Лекція No 2

Сортування корисних копалин
Загальні відомості

Сортування корисних копалин основане на відмінності в кольорі, блиску, природній і наведеній радіоактивності мінералів, які розділяють.

Розрізнюють:

1. Ручне сортування (породовибірка, рудорозбірка, вуглесортування).

2. Механізоване (радіометричні методи збагачення).

Сортування корисних копалин - один з перших методів збагачення, освоєних людиною.

Ручне сортування здійснюється при неможливості використання механічного або хімічного збагачення (при сортуванні дорогоцінних каменів, листової слюди і т.д.).

Сьогодні поширення отримало механізоване сортування. У його створенні активну участь прийняли вітчизняні вчені.

М.Е.Богословський у 30-і роки запропонував використати явище люмінесценції алмазів і створив радіометричний сепаратор для збагачення руд, що вміщують алмази.

У 40-і роки З.В.Волкова створила сепаратор для збагачення природно-радіоактивних руд.

У 50-60-і роки А.П.Черновим, Г.М.Малаховим впроваджено гамма-абсорбцiйний метод збагачення залізняку Кривбасу.

Б.Г.Егіазаровим впроваджено рентгенорадiометричний метод збагачення руд кольорових металів і т.д.

Фізичні основи процесу сортування

Процес сортування включає наступні операції: 1) підготовку до збагачення; 2) віднесення частинок до певного сорту; 3) виділення їх з потоку матеріалу.

Найбільш відповідальним етапом у процесі сортування є визначення сорту порції корисної копалини. Сорт корисної копалини частіше за все визначається за непрямою ознакою. Наприклад, алмаз відрізняють від супутніх мінералів за люмінесцентним свіченням під дією рентгенівських променів, а не за вмістом у ньому вуглецю. Вугілля від породи відрізняють за різною інтенсивністю ослаблення радіоактивного випромінювання при просвічуванні шматка, а не за його зольністю і т. д.

Показник, за яким оцінюють якість корисної копалини, називають розділовою ознакою.

У радіометричних методах якість порції корисної копалини оцінюють за зміною інтенсивності або складу випромінювання, направленого на цю порцію. Принципова схема, що відображає проходження випромінювання через частинку гірської породи, представлена на рис. 2.1.

Рис. 2.1. Схема проходження випромінювання через гірську породу

Для межі розділу повітря-гірська порода справедливе наступне рівняння:

Ф_о = Ф_п + Ф_r.

У свою чергу: Фп = Ф_σ + Ф_μ + Ф_t.

Тоді Ф_о = Ф_r + Ф_σ + Ф_μ + Ф_t.

Якщо розділити обидві частини рівняння на Ф_о, отримаємо: 1= r + σ +μ + t,

Де r, σ, μ, t - коефіцієнти відбиття, розсiяння, поглинання, пропускання.

У схемах радіометричного сортування (Рис. 2.2), реєструючи параметри випромінювання (видозміненого) за допомогою приймача випромінювання, отримують інформацію про властивості речовини. Між приймачем випромінювання і блоком виведення порції включають вузол переробки інформації. Для зменшення похибки вимірювання властивостей порції встановлюють фільтруючі елементи.

1 - джерело впливу; 2 - фільтруючий елемент; 3 - об'єкт (порція, частинка, шматок); 4 - приймач сигналу; 5 - вузол обробки інформації; 6 - вузол виведення об'єкта з потоку; 7 - траєкторія руху об'єктів.

Рис. 2.2. Схема сортування корисних копалин

Класифікація способів сортування

Відмінність властивостей мінералів, які збагачують, впливає на проходження променів через них. При цьому мають місце наступні варіанти (Рис. 2.3).

Рис. 2.3. Способи сортування:

1 – джерело випромінювання; 2 - частинка мінералу; 3 - приймач випромінювання.

У залежності від характеру проходження випромінювань через речовину розрізнюють наступні способи сортування:

А - радіометричне сортування з використанням відбитого випромінювання;

Б - радіометричне сортування з використанням розсiяного випромінювання;

В - радіометричне сортування з використанням випромінювання, яке пройшло через гiрську породу (абсорбцiйний спосіб);

Г - радіометричне сортування з використанням випромінювання, що ґенерується частинкою мінералу (авторадiометричний спосіб).

Авторадiометричий спосіб не вимагає застосування джерела випромінювання, оскільки використовує відмінність у природній радіоактивності руд (Ф_р ).

Властивості компонентів, що розділяються

До властивостей сировини, що справляють вирішальний вплив на показники сортування, належать:

Вміст цінного компонента.

Речовинний склад.

Ґранулометричний склад.

Розподіл цінного компонента в зернах корисної копалини.

Контрастнiсть корисної копалини.

Вміст цінного компонента в сировині є основною характеристикою, що визначає його цінність.

Мінімальний (граничний) вміст корисного компонента визначається розвитком техніки і технології збагачення, а також економічними чинниками.

Речовинний склад визначає той або інший вид сортування. Наприклад, можна реєструвати тільки який-небудь хімічний елемент, або хімічну сполуку.

Ґранулометричний склад впливає на спосіб сортування. Наприклад, для некласифікованого матеріалу прийнятне порційне сортування. Крупні класи сортують в погрудковому режимі. Для способів, які найчастіше використовують сьогодні на практиці, верхня межа погрудкового сортування становить 300 мм. Нижня межа крупностi залежить від методу сортування. Для проникних випромінювань вона становить 25 мм, для видимих - 5 мм. Для більшості сепараторів модуль збагачуваного матеріалу складає Dmax /dmin = 2. Тому початковий (вихідний) матеріал необхідно розділяти на 5-7 класів.

Розподіл цінного компонента в зернах корисної копалини

При підготовці руди до збагачення отримують зерна трьох типів:

3. Ті, що містять тільки корисний мінерал.

4. Ті, що містять тільки породні мінерали.

5. Зростки.

Найкращі результати досягаються при відсутності зросткiв.

Можна виділити 3 типи розподілу матеріалу в зернах-зростках:

1. Рівномірне по всьому об'єму з виходом окремих вкраплень на поверхню.

2. Концентроване, з виходом корисного мінерала на поверхню.

3. Концентроване, при якому цінний компонент не виходить на поверхню.

Зростки 1-го і 2-го типів можна виділяти з матеріалу з використанням випромінювань у видимому діапазоні.

Зростки 3-го типу виділяють в концентрат тільки при використанні проникних випромінювань.

Контрастнiсть корисної копалини

Процес збагачення оснований на відмінності компонентів у властивостях. Чим більша ця відмінність, тим вища контрастнiсть. Показник контрастності введений В.А.Мокроусовим для оцінки коливання вмісту цінного компонента в окремих зернах. Цей показник застосовують для визначення контрастностi вузького класу крупностi.

_{де n- число зерен; αi, α - вміст цінного компонента в i-тому зерні і в руді, %; qi - частка маси зерна в загальній масі проби, частки од.}

_{За контрастністю руди поділяють на наступні категорії:}

1. Неконтрастні………………………………..(М (0.5)

2. Низькоконтрастнi…………………………...(М = 0.5-0.7)

3. Контрастні………………………………….(М = 0.7-1.1)

4. Висококонтрастнi…………………………...(М = 1.1-1.5)

5. Особливо контрастнi………………………..(М > 1.5)

вгору