Лекция №4. Тема. Радиометрическое обогащение нерадиоактивных руд. Радиометрическое обогащение нерадиоактивных руд
 Скачать 327.4 Kb.
|
|
Лекция №4 Тема: Радиометрическое обогащение нерадиоактивных руд. План: 1. Фотонейтронный метод 2. Рентгенолюминесцентный метод. Ключевые слова: естественный радиоактивность, радиометрические обогащение, нерадиоактивных руд, фотонейтронный метод, рентгенолюминесцентный метод. Основная масса обогащаемых руд не обладает естественной радиоактивностью, поэтому эта группа процессов играет определяющую роль. Необходимым условием радиометрического обогащения нерадиоактивных руд является наличие источника какого либо первичного излучения. Различия во взаимодействии его с разделяемыми минералами является разделительным признаком. Степень разработки и промышленного освоения методов радиометрического обогащения различна. Некоторые успешно применяются на обогатительных фабриках, некоторые прошли полупромышленную проверку. Наиболее широко в промышленности применяются фотонейтронный (ФНМ), рентгенолюминесцентный метод (РЛМ), фотометрический (ФМ), гамма-абсорбционный (ГАМ) и рентгенорадиометрический (РРС) методы. Фотонейтронный метод Фотонейтронный метод основан на использовании различий в интенсивности нейтронного излучения, испускаемого минералами при воздействии на руду гаммалучами. Этот метод применяют для обогащения бериллиевых руд, так как именно ядра бериллия обладают способностью испускать нейтроны под влиянием гамма-лучей сравнительно низкой энергии (около 1,7 МэВ). Для возбуждения фотоядерной реакции в других химических элементах требуются гамма-лучи с энергией свыше 5—10 МэВ. В качестве основного аппарата используются ленточные сепараторы, в которых определение сорта куска может осуществлятся или на ленте, или в воздухе. Источником гамма излучения при обогащении бериллиевых руд обычно является ампульный источник на основе радиоактивного изотопа сурьмы Sb124. При этом происходит ядерная реакция 9 Be +γ → 8 Be + 1 n. Испускаемые ядрами бериллия нейтроны перед их регистрацией пропускаются через замедлитель (парафин) для снижения их энергии до тепловой. При данной активности гамма источника мощность потока нейтронов, испускаемого куском руды, определяется содержанием в нем бериллия независимо от того, какими минеральными формами он представлен. Приемником нейтронного излучения являются сцинтиляционные счетчики на основе светосостава, представляющего собой смесь сульфида цинка с борной кислотой. Характеристики фотонейтронных сепараторов приведены в табл. 5.1. Таблица 5.1. Характеристики фотонейтронных сепараторов Рентгенолюминесцентный метод Рентгенолюминесцентный метод основан на различиях в интенсивности люминесценции (холодного свечения) минералов под влиянием рентгеновского излучения. Процесс люминесценции складывается из трех стадий: поглощения энергии возбуждающего излучения, преобразования и передачи энергии возбуждения внутрь тела и испускания света в центрах свечения с возвращением минерала в равновесное состояние. Центрами свечения могут быть атомы или комплексные ионы основного вещества кристаллической решетки, ионы примесей, а также дефекты кристаллической решетки: вакансии, междоузельные атомы и др. Способностью люминесцировать обладают многие минералы, но лишь у некоторых это свойство обусловлено особенностями их основного состава и строения кристаллической решетки. Такие минералы отличаются устойчивой люминесценцией. К ним относятся: шеелит, повеллит, гипергенные минералы, содержащие в своем составе уранил-ион UO22+, и алмаз. Люминесценция большей части минералов обусловлена присутствием в них примесей- активаторов (люминогенов). Некоторые минералы люминесцируют благодаря присутствию в них редкоземельных элементов. К этой группе относятся циркон, корунд. Многие минералы имеют неустойчивую люминесценцию, например кальцит, арагонит, опал, топаз, полевые шпаты. Некоторые примеси в минералах гасят люминесценцию, например, железо и никель. Рентгенолюминесцентный метод широко применяется для обогащения алмазосодержащих руд. С его помощью обогащаются также флюоритовые и