СПОСОБ СЕПАРАЦИИ МИНЕРАЛОВ Российский патент 2007 года по МПК B07C5/342 

Изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых, а именно к способам для радиометрической сепарации руд, и может быть использовано для сепарации люминесцирующих минералов, например алмазов.

Известен способ сепарации минерального сырья, реализуемый в устройстве по патенту РФ 2219001 (МПК⁷ B07С 5/342, опубл. БИ №35, 2003 г.), в котором для повышения точности измерения сигнала люминесценции минерала и коррекции порога разделения за счет более точного измерения уровня люминесценции воздуха задается пороговая величина интенсивности люминесценции, измеряются и запоминаются сигналы люминесценции минерала и воздуха, сигнал люминесценции воздуха, суммируясь с сигналом пороговой величины интенсивности напряжения для автоматической коррекции заданного порога разделения, поступает также в блок сравнения для выделения из полного сигнала люминесценции сигнала люминесценции минерала, сигналы люминесценции минералов при поступлении люминесцирующих минералов в зону облучения и регистрации сравниваются с заданным порогом разделения, по результатам сравнения производится отсечка минерала в концентрат.

Недостатками этого способа являются низкая селективность сепарации и невозможность обеспечения автоматического поддержания уровня разделения, которая не может быть повышена из-за низкой селективности, т.к. любой люминесцирующий минерал, сигнал люминесценции которого выше заданного порога разделения, будет извлечен в концентрат. Следовательно, при обеспечении автоматического поддержания уровня разделения чувствительности процесса сепарации резко возрастает выход сопутствующих люминесцирующих минералов в концентрат, что существенно снижает эффективность сепарации.

Известен способ сепарации минералов, заключающийся в транспортировании минералов в виде монослойного потока, облучении минералов проникающим излучением, регистрации светового сигнала люминесценции со стороны облучения и противоположной облучаемой, измерении интенсивности суммарного сигнала люминесценции со стороны падающего потока проникающего излучения, сравнении интенсивности суммарного сигнала люминесценции минерала с заданным пороговым значением интенсивности люминесценции и отделении минерала по результату сравнения (патент РФ №2170628, МПК⁷ В07С 5/342, опубл. БИ №20, 2001 г.).

Способ повышает эффективность сепарации за счет усиления сигнала люминесценции минералов от слаболюминесцирующих алмазов, но обладает невысокой эффективностью сепарации при высоком содержании сопутствующих люминесцирующих минералов в сепарируемой руде. Обусловлено это тем, что интенсивность люминесцентного излучения при ее регистрации со стороны падающего потока проникающего излучения для сопутствующих люминесцирующих минералов выше заданного порогового значения люминесценции.

Техническим результатом изобретения являются повышение селективности и обеспечение автоматического поддержания уровня разделения для более эффективной сепарации за счет использования различий в коэффициенте поглощения рентгеновского и оптического излучений между алмазом и сопутствующим минералом и регистрации короткой и длительной компонент свечения алмазов в пересекающихся зонах облучения и регистрации и только длительной компоненты свечения алмазов в непересекающихся зонах облучения и регистрации при регистрации интенсивности люминесценции под тупым или развернутым углом относительно падающего потока проникающего излучения, а также поддержания заданного уровня разделения за счет измерения интенсивности люминесценции воздуха за пределами потока сепарируемого материала.

Указанный технический результат достигается тем, что при реализации способа сепарации минералов, включающего транспортирование минералов в виде монослойного потока сепарируемого материала, облучение сепарируемого материала проникающим излучением, регистрацию интенсивности люминесценции излучения минерала со стороны, противоположной падающему потоку проникающего излучения, сравнение ее с заданным пороговым значением и последующее отделение полезного минерала по результату сравнения, дополнительно осуществляют регистрацию и запоминание интенсивности люминесценции воздуха, изменяют пороговое значение пропорционально полученному значению интенсивности люминесценции воздуха, при этом облучение проникающим излучением производят падающим потоком шириной, большей ширины потока сепарируемого материала, интенсивность люминесценции воздуха и минерала регистрируют под развернутым или тупым углом относительно падающего потока проникающего излучения, причем интенсивность люминесценции воздуха регистрируют за пределами ширины потока сепарируемого материала, а интенсивность люминесценции излучения минерала регистрируют в пределах ширины потока сепарируемого материала. Кроме того, интенсивность люминесценции излучения минерала регистрируют в зоне облучения материала и/или за ней по ходу движения материала.

