Нейтронно-абсорбционный метод обогащения
Оборудование для гамма-абсорбционной сортировки
Таблица 5 - Гамма-абсорбционные сепараторы
Сепаратор | d, мм | Q, т/ч |
«Минерал-2» | –300+100 | 25-30 |
«Минерал» | –200+50 | 12-18 |
«Кристалл» | –200+50 | 50-70 |
«Рубин» | –50+20 | 8-12 |
«Рубин-2» | –100+50 | 15-20 |
«РС-2Ж» | –200+100 | |
Примечание. Исполнительный механизм – шибер или пневмоклапан. |
Для обогащения крупнокусковых железных руд используют ленточный сепаратор РС-2Ж (
Рисунок 30 - Схема ленточного гамма-абсорбционного сепаратора). Руда из бункера 1 вибропитателем 2 подается на ленточный транспортер 3. Скорости вибропитателя и транспортера согласованы так, чтобы обеспечить покусковую подачу материала. Внутри ведущего барабана расположен датчик гамма-излучения 4. Проходящий сигнал улавливается приемником излучения 5, обрабатывается в радиометре «Днепр» (на рисунке он не показан) и подается сигнал на исполнительный механизм шиберного типа 6, который направляет кусок в сборник концентрата или в сборник хвостов.
|
|
Рис.3.5. Схема ленточного гамма-абсорбционного сепаратора РС-2Ж |
Хвосты |
Концентрат |
Рисунок 30 - Схема ленточного гамма-абсорбционного сепаратора
Крупность материала -200+100 мм. Производительность аппарата 20-25 т/ч.
Метод радиометрического обогащения, основанный на использовании различий в ослаблении потока нейтронов разделяемыми компонентами полезных ископаемых, называют нейтронно-абсорбционным.
Метод эффективен при аномально высоких коэффициентах взаимодействия нейтронов с минералами. Наиболее перспективен для бора и лития.
Закон ослабления первоначального потока нейтронов:
Где Ф0 – плотность первичного потока нейтронов;
Ф – плотность потока нейтронов после прохождения слоя толщиной χ;
σn – полное сечение взаимодействия нейтронов.
Признаком разделения при нейтронно-абсорбционном обогащении является плотность потока нейтронов, прошедших через подвергаемый обогащению объем полезного ископаемого.
На медленных и тепловых нейтронах реакция протекает на ядрах В-10 и Li-6:
Ядро Li-7, образующееся в результате этой реакции, находится в возбужденном состоянии, при переходе в основное энергетическое состояние испускает характеристическое гамма-излучение. Куски бора ослабляют поток нейтронов значительно сильнее, чем сопутствующая порода. Это и есть нейтронно-абсорбционное обогащение. Сепарация материала осуществляется в крупности -100+25 мм, расстояние между кусками должно быть не менее 25 мм.
Особенностями аппаратуры для радиометрического обогащения являются повышенная скорость транспортирования кускового материала (до 5 м/с), изменение траектории движения путем резкого перемещения шиберов и траектории движения кусков материала пневматическими клапанами, использование напряжений свыше 1000 В и применение источников проникающих излучений.
|
|
Повышенная опасность требует более квалифицированного обслуживания, чем на обогатительных фабриках, использующих традиционные процессы обогащения. При эксплуатации сортирующей аппаратуры необходимо применять ограждение узлов аппаратуры, создающих повышенную опасность. Снижения уровня шума в помещениях достигают путем изоляции сортирующей аппаратуры в отдельных помещениях, применением шумопоглощающих экранов, защитой органов слуха работающих защитными наушниками.
Снижения запыленности достигают за счет сортировки материала во влажном состоянии, а при сортировке сухого материала применяют системы аспирации и средства индивидуальной защиты органов дыхания.
Проникающие излучения (гамма-, нейтронное, рентгеновское) требуют принятия мер радиационной безопасности. Радиационная безопасность обслуживающего персонала и проживающего вблизи обогатительной фабрики населения достигается при выполнении следующих условий:
· создание и использование защитных экранов;
· защита расстоянием;
· защита временем;
· систематический контроль мощности излучений.
При проектировании аппаратуры и ее установке определяющим является создание защитных экранов. Эта работа ведется в строгом соответствии с основными санитарными требованиями при работе с радиоактивными веществами и другими источниками ионизирующих излучений. Защитный комплекс, кроме того, предусматривает применение ручных или автоматических манипуляторов, например, для загрузки и выгрузки источника излучения и приведения его в рабочее состояние.
Контроль уровня радиации достигается установкой в помещениях дозиметрической аппаратуры. Обслуживающий персонал снабжают индивидуальными средствами контроля.
