Основные факторы, влияющие на радиометрическую обогатимость

Следует различать следующие группы факторов, определяю­щие радиометрическую обогатимость:

горно-геологические;

физико-механические;

технологические;

радиологические;

технические.

Свойства горно-рудной массы, определяющие возможность ее радиометрического обогащения, можно рассматривать как результат совместного воздействия состава и свойств рудного целика, процесса его дезинтеграции при добыче [1] и первичной обработке на обогатительной фабрике. Разъединение рудной и нерудной массы происходит при дезинтеграции. Однако оно может проявиться лишь при неравномерном распределении цен­ного компонента в рудном теле. Радиометрическое обогащение становится возможным при определенных текстурно-структур­ных свойствах руд и контурах рудного тела. При современных производительных неселективных способах отработки месторож­дений область применения радиометрических методов расширя­ется. Это происходит благодаря попаданию в отбитую массу нерудных образованиях, входящих в контуры выемки. Чем боль­ше масса таких нерудных образований, тем больше нерудных кусков в отбитой руде, тем выше неоднородность порций кусков по содержанию полезного компонента, тем предпочтительней его обогащение радиометрическими методами. На контактах рудных и нерудных образований при дезинтеграции целика об­разуются сростки руды и породы. Наличие сростков уменьшает

неоднородность порций (кусков), снижает ее обогатимость. Чем больше соотношение поверхности рудного тела к его объему, тем выше доля сростков в отбито» руде. Это отношение зави­сит от формы рудного тела, т. е. от его морфологии, которая в свою очередь определяет систему

разработки месторождения, а следовательно, и степень разубоживания руды при добыче. С увеличением разубоживания повышается потенциальная ра­диометрическая обогатимость. Способы отбойки горной массы также влияют на радиометрическую обогатимость. Так частота буровзрывных скважин регулирует грансостав руды.

Другая группа факторов, влияющих на радиометрическую обогатимость, включает физико-механические свойства рудного целика, входящих в его состав минеральных образований — крепость, степень трещиноватости горных пород и минералов. Чем крепче породы, тем больше кускового материала может быть подвергнуто радиометрическому обогащению. При изби­рательном разрушении предпочтительным случаем является тот, когда меньшей прочностью обладают полезные минералы. Это приводит к обеднению сортируемых классов и увеличению вы­хода хвостов.

К технологическим факторам относятся, с одной стороны, способы и режимы первичного дробления материала, эффектив­ность грохочения, шкала грохочения, с другой — способы ин­тенсификации различий рудных и нерудных кусков в радиомет­рических свойствах (промывка, очистка поверхности, направ­ленное изменение поверхностных свойств рудных минералов). На основе анализа этой группы факторов формируется техно­логическая схема, выбираются режимы радиометрического обо­гащения.

Неповторимость сочетаний рудных и нерудных минералов в горной массе, различие в физических свойствах минералов и горных пород придают особую важность группе радиологиче­ских факторов. В результате их изучения осуществляется выбор определенных оптимальных методов, синтезируются новые ме­тоды.

К техническим факторам можно отнести характеристики ис­пользуемого оборудования: точность разделения, производитель­ность, допустимые пределы крупности обогащаемого материа­ла, перестраиваемость сепараторов на те или иные руды.

Горно-геологические факторы

Вещественный состав

Минеральный состав полезных ископаемых специфически влияет на эффективность радиометрического обогащения.

Радиометрические методы можно разделить на прямые и косвенные. К прямым следует отнести те, в которых используются непосредственно содержания элементов, входящих в со­став минералов. Рентгенорадиометрический, нейтронный, гам­ма-методы позволяют производить разделение не по минераль­ному составу, как это делается в традиционных методах обогащения, а по элементному. При этом в концентрат извле­каются все минералы, включающие ценный элемент. Косвенные методы используют связь содержаний минералов с физическими свойствами, т. е. позволяют выделять в концентрат отдельный минерал из нескольких, содержащих один и тот же ценный элемент.

С другой стороны, такой метод, как, например, люминес­центный весьма чувствителен к очень малой, неконтролируемой прямыми методами концентрации посторонних атомов в кри­сталлической решетке минерала.

