Радиометрические методы обогащения

СПЕЦИАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ ОБОГАЩЕНИЯ

В эту группу обогатительных процессов и оборудования включено, как правило, все то, что не относится к гравитационным, магнитным, электрическим и флотационным методам. В основном это сортировочные, механические, гидрометаллургические и другие процессы, а также рудоразборные или сортировочные аппараты (по цвету, блеску и другим физическим свойствам, радиоактивности и др.), сепараторы, использующие механические свойства (упругость, трение, форму), тепловые, физико-химические, химические и другие свойства.

РУДОСОРТИРОВКА.

Рудосортировка основана на различии в цвете, блеске, естественной и наведенной радиоактивности разделяемых минералов, различной способности их ослаблять радиоактивное излучение и отражать электромагнитные вол­ны различной длины и т. д.

Самый древний и простой метод - рудоразборка может быть ручной или механи­зированной и автоматизированной. Ручная сортировка — процесс неэкономичный, трудоемкий и в настоящее время применяемый редко и для дорогих видов минерального сырья. С этой целью применяются вращающиеся рудоразборные столы или движущиеся рудоразборные ленты.

Производительность рудоразборных лент невелика (10—100 т/ч). Верхний предел при наибольшей скорости движения до 0,4 м/с и крупности материала - 100 мм. Производительность труда на руч­ной выборке невелика (около 1—2 т/ч на человека). Для облегчения труда иногда применяется специальное освещение, при котором более резко проявляется разница в цвете отбираемых кусков от основной массы материала. Так, при отборке породы из золотосодержащих руд применяют голубой свет, из свинцово-цинковых руд — кобальтово-синий свет, придающий свинцовому блеску фиолетовый оттенок, а цинковой обманке — буровато-желтый.

Обогащение виллемита (ZniSiO4, твердость 5,5, удельный вес 4,0), обладающего флюоресцирующими свойствами (свой­ством интенсивного свечения при облучении ультрафиолетовыми лучами) требует применения способа обогащения, основанного на различии цвета и блеска составных частей. Некоторые разности виллемита сильно светятся в ультрафиолетовых лучах зеленым, желтым и другим светом и могут легко отличаться от нефлюооресцирующих компонентов руды при обогащении.

При рудоразборке применяются также газоразрядные ртутные лампы ИГАР (интенсивного горения аргоно-ртутные), излучающие синевато-голубой свет, и люминесцентные лампы с различными люминофорами.

Радикальным методом повышения производительности труда является механизация и автоматизация процессов сортировки.

Методы механизированной и автоматической сортировки полез­ных ископаемых, или, как часто называют, электронной сортировки, основаны на измерении физических параметров разделяемых компо­нентов и отличаются от других способов обогащения полезных ископаемых механическим удалением или выделением куска полез­ного компонента на основе экспрессного определения какого-либо физического признака, характеризую-щего его состав.

В основе экспрессных методов определения лежит определение интенсивности различных видов излучения, электропроводности, магнитных или других физических свойств.

Автоматической (электронной) сортировке подвергаются руды крупностью от 25 до 200 мм, а при известных условиях и ниже.

Рис. 1. Схема фотометрического (люминисцентного) сепаратора:

1 — фонарь- 2, 3, в, 7, 9, 10 — линзы оптической системы; 4 — регулирующая щель; 5 _ поляризатор; 8 — светонепроницаемый экран; 11 — анализатор; скрещенный под пряным углом с поляризатором; 12 — фотоумножитель; 13 — источник питания фотоумножителя; 14 — усилитель и триггерное устройство; 15 — соленоид; 16 — делительный шибер; 17 — двусторонний желоб приемника; 18 — лента; 19 — воронка; 20 — ленточный питатель; 21 — бункер для питания; 22 — разбрызгиватель, подающий воду для очистки ленты; 23 — щетка.

Автоматическая (электронная) сортировка полезных ископаемых обычно осуществляется с помощью особых сепараторов, так назы­ваемых «сортексов», которые в основном относятся к радиометрическим. Такие сепараторы обычно имеют следующие основные узлы:

устройство (датчик), с помощью которого производится распозна­вание полезного ископаемого и пустой породы;

устройство, с помощью которого производится поштучное одно­слойное перемещение кусков контролируемого материала.

Для сортировки зернистых материалов разработаны чувствитель­ные оптические сепараторы-сортировщики, исполь­зующие разницу в оптических свойствах разделяемых материалов (рис.1).

Радиометрические методы обогащения.

