1.5.5. Рентгенорадиометрический метод

Рентгенорадиометрический (рентгенофлуоресцентный) метод основан на регистрации возбужденного рентгеновскими трубками либо источниками гамма-излучения характеристического рентгеновского излучения атомов определяемых элементов, входящих в состав горных пород. Данный метод применяется при переработке руд чёрных, цветных, благородных металлов и нерудных полезных ископаемых. Является одним из наиболее универсальных методов.

Ещё в начале 20 века английскомцу ученому Мозли удалось открыть и показать, что энергия характеристического рентгеновского излучения (ХРИ) атомов (спектральная линия определенной длины волны и частоты) связана с атомным номером элемента Z функциональным соотношением:

ε≈Z2.

Отсюда следует, что каждый атом имеет свой, присущий только ему, ренгеновский образ и атомы каждого элемента можно распознать по испускаемым ими характерным лучам.

Это характерное излучение атомов теснейшим образом связано со строением их электронных оболочек. Возбуждение атома и испускание ХРИ происходит при выбивании электорона с его внутренних орбит. При этом атом переходит в возбужденное (неустойчивое) состояние с повышенной энергией, избыток которой практически мгновенно снимается переходом внешнего электрона на внутреннюю орбиту – атом переходит в нормальное состояние (состояние с минимальной энергией).

Для реализации данного метода в промышленных условиях используются сепараторы различных моделей: ИКПС-1, РРМ-Ф, РСЭ-50, СРФ и другие.

В составе рентгенорадиометрических сепараторов модели СРФ используются специальные портативные маломощные рентгеновские излучатели типа ПРАМ-50, «Модуль-50» с рентгеновскими трубками прострельного типа с ренгеновскими трубками прострельного типа марок БХВ-10 и БХВ-9 (неохлаждаемые). Первичное излучение рентгеновских излучателей подбирается для каждого анализируемого элемента материалом анода трубки (Mo, W, Re, Ag), анодным напряжением ( в пределах 20 – 25 кВ) и анодным током (в пределах 40 – 60 мкА), а также фильтрами-ослабителями (из фольги Al и Cu).

Вторичное излучение от куска регистрируется блоками детектирования ДЭУ (детектор электорнный управляемый). Электрические импульсы ДЭУ с помощью электорнных средств и компьютерной обработки преобразуются в аппаратурный спектр вторичного регистрируемого излучения, анализ которого производится компьютером.

Все сепараторы оснащаются системой регистрации излучений на основе современных полупроводниковых детекторов (Si-pin) имеющих энергетическое разрешение в 5-10 раз лучше, чем пропорциональные газовые счетчики.

В табл. 1.10 приведены технические характеристики рентгено-радиометрических сепараторов СРФ.

Таблица 1.10. Характеристики рентгенорадиометрических сепараторов

Параметры Тип сепаратора
СРФ4-50 СРФ4-150 СРФ2-300 СРФ4-3П-150
Количество продуктов разделения двухпродуктовые трёхпродук-товый
Крупность руды, мм 10-60 30-150 60-300 30-150
Диапазоны класса крупности, мм 10-40;

20-40;

20-50;

20-60

30-80;

30-100;

40-120;

50-150

60-200;

80-250; 100-250; 150-250

30-80;

30-100;

40-120;

50-150

Производительность, т/ч 3-8 10-25 20-50 10-20
Количество каналов, шт. 4 4 2 4
Исполнит. механизмы Электромагнитные шиберные устройства
Тип механизма (частота срабатывания, Гц) МИ 30

(15-20)

МИ 400

(6-8)

МИ 2

(3-4)

МИ 400

(6-8)

Мощность, кВт 3 5 5 7
Масса, кг 1600 3900 4100 4400

Сепараторы СРФ4-50, СРФ4-150 для повышения производительности, надежности и качества могут оснащаться двухрядным устройством исполнительных механизмов (на каждый ручей) – СРФ4-50/2, СРФ4-150/2. Верхний ряд отбивает мелкие куски, нижний ряд отбивает крупные куски или работают поочередно. Этим достигается увеличение производительности и улучшение качества сортировки.

В трехпродуктовых сепараторах СРФ4-3П-150 за одну стадию сортировки получается три продукта (концентрат-промпродукт-хвосты).

