книги / Переработка, обогащение и комплексное использование твердых полезных ископаемых. Обогатительные процессы и аппараты

В качестве источника у-излучения при обогащении бериллиевых руд в вибрационном (РАМБ-300) и ленточном (РМБ100) фотонейтронных сепараторах используется изотоп l24Sb Испускаемые ядрами бериллия нейтроны перед их регистраци­ ей сцинтилляционными датчиками Т-2 пропускаются через за­ медлитель (парафин) для снижения их энергии до тепловой. По­ ток нейтронов пропорционален общему содержанию бериллия в куске независимо от минеральной формы его нахождения.

Нейтронно-активационная сепарация основана на исполь­ зовании реакции типа (п, у), при которой за счет поглощения ядром нейтронов и возникновения искусственной (наведен­ ной) радиоактивности возникает жесткое у-излучение. Такая реакция характерна для ряда элементов (марганца, фтора, ме­ ди, ванадия, вольфрама и др.), но нашла применение пока для обогащения борсодержащих руд. В этом случае на сепарато­ рах, применяемых для обогащения бериллиевых руд вместо источника у-лучей над лентой устанавливают источник ней­ тронов, а вместо счетчика нейтронов — счетчики у-лучей. Ес­ ли на ленте облучается борсодержащий кусок, то возникают у-лучи, которые регистрируются радиометрами, и по их ко­ манде электромагнитный сбрасыватель направляет кусок в при­ емник для концентрата. При облучении кусков породы у-излу­ чения не возникает и они попадают в приемник для хвостов.

Рентгенорадиометрическая сепарация основана на исполь­ зовании рентгеновских характеристических спектров элемен­ тов, возбуждаемых источниками у- или рентгеновского излу­ чения. В промышленных условиях она используется для обога­ щения сложных оловянных руд, содержащих не только касси­ терит, но и сульфиды олова, поскольку интенсивность излу­ чения пропорциональная общему содержанию данного эле­ мента. Разработаны сепараторы ленточного типа с электроме­ ханическим и пневматическим разделительными устройства­ ми для поточного и покускового режима. В последнем случае в сепараторах предусмотрено устройство для индикации под­ хода куска руды и учета его размера.

Рентгенолюминесцентная сепарация основана на различи­ ях в интенсивности люминесценции разделяемых минералов

под действием рентгеновского излучения. Она применяется для обогащения флюоритовых руд и является основным ме­ тодом обогащения алмазсодержащих руд, поскольку алмаз обладает наиболее сильной из всех минералов рентгенолюминесценцией.

Сепараторы ЛС-20 и ЛС-50 предназначены для основных операций обработки алмазсодержащих руд крупностью соот­ ветственно 4— 20 и 10—50 мм при производительности 9— 20 и 60— 100 т/ч и извлечении алмазов около 99 %. Для автома­ тической выборки алмазов при доводке концентратов приме­ няют сепаратор АРЛ-1 (рис. 9.1, б) производительностью 0,35 —0,8 м3/ч при крупности питания от 2 до 16 мм. Для оконча­ тельной доводки концентратов используется сепаратор ЛС- ОД-8 при крупности материала -8 +2 мм или ЛС-ОД-2 при крупности материала -4 +0,5 мм. Необходимая четкость раз­ деления материала обеспечивается предварительной класси­ фикацией его на узкие классы крупности с модулем шкалы классификации не более двух. В качестве разделительного ус­ тройства при переработке крупнозернистого материала исполь­ зуют отсекатели, при переработке мелкозернистого — пнев­ моклапаны с давлением воздуха в них до 0,5—0,6 МПа и рас­ ходом его до 600 л/мин.

