Техника безопасности радиометрического обогащения

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;

σ_n – 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.