Схема работы сепараторов типа СРФ показан на рис. 1.21. На рис. 1.22 представлены основные узлы этих сепараторов.


Рис. 1.21. Схема работы сепаратора СРФ

Принцип работы сепаратора заключается в следующем. Подлежащий обогащению машинный класс загружается в приёмный бункер сепаратора. Питающий вибропитатель обеспечивает дозированную непрерывную разгрузку руды из приёмного бункера и подачу её на раскладчик.

Раскладчик имеет лотковую конструкцию и формирует 4 потока (ручья) руды с покусковой подачей ее в зону измерения и отбора в режиме свободного падения. Каждый кусок подвергается сканирующему рентгеновскому облучению за счет естественного движения куска в узкощелевой полосе облучения. Спектр вторичного излучения от куска подвергается автоматической компьютерной обработке, определению аналитического параметра разделительного признака и сравнению полученной величины с заданным пороговым значением.

Измерительно - управляющая система сепаратора (на основе промышленных компьютеров) вырабатывает сигнал управления на срабатывание исполнительного механизма на кусок с повышенным или пониженным содержанием ценных компонентов или элементов-примесей. Исполнительный механизм электромагнитного шиберного типа срабатывает, изменяя траекторию падения куска, который направляется в течку отбираемого продукта. Остальные куски падают без отклонения траектории в другую течку, например, «хвостов». Причем сигнал управления МИ по длительности (сила удара) пропорционален линейному размеру отбиваемого куска.


Рис. 1.22. Сепаратор СРФ-4-150:

1 – приёмный бункер; 2 – переходник; 3 – питатель; 4 – раскладчик; 5 – блок электронный; 6 – исполнительный механизм; 7 – течка продукта; 8 – течка хвостов

Исполнительные механизмы, в зависимости от установленной логики отбора в ИУС сепаратора, могут работать в двух режимах:

- отбор рудных кусков;

- отбор породы.

Целесообразно отбивать те куски, которых меньше по количеству (легче работать исполнительным механизмам).

Управление качеством продуктов разделения производится порогом сепарации.

Рентгенорадиометрическая сепарация (РРС) применима для самых разнообразных полезных ископаемых: руды цветных и редких металлов, золото и серебро, платиноиды, редкоземельные элементы, полиметаллы, олово, вольфрам, марганец, хром, бокситы, кварциты, магнезиты, флюориты, нефелины, силлиманиты, апатиты, уголь, отходы металлургических производств (шлаки, футеровка).

И это далеко не полный перечень возможностей РРС.

В таблице 1.11 приведены некоторые примеры применения технологии РРС для разных типов руд, отражающих возможности этой технологии [13].

Таблица 1.11. Результаты рентгенорадиометрической сепарации различных полезных ископаемых

Месторождение, (наименование руды) Класс крупно-сти, мм Наименование продуктов Выход, % Содержа-ние, г/т Извлече-ние, %
«Бадран», Россия (золотосодержащая) 25-150 Обогащенный Хвосты Исходный 19,8

80,2

100,0

15,7

0,11

3,2

97,1

2,9

100,0

«Юбилейное», Россия (золотосодержащая) 40-150 Обогащенный Хвосты Исходный 17,1

82,9

100,0

13,9

0,6

2,8

83,8

16,2

100,0

«Горевское», Россия (свинцовая) 25-50 Обогащенный Хвосты Исходный 63,4

36,6

100,0

4,36

0,71

3,02

91,5

8,5

100,0

«Валькумей», Россия (оловосодержащая) 25-50 Обогащенный Хвосты Исходный 10,0

90,0

100,0

1,35

0,03

0,16

84,3

15,7

100,0

«Светлое», Россия (вольфрамо-содержащая) 25-150 Обогащенный Хвосты Исходный 16,8

83,2

100,0

0,58

0,04

0,14

72,0

28,0

100,0

«Левихинское», Россия (медно-цинковая) 25-50 Обогащенный Хвосты Исходный 76,8

23,2

100,0

1,62

0,21

0,14

72,0

28,0

100,0

«Жирекен», Россия (молибдено-содержащие) 25-50 Обогащенный Хвосты Исходный 59,4

40,6

100,0

0,125

0,018

0,082

91,0

9,0

100,0

«Наран», Россия (плавико-шпатовая) 25-100 Обогащенный Хвосты Исходный 36,7

63,3

100,0

60,52

7,74

27,71

80,16

19,84

100,0

Технология РРС реализуется путем создания на борту карьеров или отвалов, вблизи штолен или обогатительных фабрик рудосортировочных комплексов (РСК). Технологическое оборудование РСК включает в себя узел рудоподготовки (дробилка, грохот, конвейеры и др. вспомогательное оборудование) и непосредственно сам сепарационный комплекс на основе рентгенорадиометрических сепараторов. Фактически РСК – это типовой дробильно-сортировочный комплекс, в который добавлены сепараторы.