Модуль 3. Методы, основанные на характере перевода разделяемых компонентов в другие фазовые состояния
При механическом обогащении (все традиционные и уже рассмотренные специальные) происходит разделение минералов по разнице их физических свойств. Сами минералы при этом не изменяются. Комбинированные методы обогащения используют различия в химических свойствах минералов. Поэтому их чаще называют химическими.
Схема комбинированных методов обогащения включает операции:
1. Подготовка полезного ископаемого к избирательному переходу одного или нескольких компонентов полезного ископаемого к фазовому переходу (вскрытие месторождения, дробление, измельчение).
2. Перевод минерала ценного компонента в другое фазовое состояние, как правило, в раствор (расплав, газообразное состояние и т.д.) с помощью рабочих агентов. При этом в большинстве случаев изменяется химический состав исходных веществ. При фазовых переходах используют химические реакции, обеспечивающие высокую избирательность по отношению к ценному компоненту. При этом один из компонентов становится подвижным, а другой нет. Например, жидкая и твердая фазы; твердая и газообразная; жидкая и газообразная. В практике наибольшее применение нашел первый способ.
3. Разделение фаз. Чаще всего использую обезвоживание – дренирование, сгущение, фильтрование, центрифугирование.
4. Выделение ценного компонента из раствора в концентрат.
5. Регенерация (восстановление свойств) рабочих агентов и возврат их в процесс.
Область применения – окисленные руды, труднообогатимые промпродукты, руды старых отвалов, при доводке концентратов, глубокозалегающих руд с небольшим содержанием ценного компонента, легкорастворимого сырья.
|
|
При механических методах обогащения разделение руды на концентрат и хвосты производится за одну операцию, а при химическом обогащении продукты обогащения получают с использованием нескольких разнородных процессов (химических и механических). Наибольшее применение получили выщелачивание и обжиг.
Выщелачивание – избирательное растворение одного из компонентов. В качестве растворителей используют растворы кислот, щелочей, солей. Иногда применяют воду.
Последующее обогащение обожженной руды может производиться обычными методами. Различают обжиг в зависимости от вида конечного соединения: окислительный, восстановительный, хлорирующий, магнетизирующий и др.
Основная операция – перевод компонентов полезного ископаемого в подвижное состояние. Используются химические, физические, физико-химические процессы.
Выщелачивание бывает физическим, химическим.
Физическое растворение идет без изменения состава растворяемого компонента.
Используется при переработке растворимых в воде солей (галита, сильвина).
Химическое растворение сопровождается изменением химического состава компонентов полезных ископаемых.
Растворители – кислоты (серная, азотная, фосфорная, соляная), водные растворы солей (соды, сернистый натрий).
С целью повышения полноты химического растворения используют реакции, в которых труднорастворимые соединения переходят в легкорастворимые. Это реакции обмена, ОВР, комплексообразования.
При обменных реакциях образуются легко растворимые соединения
Fe2O3 + 6HСl→2FeCl3 + 3H2O
При ОВР происходит нарушение химических связей в кристаллической решетке собразованием нового легкорастворимого соединения. Этот процесс идет за счет окисления катиона металла до состояния высшей валентности.
U3O8+4H2SO4+MnO→3UO2SO4+MnSO4+4H2O
Реакция комплексообразования обеспечивает получение растворимых соединений и других элементов, когда некомплексные их соединение разлагаются или нерастворимы.
|
|
2Au + 4NaCN + O2 + 2H2O = 2Na[Au(CN)2] + 2NaOH + H2O2
Цианоаурат, благодаря его образованию становиться возможным окисление Au кислородом.
При выщелачивании полезные компоненты переходят в раствор, иногда, наоборот, из богатого рудного концентрата выщелачиванием удаляют некоторые вредные примеси, содержание которых лимитируется техническими условиями.
Результаты выщелачивания отдельных компонентов зависят:
1. от вещественного состава обрабатываемого материала;
2. характера взаимосвязи минералов друг с другом;
3. t° раствора;
4. концентрации растворителя;
5. удельной поверхности твердых частиц и содержания их в пульпе;
6. продолжительности и гидродинамических условий выщелачивания.
Как говорилось выше, при выщелачивании наблюдается две основные операции:
- избирательный перевод одного из разделяемых компонентов из твердого в жидкое состояние;
- выделение разнородных фаз в разнородные продукты
при этом используют реакции, обеспечивающие высокую избирательность по отношению к ценному компоненту или к вредным примесям.
Комбинированные методы обогащения характеризуются низкими скоростями фазовых переходов. Поэтому при использовании этих методов основное внимание уделяют способам интенсификации процесса фазового перехода компонентов твердого полезного ископаемого.