هندسة التعدين: طرق الفصل الكهربي

طرق الفصل الكهربي

الفصل الكهربي يعتمد على الفرق في خصائص التوصيلية الكهربية للمعادن و المواد المراد فصلها من بعضها البعض. و حيث انه توجد فروق في التوصيلية الكهربية بين معظم المعادن فإن هذه الطريقة تصلح نظريا لفصل معظم الخامات لكن استخدامها محدود نظراً لانها تتطلب مناخا جافا و يعتبر استخدامها في تركيز و فصل معادن الرمال السوداء هو التطبيق الابرز الذي يتم استخدامها فيه.

و تعتبر هذه الطريقة هي احدى الطرق التي تعتمد على الخواص السطحية للمعادن مثل التعويم الغوي و خلافاً لكل من الفصل بالجاذبية و الفصل المغناطيسي اللذان يعتمدان على خواص كتلة حبيبات المعدن. ذلك ان معظم التوصيلية الكهربية تقع في ذرات الطبقات السطحية من الحبيبات.

و يمكن عمل الفصل الكهربي عن طريق ثلاث طرق لشحن حبيبات المعادن و سوف نستعرضها في السطور التالية.

1- قذف الايونات (Ion bombardment): و فيها يتم شحن الحبيبات من خلال استخدام جهد كهربي عالي بين قطبين كهربيين بحيث يؤدي الى تأين الهواء (الغاز) بالقرب من الاقطاب و ينشأ تدفق مستمر من الايونات الغازية تسمى تدفق كورونا (Corona discharge). و الحبيبات المارة من خلال تدفق كورونا تتعرض للقذف من ايونات الغاز و تنشأ شحنة كهربية على سطحها. و يعتبر جهاز الجهد العالي (High Tension) هو احد اشهر الاجهزة التي تعمل بهذه الآلية كما يظهر في الشكل حيث ان المعدن الموصل سيتم قذفه بحيث يبقى المعدن غير الموصل ممسكاً بالاسطوانة.

جهاز الجهد العالي (High Tension)

و نوع آخر يستخدم نفس آلة العمل هو جهاز CoronaStat Separator كما يظهر في الشكل التالي. و له نفس فكرة العمل لكنه يوظف قطب كهربي ستاتيكي يعمل على تحسين كفاءة الفصل.

جهاز CoronaStat Separator

2- الحث التوصيلي (Conductive Induction): و تقوم هذه الآلية على تعريض الحبيبات الى مجال كهربي مما يؤدي الى استقطابها (Polarization) و تتوقف درجة هذا الاستقطاب المستحث (Induced polarization) على درجة التوصيلية الكهربية للحبيبات. و تعيد الحبيبات ذات التوصيلية الجيدة توزيع الشحنات على سطحها في حين ان الحبيبات غير الموصلة تبقى مستقطبة. و ينتج عن ذلك ان الحبيبات الموصلة سوف تنجذب لقطب الحث عالي الجهد في حين ان الحبيبات غير الموصلة ستبقى متمسكة بالاسطوانة كما هو مبين في الشكل التالي.

آلية عمل الحث التوصيلي (Conductive Induction)

و تعمل هذه الآلية بشكل فعال في فصل المعادن ذات التوصيلية العالية من المعادن غير الموصلة و ذات التوصيلية المنخفضة اي انه يلزم وجود فارق كبير في التوصيلية. و اكثر الاجهزة المستخدمة من هذا النوع هما جهاز اللوح الكهربي (Electrostatic plate separators) و جهاز الغربال الكهربي (Electrostatic screen separators) كما يظهر بالشكلين التاليين.

Electrostatic plate separator

Electrostatic screen separators

3- الشحن بكهرباء الاحتكاك (Triboelectric Charging): يحدث شحن الحبيبات عندما يحدث احتكاك بين حبيبات معادن مختلفة في خواصها الكهربية و يحدث بينها تبادل الكترونات. و هذه الآلية تجعل من الممكن فصل اي انواع مختلفة من المعادن من بعضها البعض و لا يتطلب فارق كبير في التوصيلية الكهربية بينها. و يعد جهاز (ST) هو احدث جهاز من هذه العائلة و طريقة عمله موضحة بالشكل ادناه. و يمكن لهذا الجهاز فصل الحبيبات من حجم 300 ميكرون و حتى 1 ميكرون فقط.