Суть РРС золотосодержащих руд заключается в использовании тех природных свойств и особенностей, которые обусловлены генезисом золоторудных месторождений и проявляются в наличии у золота неотъемлемых генетических спутников (минералов и элементов), ассоциирующих и коррелирующих с золотом не только в пределах рудного поля (орудненения), но и в размерах на уровне каждого куска. Естественно, эта корреляция нелинейна, носит пороговый характер, но в целом позволяет уверенно выделять рудную часть (куски, обогащенные золотом) и нерудную часть (породу, отвальный продукт, бедные куски).

Многочисленные исследования, проведенные на различных типах золотосодержащих руд (кварцевые, сульфидные, смешанные, убогосульфидные, сланцевые и пр.), позволили установить целый ряд элементов, которые так или иначе связаны с золотом (или ассоциируют с ним).

В основном кварц и сульфидные минералы (пирит, халькопирит, сфалерит, галенит, арсенопирит, антимонит) чаще и надежней всего определяют наличие золота в куске. При этом сами эти минералы в РРС распознаются через элементы Fe, Cu, Zn, Pb, As и Sb. Дополнительно выявлены антикоррелирующие с золотом элементы Ca, Sr, и иногда Zr, Rb (элементы вмещающих пород), которые, наоборот, при наличии их в кусках, сигнализируют об отсутствии (или малом количестве) золота в этих кусках.

С 2000 года на открытом руднике «Эльдорадо» (Красноярский край, Россия) эксплуатируется рудосортировочный комплекс для предварительного обогащения весьма бедных золотосодержащих руд. Комплекс состоит из 2-х закрытых модулей: модуль рудоподготовки на основе агрегата дробления и агрегата грохочения и модуля РРС на основе 4-х сепараторов СРФ4-150. Модули связаны между собой главным конвейером подачи руды (непосредственно с грохота в приемные сепараторов без промежуточных накопительных бункеров), также закрытым от атмосферных осадков специальной галереей с покрытием пропиленовой пленкой.

Технологического схема предварительного обогащения золотосодержащих руд месторождения Эльдорадо технологией РРС представлена на рис. 1.23.

Предварительному обогащению подлежит класс 40-150 мм. При этом в хвосты РРС выделяется около 60% крупнокускового материала (Au ~ 0,6-0,9 г/т) .

Экономический эффект от внедрения РРС обусловлен сокращением затрат на перевозку (расстояние от карьера до ЗИФ ~ 65 км) и переработку руды на ЗИФ, за счет чего достигается снижение затрат на уровне 47-48% (при сравнительных расчетах на руду с исходным содержанием золота ~1,5 г/т).

На Учалинском ГОКе (Урал, Россия) в 2003 г. впервые в мировой практике запущен в эксплуатацию рудосепарационный комплекс медно-колчеданных руд по классу крупности 30-250 мм (сепараторы СРФ4-150, СРФ2-300). Производительность комплекса – до 40-50 т/час. Класс 0-30 мм (несортируемая часть) добавляется в обогащенный продукт.

Технология РРС эффективно используется при обогащении кварцитов, которые используются для получения высококачественного кремния. Особые требования к кварцитам предъявляются по содержанию Fe. Для получения сверх чистого кремния содержание Fe в кварцитах не должно превышать 0,06%.

На Черемшанском руднике (Россия) в 2000 г. был создан рудосортировочный комплекс на основе 2-х сепараторов СРФ4-150. На сепараторы поступает основной класс крупности 30-120мм с повышенным исходным содержанием Fe 0,1-0,14%. Путем РРС получают обогащенный кварцит, содержащий Fe не более 0,06%, тем самым обеспечивая потребности ЗАО «Кремний» в высококачественном сырье.


