Сухой метод обогащения позволяет резко расширить температурный диапазон реализации разделительных процессов. При флотации рабочие температуры жидкости (пульпы) практически могут находится в диапазоне ~ 0ºС ÷ 50ºС. При сухих методах (электросепарация, гравитация, магнитная сепарация) разделение принципиально возможно в диапазоне от абсолютного нуля (-273ºС) до точки плавления твердых тел (сотни градусов выше 0ºС).
Примером могут служить результаты коронно-электростатической сепарации двухкомпонентного минерального комплекса: тетраэдрита (сложный сульфид – проводник) и сидерита (карбонат железа – непроводник). Испытания проводились на открытом воздухе в феврале – марте – апреле 2001 г. при отрицательных температурах от -30ºС до 0ºС. Исходная навеска руды крупностью –0,6 + 0,05 мм разделялась в сепараторе ПС-1 (лабараторный аналог см. СЭ-24/150) на три продукта при неизменных параметрах работы сепаратора. Температура и влажность окружающего воздуха фиксировались по данным метеослужбы города Екатеринбурга.
При температуре -30ºС массовая доля тетраэдрита в концентрате (проводниках) составляла 86,7%. При -24ºС массовая доля тетраэдрита в концентрате поднимается до 100% и затем слабо изменяется в диапазоне 100÷95,3% вплоть до температуры -6ºС. При дальнейшем повышении температуры до -4ºС и 0ºС качество концентрата монотонно убывает сначала до 78,4%, а затем до 62,6%. Качество сидеритового продукта (непроводниковая фракция) изменяется практически идентично.
Физическое обоснование технологических результатов электросепарации при отрицательных температурах представляется следующим. Процесс электростатического разделения определяется, прежде всего, наличием электрических зарядов на частицах смеси в момент прохождения ими электростатического поля. Одним их главных факторов, определяющих эффективность электризации частиц, является влажность окружающего воздуха. При относительной влажности воздуха 100% и его температуре –15оС содержание влаги составляет 1,04 г на 1 кг сухого воздуха (~1 м3 воздуха). При +25оС влагосодержание увеличивается до 20,5 г/кг воздуха (т.е. в ~20 раз больше). При +50оС составляет соответственно 88 г/кг. При температуре –15оС влагосодержание ~0,8-0,7 г/кг при относительной влажности воздуха ~70-80%. При +25оС такое влагосодержание достигается только при 5% относительной влажности. Такая относительная влага воздуха в лаборатории достигается только зимой в отопительный сезон. Поэтому для получения хороших технологических показателей приходится греть (сушить) разделяемый материал и поддерживать «сухой» микроклимат в сепараторе его прогревом (нагрев бункера, лотков, барабана).
Выполненными экспериментами показано, что для успешной электросепарации нужно обеспечить, прежде всего, хорошие условия электризации разделяемых минералов за счет снижения влажности окружающего воздуха и руды. При положительных температурах воздуха на это надо тратить энергию (для прогрева воздуха, сепарируемой руды и сепаратора). При отрицательных температурах требуемые параметры по влаге обеспечиваются естественным вымораживанием воздуха и руды, без затрат энергии.
Практическая реализация сухого способа обогащения в условиях отрицательных температур реальна, потому что:
1. Сухие методы дробления и измельчения промышленно освоены и практически не зависят от температуры окружающего воздуха;
2. Операции классификации перерабатываемых руд могут осуществляться на грохотах, воздушных сепараторах, циклонах, электрических сепараторах, как при отрицательных, так и положительных температурах. В условиях отрицательных температур мелкое и тонкое грохочение на ситах должно проходить даже лучше (эффективнее), так как не будет забивания ячеек влажной рудой;
3. Электрическая сепарация может быть осуществлена на сепараторах СЭ-70/140 и им подобных, способных обеспечить производительность от 1-2 т/ч до 100 т/ч.
Приведенные выше результаты обогащения при отрицательных температурах могут коренным образом изменить представления о перспективах процесса электросепарации и сделать возможной практическую реализацию круглогодичной промышленной переработки руд, содержащих золото, олово, цветные и редкие металлы, в условиях Российского Севера и вечной мерзлоты.