3.1 Выбор процессов и аппаратов радиометрического обогащения
Выбор методов, процессов и аппаратов радиометрического обогащения определяются технологическими задачами, радиоспектроскопическими свойствами минеральных компонентов, контрастностью полезного компонента и другими параметрами для каждого случая.
В первом приближении для выбора метода сепарации можно воспользоваться классификационной таблицей В.А. Мокроусова (табл. 11.2)
3.2 Схемы радиометрического обогащения
Радиометрические методы применяют как для основных и доводочных операций (сепарации) при обогащении различных типов полезных ископаемых, так и для операции предконцентрации (сортировки) бедных руд, позволяющей снизить существующие кондиции на содержание ценных компонентов, вовлечь в промышленное использование некондиционные, разубоженные и
забалансовые руды. Радиометрические методы применяют при обогащении урановых, ториевых, бериллиевых руд.
К основным технологическим задачам радиометрического обогащения можно отнести следующие:
выделение чистых минералов или минералов, пригодных для использования без дальнейшего обогащения;
предварительная концентрация ценного компонента;
разделение полезного ископаемого на отдельные технологические типы;
получение крупнокусковых концентратов для химической, металлургической обработки;
доводка черновых концентратов, полученных другими способами.
Схемы радиометрического обогащения определяются технологическими задачами и отличаются разнообразием. В качестве примера на рис.19 приведены схемы реализации радиометрической сепарации урановых и железных руд с получением продуктов различного качества и назначения.
Таблица 9
Классификация и область применения радиометрических методов
Вид излучения, длина волн, нм |
Регистрируемое свойство минералов |
Признак разделения, используемый для обогащения |
Метод |
Область применения |
Гамма-излучение, <10-2 |
Естественная радиоактивность |
Интенсивность гамма-излучения |
Авторадиометри-ческий (АРМ) |
Урановые, ториевые руды |
Фотоядерная реакция (γ, n) (ядерный фотоэффект) |
Плотность потока образующегося нейтронного излучения |
Фотонейтронный (ФНМ) |
При Е γ≥ 1,67 МэВ бериллиевые; при Еγ≥ 10 ÷ 20 МэВ марганцевые, молибденовые, танталовые и другие руды |
|
То же |
Возбуждение ха-рактеристического рентгеновского из-лучения |
Интенсивность рентгеновской флюоресценции |
Гамма-флюоресцентный (ГФМ) |
Полезные ископаемые, содержащие элементы с атомным номером Z ≥19; руды марганцевые, медно-никелевые, ниобиевые, молибденовые, оловянные, бариевые, танталовые, вольфрамовые, свинцово-цинковые и др. |
Рассеяние на электронных оболочках атомов |
Интенсивность обратнорассеянного гамма-излучения |
Гамма-отражательный (ГОМ) |
Полезные ископаемые, содержащие тяжелые элементы: свинцовые, ртутные, железные, хромовые руды, содержащие элементы с атомным номером Z ≥ 2,5 |
|
Гамма-излучение, < 10-2 |
Фотоэлектрическое поглощение и комптоновское рассеяние |
Интенсивность прошедшего через куски гамма-излучения |
Гамма-абсорбционный (ГАМ) |
Железные, хромовые, свинцово-цинковые, сурьмяные, оловянные руды, уголь, горючие сланцы |
Бета-излучение, 10-3 – 10-2 |
То же |
Интенсивность бета-излучения |
То же |
Сильвинитовые руды |
Возбуждение ха-рактеристического рентгеновского флюоресцентного излучения |
Интенсивность рентгеновской флюоресценции |
Бета-флюоресцентный (БФМ) |
Полезные ископаемые, содержащие элементы с атомным номером Z ≥ 35; руды молибденовые, оловянные, вольфрамовые и др. |
|
Рассеяние на электронных оболочках атомов |
Плотность потока обратнорассеянного бета-излучения |
Бета-отражательный (БОМ) |
