СПОСОБ РЕНТГЕНОРАДИОМЕТРИЧЕСКОГО ОБОГАЩЕНИЯ МАРГАНЦЕВЫХ РУД Российский патент 2022 года по МПК B03B13/06 

Изобретение относится к радиометрическим методам обогащения руд и других полезных ископаемых, конкретнее, к рентгенорадиометрической сепарации (далее - РРС) марганцевых руд.

Известен способ обогащения марганцевой руды, включающий дробление руды, разделение ее на фракции, магнитную сепарацию мелкой фракции, далее крупную фракцию подвергают рентгенорадиометрической сепарации, при этом руду с содержанием менее 2% марганца направляют в отвал, а руду с содержанием более 2% марганца подвергают рентгенолюминесцентной сепарации (патент РФ №2131780 С1, В03В 7/00).

Данный способ производит только небогатый кусковой марганцевый концентрат (31% Mn), небольшое количество (около 12%) отвального продукта (хвосты РРС с содержанием марганца менее 2%) и применяет дополнительную операцию - рентгенолюминесцентную сепарацию (РЛС) для повышения качества полученного концентрата по марганцу и уменьшения в нем содержания фосфора.

Недостатками данного способа являются:

- низкий выход отвальных хвостов;

- низкое качество марганцевых концентратов;

- применение двух последовательных технологических операций (РРС и РЛС);

- обязательная отмывка кускового материала.

Отмеченные недостатки существенно снижают технологическую и экономическую эффективность процесса, а также удорожают общую технологию. Эти негативные факторы сводят к минимуму целесообразность использования данного способа.

Ближайшим аналогом заявляемого способа является способ рентгенорадиометрической сепарации золотосодержащих руд (патент РФ №2700816 С1 В07С 5/34).

Способ рентгенорадиометрического обогащения золотосодержащих руд, заключающийся в последовательном пропускании кусков перед датчиком, облучении кусков первичным рентгеновским излучением, возбуждении в кусках вторичного рентгеновского излучения от каждого куска, одновременном измерении характеристического флуоресцентного рентгеновского излучения (далее - ХРИ) сопутствующего золоту элемента и рассеянного куском рентгеновского излучения пропорциональными детекторами, использовании отношения интенсивности ХРИ сопутствующего золоту элемента к интенсивности рассеянного куском рентгеновского излучения в качестве критерия обогащения, разделении кусков относительно заданного порогового значения критерия обогащения, отличающийся тем, что дополнительно регистрируют ХРИ железа и ХРИ стронция, используют дополнительные критерии обогащения по железу и стронцию вместе с критерием обогащения по сопутствующему элементу и сравнивают все три критерия обогащения с соответствующими заданными пороговыми значениями по логике «ИЛИ».

Недостатком данного способа является то, что его нельзя применить для покусковой сепарации марганцевых руд.

В данном способе каждый элемент определяется отдельно и независимо по критерию обогащения, представляющему отношение ХРИ определяемого элемента Ni к регистрируемому от куска рассеянному рентгеновскому излучению Ns. При этом алгоритм сортировки задается через логику «ИЛИ».

Это означает, что критерий обогащения может быть больше, или меньше задаваемого порога РРС (например, П_Mn).

Для марганцевых руд, в которых, как правило, содержится не только марганец, но и значительное количество железа (до 20-30%), данные критерии работать не будут.

Данный алгоритм (критерий обогащения) из-за большого содержания железа приводит к большим ошибкам определения содержания (или концентрации) марганца (C_Mn) в куске.

Этот эффект проявляется через интенсивность рассеянного излучения Ns, которая может значительно и в больших пределах варьировать от содержания железа: чем больше железа, тем меньше Ns, и чем меньше железа, тем больше Ns.

Этот эффект иллюстрируется спектрами рентгеновского излучения от кусков (образцов) марганцевой руды (на примере месторождений «Аккермановское» и «Шунгулежское») на фигурах 1, 2, 3. На фигуре 1 изображен спектр с содержанием марганца 10%, на фигуре 2 - спектр с содержанием марганца 19%, на фигуре 3 - спектр с содержанием марганца 30%.

Точно так же определение железа, которое может быть полезным компонентом в марганцевых рудах, должно производиться с учетом содержания марганца в анализируемом куске. При этом марганец в марганцевых рудах может варьировать в кусках от отвальных содержаний (Mn<5%) до предельно богатых концентраций (Mn=45-50%).

При этом так же, как и для K_Mn, критерий обогащения железа будет значительно изменяться от содержания марганца, приводя к существенным погрешностям определения железа за счет влияния содержания Мп на интенсивность Ns.

Приведенные спектры (на фигурах 1-3) показывают взаимовлияние марганца и железа на рентгеновские спектры, регистрируемые от кусков марганцевой руды.

