СПОСОБ СОРТИРОВКИ ШЛАКОВ ПРОИЗВОДСТВА КРЕМНИЯ Российский патент 2003 года по МПК B03B13/06 

Изобретение относится к металлургии, в частности к обогащению шлаков производства кремния.

Проблема сортировки шлаков кремниевого производства методами радиометрической сепарации связана с нахождением в продуктах плавки таких индикаторных элементов или элемента, которые свойственны только одному из продуктов плавки - шлаку или кремнию. Но основные элементы, составляющие шлак или кремний, либо не обладают необходимыми для регистрации характеристиками, либо переходят в продукты плавки в близких по величине количествах. Однако известно, что в процессе плавки кварцитов и рафинирования кремния в связи с выгоранием угольной массы, сопутствующим сокращением объема продуктов сгорания, взаимными переходами элементов, кальций переходит в шлаки со значительным увеличением концентрации, что позволяет использовать в качестве индикаторного элемента. Известно также, что стронций является изоморфным кальцию элементом, способным к замещению последнего, и поэтому также накапливается в шлаках. Перспективно использование этих двух элементов в качестве индикатора при обогащении продуктов плавки.

Известен способ сепарации материала включающий подачу материала в зону контроля, регистрацию набора величин интенсивностей излучения сортируемого материала, вычисление контролируемого параметра, по величине которого определяют сорт материала, при этом материал известных сортов делят на порции каждого сорта, регистрируют наборы величин интенсивностей излучения порций каждого сорта, по зарегистрированным величинам интенсивностей излучения строят эллипсоиды рассеивания интенсивностей излучения в порциях каждого сорта, определяют координаты величин зарегистрированных интенсивностей излучения сортируемого материала и расстояния от этих координат до центров этих эллипсоидов, выделяют два наименьших расстояния, по которым определяют сорт материала /Патент РФ 2005566, бюл. 1, 1996 г./.

Известный способ не может использоваться для сепарации кремниевых шлаков, т. к. основной компонент - кремний с характеристическим излучением 1,4 кэВ невозможно использовать для регистрации, кроме того, известный способ трудоемок в настройке и не технологичен в работе.

Известен способ посортового извлечения компонентов из кусковых материалов, включающий дробление 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 кусок первичным излучением, регистрации в течение времени полета куском зоны измерения числа импульсов N_i в области спектра вторичного излучения, соответствующей характеристическому излучению идентифицируемого элемента, и в некоторой второй области спектра вторичного излучения, вычислении аналитического 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, а число импульсов N_к используют для вычисления аналитического параметра η по формуле η=N_i/K_к, при этом радиометрической сепарации подвергаются кусковые материалы крупнее 15 мм при отношении размера максимального по крупности куска к размеру минимального в отдельном потоке сепарируемого материала, равном 1-3 /Патент РФ 2062666, бюл. 18, 1996 г./.

Недостатками этого способа являются применимость только для узкого круга полезных ископаемых, в которых контрольный элемент по содержанию изменяется незначительно, и неприменимость для сортировки шлаков кремниевого производства, т. к. кремний, как контрольный элемент, невозможно использовать для регистрации из-за низкой энергии характеристического излучения.

Известен способ сортировки минерального сырья и золотосодержащих руд, включающий дробление и грохочение с разделением на три класса, последующую рентгенорадиометрическую сепарацию материала с разделением на обогащенный продукт и хвосты, при этом сепарацию осуществляют одновременно в кусковом и мелкопорционном режимах с разделением мелкопорционного потока на ручьи, а в каждом ручье потока выделяют при измерениях дискретные порции в свободном падении с последующим разделением на продукты по степени содержания полезных компонентов, при этом в обоих режимах разделение осуществляют по алгоритму:

А мелкопорционную сортировку осуществляют на класс - 50(40)+ 10(5) мм, покусковую - на класс - 150 + 50(40) мм, где η - величина признака разделения, Ni- число зарегистрированных рентгеновских квантов с длиной волны, соответствующей характеристическому излучению анализируемого элемента, N_s - число импульсов рассеянного первичного излучения, N_Fе - число зарегистрированных рентгеновских квантов с длиной волны, соответствующей характеристическому рентгеновскому излучению железа, К - спектральный коэффициент, равный N_Fe/N_i /Патент RU 2164830, бюл. 7, 2001 г./.

Этот способ не позволяет с необходимой чувствительностью осуществлять сортировку шлаков кремниевого производства, а использование указанного алгоритма не позволяет достичь необходимого качества сортировки, т.к. первичный спектр возбуждения элементов не предполагает избирательного возбуждения по характеристическому излучению стронция и/или кальция.

Задачей изобретения является повышение чувствительности и качества сортировки шлаков производства кремния.