Физический смысл, положенный в основу данного способа, заключается в следующем. Некоторые минералы, в том числе и алмаз, под действием проникающего излучения (в рассматриваемом случае рентгеновского) люминесцируют, т.е. светятся. Сопутствующие минералы в основной своей массе люминесцируют по поверхности, т.е. рентгеновское излучение проникает в минералы на небольшую глубину (сопутствующие люминесцирующие минералы поглощают рентгеновское излучение на 90% и более, с увеличением крупности сопутствующего минерала поглощение рентгеновского излучения возрастает), и под действием рентгеновского излучения люминесцирует незначительный по толщине верхний слой минерала (обращенный к падающему потоку проникающего излучения), а так как сопутствующие люминесцирующие минералы являются не прозрачными для оптического излучения, то люминесценция минерала, регистрируемая со стороны, обращенной к потоку падающего проникающего излучения, максимальна. При увеличении угла регистрации по отношению к потоку падающего проникающего излучения уменьшается видимость люминесцирующей части поверхности минерала, и при тупом или развернутом угле регистрации люминесценции от сопутствующего, оптически непрозрачного минерала интенсивность люминесценции минимальна, что существенно снижает вероятность обнаружения сопутствующего минерала. А так как люминесценция минерала незначительна (в несколько раз меньше, чем при ее регистрации со стороны облучаемой потоком проникающего излучения), то это позволяет повысить обеспечение автоматического поддержания уровня разделения при сепарации алмазов.

В то же время алмазы являются прозрачными для рентгеновского излучения и ослабляют его в зависимости от крупности, но не более чем на 50%. С уменьшением крупности алмазов ослабление рентгеновского излучения уменьшается. Таким образом, под действием рентгеновского излучения, падающего на алмаз и прошедшего через него, алмаз люминесцирует по поверхности, обращенной к потоку падающего проникающего излучения, в объеме кристалла и со стороны, противоположной потоку падающего проникающего излучения, так как рентгеновское излучение проходит через весь кристалл и выходит с противоположной стороны относительно потока падающего излучения. Поэтому для алмаза эффективна регистрации люминесценции со стороны, противоположной падающему потоку проникающего излучения, а так как алмаз, в большинстве своем, является еще и прозрачным для оптического излучения, то регистрируются также и люминесценция в объеме кристалла и люминесценция поверхности, обращенной к потоку падающего излучения.

При тупом или развернутом угле регистрации люминесценции интенсивность люминесценции от алмаза практически не отличается от интенсивности его люминесценции при регистрации под меньшими углами и регистрации со стороны, обращенной к падающему потоку излучения, что обеспечивает уверенное обнаружение алмаза по сравнению с сопутствующим люминесцирующим минералом.

Кроме этого, люминесценция алмаза может состоять из короткой компоненты сигнала, которая соответствует начальному моменту изменения воздействия проникающего излучения на минерал (момент входа-выхода минерала в поток проникающего излучения, соответствующий быстрому разгоранию и затуханию) и имеет длительность менее 1·10^-5 с, и длительной компоненты сигнала люминесценции, которая имеет длительность более 0,5·10^-3 с, и ее вклад в суммарный сигнал может составлять до 30%. Для некоторых сопутствующих люминесцирующих минералов люминесценция может быть представлена только короткой компонентой с длительностью менее 1·10^-4 с ; (циркон) или длительной - с длительностью более 2·10^-2 с (известняк). Следовательно, дополнительная селекция при сепарации может быть обеспечена за счет регистрации различных компонент сигнала люминесценции. Так, для месторождения с высоким содержанием цирконов при регистрации в непересекающихся полях (регистрация длительной компоненты) будет обеспечена дополнительная селективность алмазов по отношению к цирконам. В то же время для месторождения с высоким содержанием известняка дополнительная селекция может быть обеспечена при регистрации в пересекающихся узких зонах (регистрация короткой компоненты люминесценции), при этом минералы с высоким содержанием известняка не будут успевать разгораться. Это возможно при регистрации интенсивности люминесценции минерала в зоне облучения материала и/или за ней по ходу движения материала. Так, при наличии большого количества минералов с большой постоянной времени (кальцитов) при регистрации в зоне облучения сигнал от минерала с большой постоянной времени не успеет достичь значения больше порогового, в то время как для алмаза это значение будет более порогового, что обеспечит его извлечение в концентрат. При наличии большого количества сопутствующих минералов с постоянной времени менее 0,2 мс (цирконов) регистрацию интенсивности люминесценции выгоднее выполнять за зоной облучения по ходу движения. В этом случае сигнал от минералов с "короткой" постоянной времени успеет уменьшить интенсивность люминесценции до значения меньше порогового, при этом сигнал от алмаза сохранит значение больше порогового, что позволит его извлечь в концентрат.