шеелитовые руды. Источником первичного излучения в рентгенолюминесцентных сепараторах являются рентгеновские трубки с различными анодами (вольфрам, медь, серебро, молибден и др.), что дает возможность выбирать оптимальное первичное излучение для данного вида сырья. В сепараторах предпочтительнее использовать трубки с широким пучком излучения. Приемником сигнала люминесценции служат различные фотоэлементы и фотоумножители, тип фотоэлемента определяется длиной волны возбуждаемой люминесценции. Рентгенолюминесцентные сепараторы отличаются устройством питателей, режимом подачи материала и способом вывода куска. Для первичного обогащения алмазных руд, а также для доводки гравитационных и флотационных алмазных концентратов применяются сепараторы серии ЛС производства НПП «Буревестник», Россия (табл. 5.2). Оригинальные технические решения позволяют использовать их на мокром материале влажностью 15-50 % в диапазоне крупности от 5 до 50 мм. Обязательная сушка требуется только перед подачей концентрата крупностью 0,5-5 мм на предокончательную и окончательную доводку. Таблица 5.2. Рентгенолюминесцентные сепараторы На рис. 5.1 показана схема работы сепаратора ЛС-20-05Н. В сепараторе используется режим двустороннего облучения материала и двусторонней регистрации. Режим излучения – импульсный (длительность импульса - 0,5 мс; период следования – 4 мс). В качестве приѐмников сигнала люминисценции применяются фотоэлектронные умножители (ФЭУ). Выделение алмазов в концентрат осуществляется при помощи сжатого воздуха специальными отсекателями. Извлечение алмазов в концентрат составляет не менее 98 %. Рис. 5.1. Схема работы сепаратора ЛС-20-05Н: 1 – загрузочный бункер; 2 – гравитационный питатель; 3 – рентгеновская трубка; 4 – фотодетектор; 5 – пневматический отсекатель. На рис. 5.2 показана принципиальная технологическая схема обогащения алмазосодержащих кимберлитовых руд с применением РЛ-сепараторов. Рис. 5.2. Схема обогащения алмазосодержащих кимберлитовых руд По данной схеме исходная руда после дробления поступает на грохота где разделяется на классы крупности. Руда классов 20-50 мм, 10-20 мм, 5-10 мм направляется на сепараторы первичного обогащения по узким класам крупности. При необходимости концентраты этих сепараторов проходят предварительную доводку с помощью сепараторов ЛС-20-04-3Н и ЛС-50-05. Полученные концентраты направляются на предокончательную и окончательную доводку в сепараторы ЛС-ОД-50-03Н, которые работают в режиме позерновой подачи и обеспечивают извлечение алмазов на уровне не менее 99 %. Материал крупностью 1-2 мм и 2-5 мм поступает на отсадочные машины или на установки для тяжелосредной сепарации. Полученный концентрат проходит доводку на сепараторах ЛС-Д-4-03П. Для класс 1-2 мм альтернативным вариантом является обогащение в цепочке, состоящей из последовательно расположенных установки винтовой сепарации и пневмофлотационных установок. Для окончательной доводки концентрата класса менее 5 мм требуется сухой материал, позволяющий осуществлять позерновую подачу. Поэтому перед сепараторами концентрат проходит сушку в инфракрасных установках. Для окончательной доводки концентрата используются сепараторы ЛС-ОД-4- 04Н или ЛС-ОД-6, обеспечивающие на выходе концентрат требуемой кондиции. Полученные кондиционные концентраты поступают в цех окончательной доводки (ЦОД). Там из них извлекают алмазы; чистят кристаллы алмазов путѐм химческой обработки поверхности; рассеивают; производят ручную выборку; сортируют и упаковывают. Контрольные вопросы 1. Назовите основные методы радиометрического обогащения нерадиоактивных руд, используемые в промышленности. 2. На чем основан фотонейтронный метод обогащения. 3. Опишите принципиальную схему обогащении бериллиевых руд. 4. На чем основан рентгенолюминесцентный метод обогащения. 5. Укажите область применения рентгенолюминесцентного метода. 6. Охарактеризуйте основные параметры рентгенолюминесцентных сепараторов. 7. Опишите схему работы сепаратора ЛС-20-05Н. 8. Опишите принципиальную технологическую схему обогащения алмазосодержащих кимберлитовых руд с применением РЛ-сепараторов. |