электропроводности. Единицей измерения его служит ом-метр (Ом·м).

При электрической сепарации поля создаются постоянным или пульсирующим током, причем последний изменяется только по величине сил, действующих на частицы, и остается постоянным по направлению.

Известны четыре вида сил, действующих на заряженную частицу в электрическом поле: кулоновская, зеркального отображения, трибоадгезионная и пондеромоторная.

Кулоновской силой называют силу взаимодействия заряда частицы в кулонах и напряженности электрического поля в В/м в той области, где эта частица расположена. Она равна произведению этих величин

Fк = QE                 (22)

где Fк — кулоновская сила взаимодействия, Н; Q — заряд частцы, Кл; Е — напряженность электрического поля, В/м.

Рассмотрим разновидность взаимодействия зарядов в электрическом поле, когда заряженная частица соприкасается с заземленной поверхностью. В этом случае заряд частицы вызывает на заземленной поверхности равный по величине индуктивный заряд, но противоположного знака. Заряд, которым обладает частица по истечении некоторого мгновения после контакта с заземленной поверхностью, называется остаточным зарядом, величина которого определяется электропроводностью частицы и другими факторами. За счет остаточного заряда частица будет притягиваться к заземленной поверхности с силой, называемой силой зеркального (электрического) отображения.

Сила зеркального отображения способствует более длительному удерживанию на заземленной поверхности частиц диэлектриков по сравнению с проводниками. Последние благодаря малому переходному сопротивлению быстрее теряют свой заряд и быстрее отпадают от нее.

Третий вид взаимодействия электрических зарядов связан с трибоадгезионным эффектом. При электрическом обогащении тонкозернистого материала наблюдается сцепление (адгезия) тонких (<30 мкм) частиц друг с другом, а также прилипание этих частиц к более крупным и к различным заземленным поверхностям.

Несмотря на широкое распространение описанного явления, сущность его до сих пор мало изучена, что обусловливается различной природой сил, вызывающих сцепление частиц, и другими причинами.