способ рентгенорадиометрической сепарации магнезитовых руд

Формула изобретения

Способ рентгенорадиометрической сепарации магнезитовых руд, характеризующийся облучением разобщенных кусков руды рентгеновским излучением, регистрацией вторичного рентгеновского излучения, состоящего из характеристического излучения кальция, железа и обратно рассеянного кусками первичного излучения, формированием результирующего электрического сигнала, сравнением его с заданными пороговыми значениями и разделением кусков руды по результату сравнения, при этом в спектре первичного излучения формируют дополнительный пик характеристического рентгеновского излучения от мишени-радиатора с энергией квантов 8 - 10 кэВ, а результирующий признак разделения формируют путем сравнения двух аналитических параметров с задаваемыми порогами разделения, при этом первый параметр определяют отношением характеристического излучения кальция к первичному рассеянному излучению, а второй - отношением характеристического излучения железа к первичному рассеянному излучению.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технологии и технике обогатительных процессов и может быть использовано при автоматической покусковой рентгенорадиометрической сепарации магнезитовых руд.

Известен способ рентгенорадиометрического обогащения полезных ископаемых, заключающийся в последовательном пропускании кусков перед датчиком первичного гамма-излучения, возбуждении в куске вторичного гамма-излучения, регистрации вторичного гамма-излучения от каждого куска и разделении кусков относительно заданного порогового значения критерия обогащения. При этом производят одновременное измерение характеристического флуоресцентного рентгеновского излучения и рассеянного от куска гамма-излучения пропорциональными счетчиками, а в качестве критерия обогащения используют отношение интенсивности характеристического флуоресцентного рентгеновского излучения элементов к интенсивности рассеянного куском гамма-излучения источника. Причем интенсивность рассеянного излучения регистрируют в энергетической области, соответствующей фотопику рассеянного излучения. Кроме этого, по генетическому спутнику основного элемента регистрируют характеристическое флуоресцентное рентгеновское излучение K или L серии генетического спутника [А.с. СССР N 952384, B 07 C 5/34, 1982, N 31].

Известный способ не обеспечивает необходимой чувствительности определения низких содержаний кальция и железа и одновременного разделения кусков по двум критериям разделения и не предназначен для магнезитовых руд.

Известен способ посортового извлечения компонентов из кусковых материалов, включающий дробление исходного материала до максимальной крупности 70-150 мм, рассев дробленого материала на фракции, радиометрическую сепарацию крупных фракций, заключающуюся в последовательном пропускании кусков перед блоком возбуждения и детектирования, воздействии на куски первичным излучением, регистрации в течение времени пролета куском зоны измерения числа импульсов N, в области спектра вторичного излучения, соответствующей характеристическому излучению идентифицируемого элемента, и в некоторой второй области спектра вторичного излучения, вычислении аналитического параметра, сравнении вычисленного параметра с заданным пороговым значением, разделении кусков на основании результатов сравнения с помощью исполнительного механизма. При этом вторую область в спектре вторичного излучения выбирают так, чтобы в ней регистрировались только импульсы характеристического излучения контрольного элемента. Кроме того, зарегистрированное число импульсов N_k используют для вычисления аналитического параметра по формуле = N₁/N_к. Кроме этого, радиометрической сепарации подвергают кусковые материалы крупнее 15 мм при отношении размера максимального по крупности куска к размеру минимального по крупности куска в отдельном потоке сепарируемого материала, равном 1-3 [Патент РФ N 2062666, кл. B 07 C 5/346, 1996, N 18].

Известный способ не обеспечивает необходимой чувствительности определения низких содержаний кальция и железа и одновременного разделения кусков по двум критериям разделения и не предназначен для магнезитовых руд.

Задача, решаемая изобретением, - получение высококачественных сортов магнезита и удаление рудной части, содержащей недопустимое количество вредных примесей.

Поставленная задача решается тем, что способ рентгенорадиометрической сепарации магнезитовых руд включает облучение разобщенных кусков руды рентгеновским излучением, регистрацию вторичного рентгеновского излучения, состоящего из характеристического излучения кальция, железа и обратно рассеянного кусками первичного излучения, формирование результирующего электрического сигнала, сравнение его с заданными пороговыми значениями и разделение кусков руды по результату сравнения, при этом в спектре первичного излучения формируют дополнительный пик характеристического рентгеновского излучения от мишени-радиатора с энергией квантов 8-10 кэВ, а результирующий признак разделения формируют путем сравнения двух аналитических параметров с задаваемыми порогами разделения при этом первый аналитический параметр определяют отношением характеристического излучения кальция к первичному рассеянному излучению, а второй - отношением характеристического излучения железа к первичному рассеянному излучению.

Суть предложенного способа заключается в следующем.