Рис. 1.23. Технологического схема предварительного обогащения золотосодержащих руд месторождения Эльдорадо

Технология РРС может быть одной из основных технологий обогащения крупнокускового материала +20 (10) мм марганцевых и хромовых руд с получением конечных продуктов, пригодных для металлургического производства.

На Жайремском ГОКе (Казахстан) на марганцево-железистых рудах за одну операцию сепарации получают марганцевый концентрат с содержанием Mn более 35 – 40 % (до 50 %). Результаты рентгенорадиометрической сепарации показательны и в другом отношении: из железо-марганцевых руд одновременно с получением марганцевого концентрата в хвосты РРС выделяется железо-рудный концентрат.

<< | >>
Источник: Самойлик В. Г.. Специальные и комбинированные методы обогащения полезных ископаемых: учебное пособие. 2015

Еще по теме 1.5.5. Рентгенорадиометрический метод:

  1. 2. Сравнительно-правовой метод – частнонаучный метод юридической науки
  2. 5.4. Понятие и структура общего метода расследованиякак метода практической деятельности
  3. 6.5. Сокращенный метод проверки (метод нуля и единицы).
  4. Тема 8. МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИЗУЧЕНИЯИЗМЕНЧИВОСТИ И МЕХАНИЗМОВ ПЕРЕДАЧИНАСЛЕДСТВЕННОЙ ИНФОРМАЦИИ. ПРИМЕНЕНИЕГЕНЕТИЧЕСКИХ МЕТОДОВ ДЛЯ СОЗДАНИЯ НОВЫХЛЕКАРСТВЕННЫХ СРЕДСТВ
  5. Методы (метод-ка) для исследования личности
  6. МЕТОД ДЕ ФРИЗА И ФУЛКЕРА (ДФ-МЕТОД)
  7. 3. МЕТОД БЛИЗНЕЦОВИСТОРИЯ ФОРМИРОВАНИЯ МЕТОДА
  8. Тема 15. ПАТОГЕННОСТЬ И ВИРУЛЕНТНОСТЬ МИКРООРГАНИЗМОВ. ФАКТОРЫ ВИРУЛЕНТНОСТИ. МЕТОДЫ ЗАРАЖЕНИЯ ЛАБОРАТОРНЫХ ЖИВОТНЫХ. АНТИГЕНЫ, МЕТОДЫ ИХ ПОЛУЧЕНИЯ. АНТИТЕЛА. РЕАКЦИИ ИММУНИТЕТА И ИХ ПРАКТИЧЕСКОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ. ФАГОЦИТОЗ
  9. Тема 10. АСЕПТИКА, АНТИСЕПТИКА, ДЕЗИНФЕКЦИЯ,СТЕРИЛИЗАЦИЯ. МЕТОДЫ АСЕПТИКИГ ДЕЗИНФЕКЦИИИ СТЕРИЛИЗАЦИИ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ В УСЛОВИЯХ АПТЕКИ.МЕТОДЫ КОНСЕРВАЦИИ МЕДИЦИНСКИХ ПРЕПАРАТОВ
  10. МЕТОДЫ психологии.Каковы наиболее известные методы ПСИХОЛОГИИ?
  11. Тема 13. ДОПУСТИМЫЕ НОРМЫ СОДЕРЖАНИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ В РАЗЛИЧНЫХ МЕДИЦИНСКИХ ПРЕПАРАТАХ. МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МИКРОБНОИ ЗАГРЯЗНЕННОСТИ ЛЕКАРСТВЕННОГО СЫРЬЯ И ЛЕКАРСТВЕННЫХ ФОРМ. ЗНАЧЕНИЕ МЕТОДОВ АСЕПТИКИ, КОНСЕРВАЦИИ, ХРАНЕНИЯИ САНИТАРНО-БАКТЕРИОЛОГИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ДЛЯ СНИЖЕНИЯ МИКРОБНОЙ ЗАГРЯЗНЕННОСТИ ЛЕКАРСТВЕННЫХ СРЕДСТВ
  12. 8.6.2.3. Хирургические методы
  13. Метод разницы
  14. Методы определения
  15. МЕТОД ЦИЦЕРОНА
  16. ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ
  17. 7.5.3. Хирургические методы
  18. Метод
  19. 5. Методы местной анестези
  20. Возможные методы