При сепарации материал из бункера I вибрационным пи­ тателем подается в камеру разделения, где подвергается облу­ чению потоком рентгеновских лучей 2 от источника (рентге­ новской трубки) 4. Под их воздействием зерна алмаза люминесцируют, свет от них улавливается детектором (фотоумно­ жителем) 3, передается в виде сигнала в блок управления, от­ куда подается команда на разделительное устройство 5, на­ правляющее зерна алмаза в приемник б. Зерна породы, кото­ рые не люминесцируют, падают через камеру разделения в приемник хвостов 7.

За рубежом для доводки грубых алмазных концентратов применяют ленточные рентгенолюминесцентные сепараторы фирмы «Гансонс Сортекс Лимитед» (Великобритания) произ­ водительностью 2—7 т/ч при крупности обогащаемого мате­ риала от 1,2 до 32 мм.

Фотолюминесцентная сепарация основана на различиях в интенсивности люминесценции минералов под влиянием уль­ трафиолетового излучения. В промышленных условиях она ис­ пользуется при обогащении флюоритовых и шеелитовых руд. Основным аппаратом является сепаратор «Фотон» произво­ дительностью около 5 т/ч. Сепаратор предназначен для рабо­ ты в покусковом режиме. Источником возбуждения люминес­ ценции минералов в нем является ультрафиолетовая лампа с фокусирующей линзой из кварцевого стекла, а детектором све­ та, исходящего от люминесцирующего минерала, служит фо­ тоумножитель.

Фотометрическая сепарация основана на использовании различий в способности минералов отражать или преломлять свет. Оптическая система фотометрической камеры состоит из оптической ячейки (источника света с фокусирующими лин­ зами) и чувствительных к свету элементов (селеновых и ваку­ умных фотоэлементов, фотоумножителей). Из отраженного света с помощью светофильтров выделяют ту часть спектра, в которой наблюдаются наибольшие различия в отражательной способности разделяемых минералов. Измерения осуществ­ ляются на специально подобранном однородном по цвету фо­ не. Оптические системы сепараторов часто конструируют с при­ менением сканирующих устройств, благодаря которым свет поступает на датчик не сразу со всей поверхности куска, а по­ следовательно с отдельных ее участков, что позволяет более четко отделять не только мономинеральные зерна, но и сро­ стки с учетом доли извлекаемого минерала в них. В промыш­ ленности используют монохроматические сепараторы, сорти­ рующие частицы только на темные и светлые, и полихрома­ тические сепараторы, позволяющие сортировать частицы по любому цвету. Они могут работать как на сухом, так и на ув­ лажненном материале. Сепарация широко применяется при сортировке различных типов полезных ископаемых: золотосо­ держащих, марганцевых, магнезитовых, доломитовых, барито­ вых и других руд, каменных солей, известняков и другого ми­ нерального сырья.

На фотометрическом сепараторе ЦНИИОлово и НПО «Буревестник» (рис. 9.2, а) производительностью до 20 т/ч обо­ гащают руды крупностью от 35 до 150 мм, предварительно раз­

ектив 6, отверстие 7 во вращающемся сканирующем диске 8, конденсатор 9 и регистрируется датчиком 10, откуда сигнал поступает на блок усиления и дискриминации 11, блок управ­ ления 12 и далее на усилитель мощности 13, управляющий пневмоклапаном 14. Для синхронизации работы датчика и пневмоклапана имеется канал 15, фиксирующий поступление куска руды в оптическую камеру. Трехканальный сепаратор «Кварц» работает на основе фиксации света, отраженного от общей поверхности куска.

Близок по конструкции к сепаратору ЦНИИОлово и НПО «Буревестник» фотометрический сепаратор «Сортекс-811М»

(рис. 9.2, б) фирмы «Гансонс Сортекс Лимитед» (Великобри­ тания), основными узлами которого являются: бункер 1, виб­ рационный питатель 2 с брызгалами 3, выравнивающие диск 4 и ленты 5, конвейер б, оптическая камера 7, пневмоклапаны 8, плита 9, разделяющая материал отклоняемой 10 и неотклоняемой 11 фракций. Скорость срабатывания сортирующего механизма — пневматических клапанов — тем больше, чем мельче обрабатываемый материал; при крупности — 20 мм она достигает 200 раз в 1с.