Радиометрические методы обогащения основаны на различиях в способности минералов испускать (эмиссионные), отражать или поглощать (абсорбционные)излучения (табл. 1.). В настоящее время известны свыше двадцати методов радиометрического обогащения. Около половины из них или уже применяются в промышленных условиях или находятся в стадии подготовки к внедрению.

С помощью радиометрических методов, которые применяются в качестве основных и доводочных обогатительных операций, обрабатываются руды радиоактивных, черных, цветных, редких и благородных металлов, алмазосодержащие и многие неметаллические полезные ископаемые.

По технике осуществления, технологии и задачам радиометрическое обогащение подразделяется на два вида: радиометрическая крупнопорционная сортировка; радио-метрическая сепарация.

Радиометрическая крупнпорционная сортировка - процесс разделения руды на сорта на основе измерения интенсивности излучения крупных ее объемов, загруженных в транспортные емкости — вагонетки, автомашины и др. При сортировке кондиционные руды отделяются от забалансовых и пустой породы. Радиометрическая крупнопорционная сортировка — самый производительный и дешевый обогатительный процесс, приеняемый только к рудам, отличающимся достаточной неравномерностью по содержанию ценного компонента. Она проводится в настоящее время авторадиометрическим, рентгенорадиометрическим, нейтронно-активацион-ным и фотонейтронным методами.

Радиометрическая сепарация осуществляется на радиометрических сепараторах, обрабатывающих материал круп ностью от 200—250 до 0,5 мм. При снижении крупности производительность сепараторов уменьшается, поэтому нижний размер сепарируемых кусков определяется развитием технических средств, ценностью сырья и экономическими предпосылками. Наиболее часто он составляет 20—25 мм (табл. 1.2).

Применяются покусковой, порционный и поточный режимы радиометрической сепарации [49]. При пусковом и порционном режимах куски или порции руды во время прохождения через сепаратор пространственно разделены. Поточный режим, при котором через сепаратор руда проходит непрерывно, наиболее производителен. Более высокие технологические показатели обогащения получают при покусковом режиме.

Руды, в которых менее 70 % кусков подлежат удалению с хвостами, рационально обогащать в один прием при покусковом режиме. Для обогащения руд, в которых удалению с хвостами подлежат 90—95 %, может ока­заться целесообразной основная операция в порционном или поточном режимах и пере чистка концентрата в покусковом режиме.

К основным технологическим характеристикам руды, влияющим на показатели радиометрического обогащения, относятся: контрастность и степень соответствия между признаком, по которому осуществляется сепарация (признак разделения), и содержанием ценного компонента; гранулометрический состав; содержание ценного и сопутствующих
(полезных или мешающих) компонентов и вид их корреляционной связи.

Контрастность — степень различия кусков руды по содержанию в них ценного компонента зависит в основном от свойств руды, условий добычи и предвари­тельной подготовки ее к обогащению [29, 50]. Показатель контрастности . М =Σ₁ ⁿ |(у-ά)q|/ά, (1)

где ά— среднее содержание полезного компо­нента в руде, %; у — то же, в отдельных кусках пробы, %; q—доля массы куска в общей массе пробы, доли ед. [при расчете по формуле (8.1) следует брать абсолютную величину каждого слагаемого в числителе независимо от знака].

Показатель контрастности можно опре­делить также по кривым контрастности, построенным по данным фракционного состава аналогично кривым обогатимости, с той разни­цей, что группировка кусков во фракции осуществлена непосредственно по содержанию ценного компонента.

Для расчета показателя контрастности через точку А пересечения основной: кри­вой Я (рис. 1.2) с линией среднего содер­жания металла aa_t проводится параллельно оси абсцисс линия БВ, которая, пересекаясь с кривыми д и р, позволяет получить исход­ные данные для расчета показателя контраст­ности по формулам:

М = 2 (1 – γ_к)(1 – θ/α ); (2)
М = 2 γ_к (β_к/a - 1), (3)

где γ_к — выход концентрата, доли ед.; α и ' Р — содержание полезного компонента соответственно в хвостах, исходном продукте и концентрате, %.

Показатель контрастности может коле­баться от 0 до 2 [49, 50] и позволяет судить о принципиальной возможности обогащения данной руды радиометрическими методами.θ

Таблица 8.2.

На основе практики руды условно разделяют по показателю контрастности на следую­щие категории: неконтрастные (М < 0,5), низкоконтрастные (М = 0,5-0,7), контраст­ные (М = 0,7-1,1), высококонтрастные (М = 1,1-1,5), особоконтрастные (М >1,5).

Кривые контрастности позволяют опре­делять те предельные технологические пока­затели, которые можно было бы получать, если бы руда разделялась непосредственно по признаку содержания ценного компонента в ее кусках.