Однако под действием проникающего излучения люминесцируют не только алмазы и сопутствующие люминесцирующие минералы, но и воздух, оказавшийся в зоне возбуждения. Поэтому при регистрации люминесценции алмазов и сопутствующих минералов в пересекающихся зонах облучения и регистрации люминесценция воздуха является мешающим сигналом, т.к. сигнал люминесценции от полезного минерала приходится регистрировать на фоне мешающего сигнала люминесценции воздуха. Однако сигнал люминесценции воздуха, пропорциональный интенсивности проникающего излучения, обычно используется как опорный сигнал для поддержания заданной чувствительности сепаратора. Для того чтобы сигнал люминесценции воздуха не оказывал большого влияния на сигнал люминесценции полезного минерала, его величина должна быть сравнима с сигналом от слаболюминесцирующего алмаза. При этом регистрации интенсивности люминесценции воздуха осуществляется в области зоны облучения, но за пределами ширины потока сепарируемого материала.

Таким образом, используя различия алмаза и сопутствующих минералов в прозрачности к рентгеновскому и оптическому излучений, а также различия в кинетических характеристиках люминесценции, возможно обеспечить технический результат способа, которым являются повышение селективности и обеспечение автоматического поддержания уровня разделения сепарации и полноты извлечения полезного компонента.

Способ может быть реализован устройством, представленным на чертеже.

Устройство содержит бункер 1, транспортирующий механизм 2, предназначенный для перемещения минералов через зону облучения и регистрации, источник 3 проникающего излучения, фотоприемник 4 для преобразования интенсивности люминесценции минерала и воздуха в электрический сигнал, блок 5 обработки сигналов люминесценции минералов, предназначенный для усиления и сравнения амплитуды сигнала люминесценции минерала с заданным порогом сепарации и поддержания заданного уровня разделения, блок 6 регистрации и запоминания амплитуды сигнала люминесценции воздуха, исполнительный механизм 7.

Фотоприемник 4 соединен с первым входом блока 5 обработки сигналов люминесценции минералов и входом блока 6 регистрации и запоминания амплитуды сигнала люминесценции воздуха, выход которого соединен со вторым входом блока 5 обработки сигналов люминесценции минералов, выход которого соединен с исполнительным механизмом 7.

Фотоприемник 4 выполнен на базе фотоэлектронного умножителя ФЭУ-85 и микросхемах 140 серии. Блок 5 обработки сигналов люминесценции минералов выполнен на микросхемах 140 и 176 серий. Блок 6 регистрации и запоминания амплитуды сигнала люминесценции воздуха выполнен на микросхемах 140 серии.

Способ осуществляется следующим образом

Монослойный поток сепарируемого материала транспортируется из бункера 1 транспортирующим механизмом 2 и облучается проникающим излучением источника 3. При этом ширина потока проникающего излучения шире потока сепарируемого материала. Люминесцирующие минералы, попавшие под действие потока проникающего излучения, начинают люминесцировать (светиться), а так как ширина потока проникающего излучения шире потока сепарируемого материала, то под его воздействием люминесцирует воздух, попадающий в поток проникающего излучения и не перекрытый потоком сепарируемого материала. Регистрация интенсивности сигналов люминесценции воздуха и минералов происходит с помощью фотоприемника 4, установленного под развернутым или тупым углом относительно падающего потока проникающего излучения источника 3. Он преобразует световые сигналы люминесценции воздуха и минералов в электрические, которые поступают на первый вход блока 5 обработки сигналов люминесценции минералов и вход блока 6 регистрации и запоминания амплитуды сигнала люминесценции воздуха. Интенсивность сигнала люминесценции воздуха, зарегистрированная за пределами потока сепарируемого материала, является величиной постоянной и пропорциональна интенсивности потока проникающего излучения источника 3 и чувствительности фотоприемника 4.