Особенностью сепаратора «Модель 16», разработанного фирмами «Ор Сортекс» и «Голдфилдс», является использова­ ние в качестве источника света гелий-неонового лазера, даю­ щего значительный световой поток при малом диаметре све­ тового луча. Это позволяет сканировать поверхность зерен ма­ териала, расположенного на быстродвижущейся (4 м/с) ленте разреженным монослоем (шириной 800 мм), через каждые 2 мм при высокой производительности сепаратора. Сканирование лазерного луча поперек ленты производится с помощью быстровращающегося многогранного зеркального барабана. Пне­ вматическое разделительное устройство состоит из 40—80 кла­ панов (в зависимости от крупности материала), расположен­ ных поперек движения ленты. Работа сепаратора контролиру­ ется компьютером. Электронный блок управления кроме обыч­ ных функций определяет также размер и положение кусков в монослое, что обеспечивает более четкое выделение их в со­ ответствующий продукт.

9.3. AScopSunoHtto-раапометрпческпе

метоаы cenapaunn

В промышленных условиях используются пока гамма-аб­ сорбционная, нейтронно-абсорбционная и фотоабсорбционная сепарации.

Гамма-абсорбционная сепарация основана на различном поглощении у-лучей зернами минералов разной плотности и используется для обогащения углей, горючих сланцев, желез­ ных руд и других полезных ископаемых, содержание извлека­ емого компонента в которых достаточно велико.

Чтобы исключить влияние крупности на результаты обо­ гащения (например, попадание большого куска угля, облада­ ющего малой плотностью, в хвосты, состоящие из зерен поро­ ды большей плотности), осуществляют предварительную клас­ сификацию исходного материала на узкие классы крупности, если в сепараторах используется один источник излучения, или применяют сепараторы с двумя источниками излучений раз­ ной энергии. Активность обоих источников подбирается та­ ким образом, чтобы при прохождении однородных по соста­ ву, но различных по величине кусков общий поток у-лучей, поступающий на детектор, сохранился одинаковым. Тогда сиг­ нал, подаваемый на исполнительный механизм, будет менять­ ся лишь в случае различия состава кусков, проходящих мимо источников излучений.

В промышленном 24-канальном сепараторе РС-24, разра­ ботанном УкрНИИУглеобогащения для обогащения крупных классов (-100 +50 мм) углей, производительностью около 60 т/ч материал подается под источник у-лучей наклонным вибраци­ онным лотком, под которым расположен датчик сцинтилляционного типа. Исполнительный механизм выполнен в виде элек­ тромагнитного сбрасывателя, выталкивающего куски породы в приемник по сигналу датчика через радиометр.

Аналогичный принцип работы использован в двухканаль­ ном сепараторе РС-2Ж ленточного типа для обогащения круп­ нокусковых (-250 +50 мм) железных руд с производительно­ стью 25— 10 т/ч (в покусковом режиме). Источником у-излу- чения является изотоп l09Cd мощностью 10 мКи, расположен­ ный над датчиком, помещенным в головке барабана конвейе­ ра. Сепаратор снабжен электромеханическим разделительным устройством.

Для обогащения горючих сланцев используют сепараторы «РС-Кристалл-2» производительностью до 30 т/ч при круп­ ности материала -125 +50 мм и «РС-Рубин» производитель­ ностью 7—8 т/ч при крупности материала -50 +25 мм. В «РСРубине» (рис. 9.3, а) выделение кусков породы из общего по­ тока материала, подаваемого вибрационным питателем 1 на пустотелый валок 5 (с 12 желобками), внутри которого поме-

Рис. 9.3. Схемы гам м а-абсорбционного «РС -Рубин» (а) и ф отоабсорбц и -

онного оптического (б) сепараторов

щен источник у-излучения 4, производится отдувкой сжатым воздухом через пневмоклапаны 3 в приемник 6 по сигналу датчика у-излучений 2. Обогащенный сланец поступает в при­ емник 7.