Дополнительный пик характеристического рентгеновского излучения (ХРИ), формируемый от мишени радиатора, может быть инициирован несколькими элементами (Cu, Zn, Re) с энергией 8-10 кэВ. Такой интервал энергий является оптимальным, так как позволяет более эффективно возбуждать ХРИ Ca и Fe - основных определяемых элементов - примесей в магнезите. В противном случае, без формирования указанного дополнительного пика в спектре первичного излучения невозможно добиться требуемой чувствительности определения Ca и Fe в кусках магнезитовой руды (по Ca ~1-2%, Fe ~0,2-0,3%). Сущность изложенного иллюстрируется графиками спектров вторичного излучения от кусков руды без формирования и с формированием дополнительного пика (фиг. 1-3).

В связи с тем, что сортность магнезитовой руды определяется содержанием двух основных примесей (CaO, Fe₂O₃) необходимо одновременно измерять при рентгеновской радиометрической сепарации (РРС) аналитические параметры Ca и Fe и сравнивать их с задаваемыми пороговыми значениями по каждому элементу.

Примеры реализации

На сортировку поступили две представительные пробы магнезитовой руды Верхотуровского месторождения с разным содержанием примесей CaO, Fe₂O₃. Для рентгенорадиометрической сепарации (РРС) отбирали материал крупностью - 150+40 мм (машинный класс, подлежащий сепарации).

Сепарацию проводили без отмывки руды (сухим способом) на промышленном рентгенорадиометрическом сепараторе СРФ-4 (разработка и изготовление - ООО "ТЕХНОРОС", г. Красноярск).

Пример 1.

При РРС магнезитовой руды использовали в качестве источника первичного излучения рентгеновский излучатель РЕИС-100 с рентгеновской трубкой БС-6 (Re). Первичное излучение формировали с помощью фильтров-ослабителей, добиваясь (изменением толщины фильтров) в спектре первичного излучения дополнительного пика характеристического рентгеновского излучения материала анода (Re) с энергией L-серии в диапазоне 8-10 кэВ (фиг. 1-3). С помощью этого дополнительного пика первичного излучения возбуждали в кусках руды вторичное характеристическое излучение Ca (3,7 кэВ) и Fe (6,4 кэВ), регистрируемое блоками детектирования с пропорциональными газовыми рентгеновскими счетчиками СИ 11Р-3.

Аналитическими параметрами для оценки содержания Ca и Fe служили отношения:





(см. фиг. 1-3).

Благодаря сформированному дополнительному пику в спектре первичного излучения, была достигнута необходимая чувствительность определения Ca и Fe (по Ca на уровне 1,5-2,0% и по Fe ~0,2%), достаточная для выделения из руды высококачественного сорта магнезита. При этом дополнительный пик Re не мешает определению элементов примесей (Ca и Fe).

Сепарацию проводили относительно двух задаваемых порогов разделения по Ca (П₁) и Fe (П₂), при этом пороги разделения составляли на уровне 1,5 значений ₁ и ₂ для высококачественного магнезита (предварительно куски такого магнезита были отобраны вручную для настройки сепаратора). Отбор кусков исполнительным механизмом проводили по результату сравнения ₁ и ₂ с установленными порогами разделения П₁ и П₂ по логике

₁ < П₁ и ₂ < П₂

- высококачественный магнезит (концентрат);

₁ П₁ и ₂ П₂

- низкокачественный магнезит (хвосты).

В результате были получены следующие технологические показатели, табл. 1.

Полученный концентрат соответствует высококачественному магнезиту. Без сепарации качество исходного магнезита характеризуется как низкосортное (по Ca и Fe).

Пример 2.

Сепарацию магнезитовой руды проводили в тех же условиях, как и в первом примере, с единственным изменением - при другом рентгеновском излучателе. Был выбран рентгеновский излучатель РЕИС-И (45) с рентгеновской трубкой БС-1 (Cu) - с медным анодом.

С помощью фильтров-ослабителей (алюминиевая фольга) в спектре первичного излучения был сформирован дополнительный пик CU K_a характеристического излучения CU с энергией 8,1 кэВ. Именно излучение Cu способствует интенсивному возбуждению характеристического излучения Ca и Fe и не мешает их определению в анализируемых кусках магнезитовой руды.

Достигнутый порог чувствительности по Ca и Fe составлял 1,5-2,0 и 0,25% соответственно.

Пороги сепарации П₁ и П₂ задавали аналогично примеру 1. Логику выделения кусков магнезита в концентрат или хвосты использовали согласно формуле предлагаемого изобретения.

Технологические показатели сепарации кусков магнезитовой руды показаны в табл. 2.

Полученный концентрат соответствует высококачественному магнезиту. Исходная руда (без сепарации) относится к низкому сорту (особенно по CaO).

Таким образом, заявляемое решение соответствует критерию "новизна".

Сравнение заявляемого решения с аналогами позволило выявить в нем признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что свидетельствует о соответствии критерию "изобретательский уровень".

Предлагаемый способ позволяет коренным образом изменить традиционную технологию добычи и переработки магнезитовой руды, основанную на "мокрых" методах обогащения.

Реализация заявляемого способа обеспечивает более экономически выгодную и экологически чистую технологию обогащения магнезитовых руд.