Задача решается тем, что в способе обогащения шлаков производства кремния, согласно изобретению, включающем сепарацию последних, сепарацию осуществляют рентгенорадиометрическим методом по характеристическому излучению стронция и/или кальция, используя алгоритм разделения

где η - величина признака разделения;
N_Sr - число рентгеновских квантов, соответствующее характеристическому излучению стронция;
N_Ca - число рентгеновских квантов, соответствующее характеристическому излучению кальция;
N_рас - рассеянное излучение первичного рентгеновского излучателя;
K₁, К₂ - спектральные коэффициенты, выбираемые из соотношения кальция и стронция в разновидностях шлака и кремния, определяемые экспериментальным путем, при этом
K₁ - соответствует отношению N_Sr/Т_Ca для чистого шлака и задается в пределах 0,0-10,0;
К₂ - выбирается из соотношения N_Sr/N_pac для чистого кремния и задается в пределах 0,1 - 0,5.

Признаки, реализованные для решения задачи:
- сепарацию осуществляют рентгенорадиометрическим методом по характеристическому излучению стронция и/или кальция (что обеспечивает применимость способа при отсутствии возможности регистрации по основному полезному компоненту);
- сепарацию осуществляют по алгоритму разделения:

(что позволяет повысить чувствительность сортировки и качество разделения шлаков).

Предлагаемый способ сортировки шлаков кремниевого производства реализован следующим образом.

Пример 1. Технологические шлаки кремниевого производства в объеме 5 тонн после дробления и грохочения с крупностью (-120+50) и содержанием кремния 29% пропускали через промышленный рентгенорадиометрический сепаратор СРФ4 - 150/20, ТУ 3132-015-05820239-2001 (производство ООО "Радос" г. Красноярск). Сепарация осуществлялась по приведенному алгоритму. После сепарации из шлаков получена фракция более 10% по массе с содержанием кремния 83%, что является товарной продукцией.

Пример 2. Технологические шлаки кремниевого производства с классом крупности - 50+20 мм) в объеме 3 тонн с исходным содержанием кремния 17,7% пропускали через промышленный рентгенорадиометрический сепаратор СРФ4 - 150/20. Сепарация осуществлялась по приведенному алгоритму. После сепарации получены концентрат из шлаков с содержанием кремния 85% и выходом 12,5% от всей массы шлаков, пропущенных через сепаратор.

Преимуществами способа являются: использование отвальных шлаков с извлечением дополнительного товарного кремния, управление качеством полученных фракций с возможностью вторичного использования в производстве, повышение экологичности технологии, снижение себестоимости конечной продукции.

Изобретение относится к металлургии, в частности к сортировке шлаков и извлечению дополнительного кремния. Технический результат - использование отвальных шлаков с извлечением дополнительного товарного кремния, управление качеством полученных фракций с возможностью вторичного использования в производстве, повышение экологичности технологии, снижение себестоимости конечной продукции. Для этого в способе сепарацию шлаков кремниевого производства осуществляют рентгенорадиометрическим методом по характеристическому излучению стронция и/или кальция, при этом сепарацию осуществляют по алгоритму разделения: η=N_Sr+K₁N_Ca/N_рас+K₂N_Sr, где η- величина признака разделения; N_Sr - число рентгеновских квантов, соответствующее характеристическому излучению стронция; N_Ca - число рентгеновских квантов, соответствующее характеристическому излучению кальция; N_pac. - рассеянное излучение первичного рентгеновского излучателя; K₁, К₂ - спектральные коэффициенты, выбираемые из соотношения кальция и стронция в разновидностях шлака и кремния, определяются экспериментальным путем, при этом Ki соответствует отношению N_Sr/N_Ca (для чистого шлака) и задается в пределах (0,0-10,0), а К₂ - выбирается из соотношения N_Sr/N_pac (для чистого кремния) и задается в пределах (0,1-0,5).

Способ сортировки шлаков кремниевого производства, включающий сепарацию последних рентгенорадиометрическим методом по характеристическому излучению стронция и/или кальция, при этом сепарацию осуществляют по алгоритму разделения

где η - величина признака разделения;
N_Sr - число рентгеновских квантов, соответствующее характеристическому излучению стронция;
N_Ca - число рентгеновских квантов, соответствующее характеристическому излучению кальция;
N_pac. - рассеянное излучение первичного рентгеновского излучателя;
K₁, К₂ - спектральные коэффициенты, выбираемые из соотношения кальция и стронция в разновидностях шлака и кремния, определяются экспериментальным путем,
при этом K₁ соответствует отношению N_Sr/N_Ca для чистого шлака и задается в пределах (0,0-10,0), К₂ выбирается из соотношения N_Sr/N_pac для чистого кремния и задается в пределах (0,1-0,5).