Нейтронно-абсорбционная сепарация отличается от гам­ ма-абсорбционной только источником излучения, в качестве которого в ней используют импульсные источники нейтро­ нов. В качестве замедлителей нейтронов применяют парафин или воду. Сепарация наиболее эффективна при обогащении бедных борных руд: из крайне убогих руд получают продукты с промышленным содержанием бора и резко сниженным со­ держанием карбонатов кальция, затрудняющих последующее обогащение руд и являющихся вредной примесью в борных концентратах.

Фотоабсорбционная сепарация основана на различии в ин­ тенсивности пропущенного кусками руды света, т. е. прозрач­ ности разделяемых минералов. Она применяется, например, для доводки грубых алмазсодержащих концентратов. В опти­ ческом сепараторе (рис. 9.3, б), разработанном в ЮАР, исход­ ный материал, подаваемый из бункера 1 питателем 2, распо-

лагается монослоем по всей ширине фоновой поверхности движущейся ленты 3 из черной резины и подается к зазору между экраном 5 и лентой 3, где он попадает под луч света от осветительной системы 4. При освещении непрозрачных кус­ ков породы все лучи света отражаются от них, гасятся экра­ ном и куски свободно падают в приемник 9 для хвостов. При подходе к зазору полупрозрачной или прозрачной частицы (например, алмаза) падающие лучи света проходят через нее и улавливаются за экраном светочувствительной системой 6. В радиометре 7 оптический сигнал преобразуется в электриче­ ский и устройство 8 подает команду на шибер 11, который отклоняется и куски попадают в приемник 10 для концентра­ та. На сепараторе можно обогащать материал крупностью от 5 до 40 мм, разделенный на 3— 4 узких класса. Производи­ тельность сепаратора в зависимости от крупности материала составляет 0,3—0,8 т/ч, степень концентрации — 2000 1 из­ влечение алмазов — до 95 %.

9.4. Радиом етрическая крупнопорипонная сортировка

Крупнопорционная сортировка руд на сорта производит­ ся на основе измерения интенсивности излучения крупных их объемов, загруженных в транспортные емкости — вагонетки, автомашины и др. При этом кондиционные руды отделяются от забалансовых и пустой породы.

Крупнопорционная сортировка осуществляется на радио­ метрических контрольных станциях (РКС), является самым производительным и дешевым обогатительным процессом, но применима только к рудам, отличающимся достаточной не­ равномерностью по содержанию ценного компонента. Она проводится в настоящее время авторадиометрическим, рент­ генорадиометрическим, нейтронно-активационным и фотонейтронным методами. Используемые на РКС системы реги­ страции интенсивности первичного или вторичного излуче­

ния и системы облучения такие же, как и при сепарации. Рас­ полагаются они по бокам или над емкостью с рудой. Резуль­ таты измерения через радиометр передаются на исполнитель­ ные механизмы, переводящие стрелки рельсовых путей или включающие семафор перед автомашиной. РКС оборудованы автоматической системой управления, внешней биологиче­ ской защитой, системой блокировки и сигнализации.

Авторадиометрические контрольные станции предназна­ чены для крупнопорционной сортировки естественно-радио­ активных руд, фотонейтронные контрольные станции (напри­ мер, РКС-2Б) — для сортировки бериллийсодержащих руд, нейтронно-активационные контрольные станции — сортиров­ ки флюоритовых руд, рентгенорадиометрические контроль­ ные станции — сортировки оловосодержащих руд. Их приме­ нение позволяет удалить из горной массы до 50 0 о породы и сократить на 25—50 % объем материала, поступающего на последующее обогащение.