Физически пик рассеянного излучения Ns представляет собой спектр рентгеновских квантов, которые остались от первичного спектра и не участвовали в возбуждении ХРИ марганца, железа и других элементов в определяемом куске, в частности Rb, Sr, Zr. Поэтому левую границу Ns надо брать правее K_L и K_β Zr, например, от 18 кэВ до конца спектра, как показано на фигурах 1-3. Чем больше содержание марганца и железа, тем больше квантов первичного излучения уходит на возбуждение ХРИ этих элементов (а также других), тем меньше квантов первичного излучения остается в спектре рассеянного излучения, и наоборот. Поэтому взаимовлияние элементов через данное физическое явление должно обязательно учитываться в аналитических выражениях для критериев обогащения K_Mn и K_Fe.

Авторами предлагаемого нового способа разработан наиболее простой и эффективный алгоритм расчета K_Mn и K_Fe, проверенный на разных типах марганцевых руд. Таким универсальным критерием, который приводит к более правильному определению в кусках содержаний марганца и железа является отношение ХРИ определяемых элементов к общей сумме рассеянного излучения и интенсивности ХРИ этих элементов, задаваемых специальным спектральным коэффициентом k.

и

Значение N_Fe в выражении для K_Mn может быть корректно задано только интенсивностью линии K_β железа (Fe K_β=7,1 кэВ), поскольку линия K_β марганца (Mn K_β=6,5 кэВ) входит непосредственно в основной фотопик железа (Fe K_α=6,4 кэВ), увеличивая суммарную интенсивность этого общего фотопика (Fe K_α + Mn K_β). Поэтому аналитические выражения (критерии обогащения) K_Mn и K_Fe должны задаваться:

Точно так же, чтобы исключить вклад марганца в увеличение интенсивности N_Fe по линии K_α, параметр K_Fe должен задаваться через :

При малых содержаниях марганца и достаточно больших содержаниях железа допускается задавать K_Fe через выражение:

Спектральные коэффициенты K_Mn и k_Fe выбираются экспериментально на каждой конкретной руде и в зависимости от характеристик применяемых детекторов рентгеновского излучения.

Технологические схемы нового способа на 2-х продуктовом сепараторе и на 3-х продуктовом сепараторе представлены на фигуре 4.

Таким образом, предложенный новый способ в зависимости от задаваемых пороговых значений критериев обогащения K_Mn и K_Fe а также исходных содержаний марганца и железа в руде позволяет получать два металлургических кусковых концентрата: один - по марганцу (например, три сорта Mn>45%, Mn>40%, Mn>30%), другой - по железу (например, два сорта Fe>40%, Fe>30%).

При этом может быть предложена новая трехпродуктовая технологическая схема одновременного получения трех продуктов:

- концентрат марганца;

- концентрат железа;

- хвосты РРС (отвальный продукт или промежуточный продукт).

Использование: для рентгенорадиометрической сепарации марганцевых руд. Сущность изобретения заключается в том, что последовательно пропускают куски перед датчиком, облучают куски первичным рентгеновским излучением, возбуждают в кусках вторичное рентгеновское излучение от каждого куска, одновременно измеряют характеристическое флуоресцентное рентгеновское излучение (ХРИ) марганца, железа и рассеянное излучение пропорциональными детекторами, при этом в критерии обогащения учитывают влияние железа на определение марганца по отношению ХРИ марганца к рассеянному рентгеновскому излучению в сумме с ХРИ железа, интенсивность которого берут с определенным спектральным коэффициентом. Технический результат: повышение степени обогащения марганцевых руд при рентгенорадиометрической сепарации. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ рентгенорадиометрического обогащения марганцевых, железомарганцевых руд и марганцевых руд с повышенным содержанием железа, заключающийся в последовательном пропускании кусков перед датчиком, облучении кусков первичным рентгеновским излучением, возбуждении в кусках вторичного рентгеновского излучения от каждого куска, одновременном измерении характеристического флуоресцентного рентгеновского излучения (ХРИ) марганца, железа и рассеянного излучения пропорциональными детекторами, отличающийся тем, что при сортировке руд используют новый критерий обогащения марганца K_Mn, учитывающий влияние железа на определение марганца по отношению ХРИ марганца к рассеянному рентгеновскому излучению в сумме с ХРИ железа, интенсивность которого берут с определенным спектральным коэффициентом, и критерий обогащения железа K_Fe, представляющий отношение ХРИ железа к рассеянному рентгеновскому излучению в сумме с ХРИ марганца, интенсивность которого учитывают в этом отношении с определенным спектральным коэффициентом.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при сортировке марганцевых руд по новому критерию (K_Mn) обогащения для учета железа применяют не основную линию K_α, а линию K_β, что позволяет получать обогащенные продукты с заданным содержанием марганца.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при сортировке железомарганцевых руд дополнительно получают железный концентрат по критерию обогащения железа, представляющему отношение ХРИ железа к рассеянному рентгеновскому излучению в сумме с ХРИ марганца, интенсивность которого учитывают в этом отношении с определенным спектральным коэффициентом.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при сортировке марганцевых руд с повышенным содержанием железа одновременно с концентратом марганца дополнительно получают концентрат железа, качество которых задается критерием обогащения по марганцу и критерием обогащения по железу.