Полезные ископаемые, содержащие тяжелые элементы: руды свинцово-цинковые, сурьмяно-ртутные и др. |
|
Нейтронное, 10-2 – 10-1 |
Радиационный зах-ват ядрами тепловых и медленных нейт-ронов с образова-нием искусственной радиоактивности |
Плотность потока наведенного излучения |
Нейтронно-активационный (НАКМ) |
Полезные ископаемые с сечением активации не менее 1·10-28 м2; руды, содержащие индий, иридий, ванадий, серебро, золото, ванадий |
Радиационный зах-ват с испусканием хаарактеристичес-кого спектра гамма-лучей |
Интенсивность ха-рактеристического гамма-излучения |
Нейтронно-радиационный (НРМ) |
Полезные ископаемые, содержащие элементы с сечением радиацион-ного захвата 1·10-28 м2 и более |
|
Захват и рассеяние тепловых и медленных нейтронов на ядрах химических элементов |
Плотность потока нейтронного излучения, прошедшего через куски |
Нейтронно-абсорбционный (НАМ) |
Полезные ископаемые, содержащие элементы с большим сечением захвата тепловых нейтронов, например, бор, литий, кадмий, редкие земли, руды борные, литиевые, борооловянные |
|
Рентгеновское, 5·10-2 – 10 |
Возбуждение ха-рактеристического рентгеновского флюоресцентного излучения |
Интенсивность рентгеновской флюоресценции |
Рентгено-флюоресцентный (РФМ) |
Марганцевые, медно-никелевые, ниобиевые, молибденовые, оловянные, танталовые, вольфрамовые, свинцово-цинковые и другие руды |
Возбуждение люминесценции в видимой области спектра, ультрафиолетовой или инфракрасной |
Световой поток рентгено-люминесценции |
Ренгенолюмине-сцентный (РЛМ) |
Полезные ископаемые, содержащие люминесцирующие в рентгеновских лучах минералы; руды алмазсодержащие, флюоритовые, цирконовые, целестиновые, сподуменовые, шеелитовые |
|
Рассеяние на электронных оболочках атомов |
Интенсивность обратнорассеянного рентгеновского излучения |
Рентгеноотра-жательный |
Свинцовые, ртутьсодержащие, железные, хромовые руды |
|
Фотоэлектрическое поглощение и комптоновское рассеяние |
Интенсивность прошедшего через куски рентгеновского излучения |
Рентгеноабсорб-ционный (РАМ) |
Железные, хромовые, свинцово-цинковые, сурьмяные, оловянные руды, а также уголь, горячие сланцы |
|
Ультрафиолетовое, 100 – 380 |
Возбуждение люминесценции в видимой области спектра, ультрафиолетовой или инфракрасной |
Световой поток фотолюминесцен-ции |
Фотолюминес-центный (ФЛМ) |
Полезные ископаемые, содержащие люминес-цирующие под дейст-вием ультрафиолето-вого излучения мине-ралы; руды флюорито-вые, шеелитовые, баритовые, доломит, гипс, кальцит, алмазы |
Видимый свет, (3,8 – 7,6) 102 |
Диффузное отражение |
Световой поток диффузно-отраженного света |
Фотометрический (ФМ) |
Полезные ископаемые, у которых разделяе-мые компоненты отличаются по коэф-фициенту диффузного отражения (цвету); каменная соль, тальк, гипс, доломит, известняк, баритовые, золотосодержащие, цезиевые, оловянные, марганцевые, ильменитовые руды |
Зеркальное отражение |
Световой поток зеркально-отраженного света |
Зеркально-фотометрический (ЗФМ) |
Полезные ископаемые, у которых один из составляющих компонентов имеет высокий коэффициент зеркального отражения, например кварц, слюды |
|
Поляризация отраженного света |
Световой поток поляризационного отраженного света |
Поляризацион-ный фотометрический (ПФМ) |
То же |
|
Поглощение и рассеивание света |
Световой поток прошедшего через обогащаемые частицы света |
Фотоабсорбцион-ный (ФАМ) |
Полезные ископаемые, у которых выделяемый компонент обладает высокой прозрачностью, например оптический кварц, алмазы, галит |
Рис.19 Принципиальные схемы радиометрической сортировки урановой (а) и железной (б) руд: α,β – содержание железа соответственно в исходной руде и продуктах разделения ,%; γ – выход продукта ,%