静电分选机收集槽中带电颗粒荷电量的测量方法和测量装置与流程

本发明涉及静电分选机相关研究装置和方法，具体的说是静电分选机收集槽中带电颗粒荷电量的测量方法和测量装置。

背景技术：

随着电子信息业的高速发展，越来越多的电子废弃物的处理问题已成为当前经济、社会和环境可持续发展及再生资源回收利用面临的一个新课题。由于电子产品中的金属品位相当于普通矿物中金属品位的几十甚至几百倍，分解及回收的技术要求高，这些电子产品无法通过传统方式（如掩埋和焚烧）处理，于是静电分选方法就被应用于电子废弃物的回收领域。高压静电分选可分选尺寸小于0.1 mm的金属和非金属颗粒，甚至能从粉尘中回收贵重金属。静电分选机采用负电晕放电，当电极电压增大到起晕电压时，电晕极表面附近的局部电场很强，电晕极附近的空气介质被局部击穿而产生电晕放电现象。待分选颗粒在电场力、重力、离心力等共同作用下，下落到不同收集槽内。因物质的导电性不同，落到收集槽中的位置也有所区别，实现待分选颗粒的分离。现在静电分选技术已普遍应用于工业生产中。在分选过程中，影响待分选颗粒分离的主要因素是空间电场强度和电场分布，而颗粒荷电量对空间电场强度和电场分布的影响起主要因素，所以对高压静电分选的静电分选机收集槽中带电颗粒荷电量的研究是非常关键的。

静电分选机的静电分选过程是：待分选颗粒经入料器和输料带均匀地散布在光滑的接地转辊表面上，转辊的轴心接地，形成接地转动电极。转辊表面与电晕极位置相对应，并在其周围形成荷电区，待分选颗粒在经过荷电区时荷电。电晕极（一般接几万伏的负高压）与转辊之间发生强烈的电晕放电，使电晕极周围的空气电离，产生大量的电子、正离子和负离子。由于针-辊型静电分选机的电晕极与转辊表面的距离不等，因此，在电晕极与转辊之间会产生非均匀电场，电晕极距离转辊表面近的地方的电场强度大，产生的离子密度也大，待分选颗粒荷电就越充分。待分选颗粒随转辊转动到荷电区处时，电场中的离子会吸附在待分选颗粒的表面，使待分选颗粒荷电。荷电的待分选颗粒与接地的转辊进行电荷交换，导电的待分选颗粒放电速度快，非导电的待分选颗粒放电速度慢。随后，荷电的待分选颗粒进入分选区，导电的待分选颗粒与转辊电极的极性相同，受到转辊电极的排斥，脱离转辊表面，使之沿重力、离心力和电场力的合力方向下落到收集器的右侧；而放电速度慢的非导电待分选颗粒，由于自身的负电荷没完全释放，便牢固的吸附在接地转辊电极的表面上，随转辊转动至毛刷处，被固定毛刷强制刷掉，散落到收集器的左侧，收集器的中间散落的既有金属颗粒，也有非金属颗粒，由此完成两种不同导电性待分选颗粒的分离。

目前，高压静电分选装置的研究，很少涉及到对降落到静电分选机收集槽中的带电颗粒荷电量的研究，无法准确定位分选机中电晕放电极与水平方向的夹角、电晕放电极与转辊的垂直距离、线状电晕放电极的根数、电晕放电极的形状等变化时，降落到静电分选机收集槽的带电颗粒荷电量是如何变化的，无法确定待分选物料在分选过程结束后收集槽中带电颗粒荷电量对分选效果的影响。没有准确的荷电数据作参考，也就不能对高压静电分选机进行有针对性的改进设计，以使其提高分选效率。因此，亟需一种能够对静电分选机收集槽中荷电颗粒荷电量进行测量的相关装置和相关方法。

技术实现要素：

本发明主要有两个目的，其一是提供一种静电分选机收集槽中带电颗粒荷电量的测量方法，以解决静电分选机的分选出来的带电颗粒荷电量无法测量的问题，其二是提供静电分选机收集槽中带电颗粒荷电量的测量装置，以解决静电分选机装置改进研究过程中缺少相关对带电颗粒荷电量进行测量的装置的问题。

本发明的目的之一是这样实现的：

一种静电分选机收集槽中带电颗粒荷电量的测量方法，将经过静电分选机转辊分选后的颗粒接入特制的带电颗粒收集组件中，然后利用数据采集分析仪测量所述带电颗粒收集组件的各收集单元的感应电压U，再结合各收集单元的电容C，计算得出对应的收集单元中带电颗粒的电量值Q=C×U；

