Гамма-абсорбционный метод обогащения

Абсорбционные методы

Метод основан на различии в поглощении или рассеивании из­лучений, разделяемыми компонентами руды. Характер первичного и регистрируемого излучения одинаковый, изменяется только его ин­тенсивность.

Наибольшее применение находят гамма-излучение (рентгенов­ское) и нейтронное излучение. Согласно этому различают гамма-абсорбционный и нейтронно-абсорбционный методы.

Сущность гамма-абсорбционного метода

При прохождении гамма-лучей через вещество возможны три ос­новных вида взаимодействия: фотоэлектрическое поглощение, комптоновское рассеивание и процесс образования пар электрон-позитрон. Наибольшее значение при этом методе из всех видов взаи­модействия имеет фотоэлектрическое поглощение, которое увели­чивается с уменьшением его интенсивности и ростом эффективного атомного номера вещества поглотителя.

Относительная величина поглощения гамма-излучения подчиняется экспоненциальному закону:

Где J, J₀ интенсивность гамма-излучения соответственно до и после прохождения через вещество;

Линейный коэффициент изменения первичного излучения, величина которого зависит от энергии квантов первичного гамма-излучения, от атомного номера и атомного веса облучаемого вещества и равен сумме линейных коэффициентов поглощения, присущих каждому из трех взаимодействий гамма-квантов с веществом, т.е.:

μ=τ+σ+χ,

где τ –линейный коэффициент поглощения фотоэлектрического эффекта;

σ – коэффициент комптоновского рассеяния;

χ – образование пар (электрон-позитрон).

Ослабление линейного коэффициента зависит от энергии гамма-квантов. Наибольшее влияние на ослабление потока гамма-квантов оказывает фотоэффект.

Величина m зависит от энергии квантов первичного гамма-излучения и атомного номера и атомной массы облучаемого вещества; чем выше атомный номер химического элемента и его атомная масса и чем меньше энергия применяемого излучения, тем сильнее проявляется свойство абсорбции рентгеновского излучения.

Для кусков руды, содержащих различные химические элементы

m = åa _i m _i /100,

где a_i – содержание i -гo элемента, %; m _i – коэффициент линейного поглощения для i -го элемента.

Кроме химического состава кусков руды на степень поглощения гамма-излучения влияют размеры облучаемых кусков. Для устранения этого влияния руду подвергают предварительной классификации. Кроме того, сепараторы снабжены специальным устройством, позволяющим учитывать размеры кусков руды. Такие устройства основаны на различных методах: метод механической коррекции, двухлучевой метод с дополнительным неподвижным источником, двухлучевой метод с дополнительным подвижным источником, метод коррекции по частично отраженному излучению.

Гамма-абсорбционный метод можно использовать для обработки различных полезных ископаемых, однако он достаточно эффективен лишь при высоком содержании ценного компонента в руде и для разделения минералов, достаточно сильно отличающихся по плотности. В настоящее время метод применяется для сепарации железных руд.

В качестве источника гамма лучей используют изотопы ²¹¹Аm, ¹⁵³Cd и ⁵⁷Co. Приемником излучения служат сцинтилляционные счетчики па основе кристаллов NaJ(Tl).