Сравнение интенсивности люминесценции минерала с заданным пороговым значением происходит в блоке 5 обработки сигналов люминесценции минералов, усиливающем сигнал люминесценции минерала до требуемого уровня и сравнивающем его с заданным пороговым значением, которое пропорционально интенсивности сигнала люминесценции воздуха, поступающего с выхода блока 6 на второй вход блока 5. Отделение полезного минерала в концентрат происходит при превышении амплитуды сигнала люминесценции минерала заданного порога, при этом блок 5 формирует сигнал, поступающий на исполнительный механизм 7. Однако при длительной работе устройства появляются дестабилизирующие факторы (старение, загрязнение), которые вызывают уменьшение сигнала от люминесцирующего минерала, т.е. устройством не обеспечивается поддержание заданного уровня разделения. Для устранения этого противоречия регистрация и запоминание интенсивности воздуха осуществляются при подаче на второй вход блока 5 сигнала люминесценции воздуха, интенсивность которого изменяется при появлении дестабилизирующих факторов, затем производится изменение порогового значения пропорционально полученному значению интенсивности люминесценции воздуха, что обеспечивает автоматическое подержание уровня разделения.

Предлагаемый способ позволяет более эффективно производить процесс сепарации минералов за счет повышения селективности процесса и обеспечения автоматического поддержания уровня разделения, а также более полного извлечения алмазов.

Изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых, в частности к способам радиометрической сепарации руд, и может быть использовано для сепарации люминесцирующих минералов. При сепарации минералов осуществляют транспортирование минералов в виде монослойного потока сепарируемого материала, облучение его проникающим излучением, регистрацию интенсивности люминесценции излучения минерала со стороны, противоположной падающему потоку проникающего излучения, сравнение ее с заданным пороговым значением и последующее отделение полезного минерала по результату сравнения. Дополнительно осуществляют регистрацию и запоминание интенсивности люминесценции воздуха и изменяют пороговое значение пропорционально полученному значению интенсивности люминесценции воздуха. Облучение проникающим излучением производят падающим потоком шириной, большей ширины потока сепарируемого материала, интенсивность люминесценции воздуха и минерала регистрируют под развернутым или тупым углом относительно падающего потока проникающего излучения, причем интенсивность люминесценции воздуха регистрируют за пределами ширины потока сепарируемого материала, а интенсивность люминесценции излучения минерала регистрируют в пределах ширины потока сепарируемого материала в зоне облучения материала и/или за ней по ходу движения материала. Изобретение обеспечивает повышение селективности и автоматическое поддержание уровня разделения, что позволяет более эффективно проводить процесс сепарации минералов. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. Способ сепарации минералов, включающий транспортирование минералов в виде монослойного потока сепарируемого материала, облучение сепарируемого материала проникающим излучением, регистрацию интенсивности люминесценции излучения минерала со стороны, противоположной падающему потоку проникающего излучения, сравнение ее с заданным пороговым значением и последующее отделение полезного минерала по результату сравнения, отличающийся тем, что осуществляют дополнительно регистрацию и запоминание интенсивности люминесценции воздуха, изменяют пороговое значение пропорционально полученному значению интенсивности люминесценции воздуха, при этом облучение проникающим излучением производят падающим потоком шириной, большей ширины потока сепарируемого материала, интенсивность люминесценции воздуха и минерала регистрируют под развернутым или тупым углом относительно падающего потока проникающего излучения, причем интенсивность люминесценции воздуха регистрируют за пределами ширины потока сепарируемого материала, а интенсивность люминесценции излучения минерала регистрируют в пределах ширины потока сепарируемого материала.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что интенсивность люминесценции излучения минерала регистрируют в зоне облучения материала и/или за ней по ходу движения материала.