其中，所述带电颗粒收集组件由若干收集单元沿水平方向依次相接构成，在带电颗粒收集组件下方设置有绝缘支架；所述收集单元由同轴设置的半圆柱形内层导电槽和外层导电槽构成，内层导电槽和外层导电槽之间通过绝缘支撑条保持相互平行，并且内层导电槽和外层导电槽之间除绝缘支撑条以外的部分为空气介质层；相邻收集单元的外层导电槽沿轴向的边之间采用胶条连接并保持相互绝缘，在胶条上粘贴有三角形分隔条；各收集单元通过独立的导线分别连接到数据采集分析仪上。

本发明所述的静电分选机收集槽中带电颗粒荷电量的测量方法，收集单元的电容 ，其中，ε₀是真空介电常量，L₁是导电槽沿轴向方向的长度，R₁是内层导电槽横截面的半径、R₂是外层导电槽横截面的半径。

本发明的目的之二是这样实现的：

一种静电分选机收集槽中带电颗粒荷电量的测量装置，包括带电颗粒收集组件和数据采集分析仪；所述带电颗粒收集组件由若干收集单元沿水平方向依次相接构成，在带电颗粒收集组件下方设置有绝缘支架；所述收集单元由同轴设置的半圆柱形内层导电槽和外层导电槽构成，内层导电槽和外层导电槽之间为空气介质层，且内层导电槽和外层导电槽之间通过绝缘支撑条进行相对固定；相邻收集单元的外层导电槽沿轴向的边之间采用胶条连接并保持相互绝缘，在胶条上粘贴有三角形分隔条；各收集单元通过独立的导线分别连接到数据采集分析仪上。

本发明测量方法经济实用，操作简单，易于实现，且测量准确，对高压静电分选机的结构改进设计具有重要的指导意义，解决了静电分选机收集槽中带电颗粒荷电量不能测量的技术难题。本发明把静电分选机收集槽进行重新设计，形成特定的带电颗粒收集组件，由16个依次连接的收集单元构成，收集单元由底面为半圆弧形的双层金属并排且两层之间填充非金属物质的槽形结构构成，本发明测量方法及装置经济实用，操作简单，易于实现，且测量准确，对高压静电分选机的结构改进设计具有重要的指导意义，解决了降落在静电分选机收集槽的带电颗粒荷电量不能测量的难题。

附图说明

图1是本发明的测量装置整体结构示意图。

图2是本发明的测量装置的收集单元的剖面结构示意图。

图3是本发明的测量装置的收集单元的侧面结构示意图。

图1-3中：1、内层导电槽，2、外层导电槽，3、绝缘支撑条，4、空气介质层，5、三角形分隔条，6、绝缘支架，7、数据采集分析器仪；图1中，L₁为收集单元的长度（即内、外层导电槽沿轴线方向的长度），L₂为收集单元的宽度（即外层导电槽横截面的直径）；图2中，R₁为内层导电槽半径，R₂为外层导电槽半径。

具体实施方式

本发明是一种静电分选机收集槽中带电颗粒荷电量的测量方法及测量装置，下面对其进行详述。

本发明把静电分选机收集槽进行重新设计，形成特定的带电颗粒收集组件，由16个依次连接的收集单元构成，收集单元由底面为半圆弧形的双层金属并排且两层之间填充非金属物质的槽形结构构成，具体如图1、2、3所示，内层导电槽1和外层导电槽2的厚度为δ（一般为0.5mm-1mm）；内外层导电槽之间用较细的绝缘支撑条3隔开；内外层导电槽之间除去绝缘支撑条的部分是空气介质层4；每两组导电槽之间用绝缘胶条粘和上，粘和后相邻的两外层导电槽之间相互绝缘且相对水平，在绝缘胶条上方粘上三角形分割条5，以使颗粒全部落入槽中，防止静电分选后的颗粒落到绝缘胶条上边会影响实验效果；全部粘和好后，为了防止落入槽中的带电颗粒通过外层导电槽2转移到大地，需将连为一体的收集单元放在绝缘支架6上，如此构成特定的带电颗粒收集组件，之后再通过16组独立的导线分别将16个收集单元连接到数据采集分析仪7上，形成本发明的静电分选机收集槽中带电颗粒荷电量的测量装置。

所述测量方法是，先计算出已设计好的静电分选机收集槽（即各收集单元）的电容（C），将本发明的装置放入静电分选机的合适位置，当静电分选过程完成后，再利用数据采集分析仪分别对分选后的各收集单元内的带电颗粒的感应电压进行测量(U)。

收集单元的电容C：

…………(公式1)

其中，ε₀是真空介电常量，导电槽沿轴向方向的长度L₁，内层导电槽横截面的半径R₁、外层导电槽横截面的半径R₂。

带电颗粒荷电量的计算：将收集单元的电容值C乘以对应的每个收集单元的感应电压U，即可得出对应的静电分选机收集槽中带电颗粒的电量值Q，即Q=C×U，该电量值即为对应的静电分选机收集槽中带电颗粒的荷电量，从而得到静电分选机收集槽中带电颗粒荷电量的分布情况。