Люминесценция может возникнуть и исчезнуть при самых малых колебаниях концентрации этих атомов.

На эффективность ряда методов радиометрической сорти­ровки влияет пространственное распределение минералов в куске, определенное текстурно-структурными особенностями руд. Чувствительными к неравномерности распределения минералов в куске являются люминесцентный, фотометрический, рентге­норадиометрический способы.

Условно формы распределения минералов принято разделять на равномерные, поверхностные, скрытые. Распределение за­висит от условий образования минералов. Поверхностная ми­нерализация может завышать содержания минерала в куске и ухудшать эффективность разделения. Скрытая минерализация не позволяет обнаружить и выделить куски,

содержащие мине­рал, что также ухудшает результаты обогащения. Наиболее не­благоприятным случаем является сочетание в одной руде и поверхностной и скрытой минерализации.

Лучшим для радиометрической сепарации является равно­мерное распределение минерала в куске.

Определяющим для увязки с последующей технологией обо­гащения следует считать комплексность руды или наличие в руде минералов одного или нескольких полезных элементов.

Содержание ценного компонента

Содержание полезного компонента в руде — один из важ­нейших факторов, определяющих эффективность радиометриче­ского обогащения. Однако его надо рассматривать без отрыва от технологической задачи обогащения и требований к качеству конечных продуктов. Например, при разделении с целью выде­ления хвостов, по-видимому, более благоприятным случаем яв­ляется малое содержание полезного компонента или минерала в руде. Действительно, если представить, что все частицы руды полностью раскрыты, т. е. зерна породы и минерала разъединены все и сростки отсутствуют, а разделение проведено иде­ально, то наилучшими технологическими показателями такого разделения будут

; ; ;

; ε_к =1; ε_х =0,

где β_м — содержание полезного компонента в минерале, доли ед.

Величина γ_х возрастает при уменьшении величины α.

Существуют полезные ископаемые, обладающие различной ценностью. Чем ценнее полезный компонент, тем ниже допусти­мое отвальное содержание

полезного компонента в хвостах и тем ниже экономически выгодное для обогащения содержание по­лезного компонента в руде. Например, золото выгодно обога­щать при весьма малых концентрациях в несколько г/т, отваль­ное его содержание не должно превышать 1 г/т. Для другого более дешевого полезного элемента-железа - допустимое со­держание в руде составляет десятки процентов, а отвальное со­держание в хвостах — 5—7 %.

Чтобы оценить предельные технологические показатели раз­деления при полном раскрытии и заданном отвальном содер­жании полезного компонента в хвостах, будем полагать, что в хвосты помимо полностью раскрытых породных частиц попадет некоторая часть частиц минерала. Средневзвешенное содержа­ние полезного компонента в хвостах не должно превышать υ_отв-Тогда при полном раскрытии выход хвостов составит

(16)

Поскольку β_м и α для конкретной руды — константы, то пре­дельные технологические показатели разделения при полном раскрытии и заданном отвальном содержании полезного ком­понента в хвостах можно оценивать по выходу хвостов γ_х, при выполнении ограничений на отвальное содержание полезного компонента в хвостах — θ_отв, Более технологичной следует счи­тать руду в том случае, если она имеет максимальный выход хвостов. Анализируя выражение (20), видим, что уменьшение α приводит к увеличению выхода хвостов.

Если для какой-то руды снижаются требования по отвальному содержанию, т. е. возрастает θ_отв то потенциальный выход хвостов также возрастает.

Таким образом, рост θ_отв и уменьшение α увеличивает по­требность в обогащении.

Многие руды, помимо основного ценного элемента или ми­нерала, содержат и сопутствующие, либо в руде содержится не­сколько равноценных полезных минералов разных элементов

Наличие корреляции между содержанием элементов или минералов в многокомпонентных рудах определяет возможность решения той или иной технологической задачи. Хорошая поло­жительная корреляция элементов указывает на возможность лишь коллективного радиометрического обогащения. Тесная отрицательная корреляция свидетельствует о дополнительной возможности использования селективного разделения руды на несколько концентратов и хвосты.

В специфических условиях радиометрического обогащения наличие корреляции между содержанием основного и сопутст­вующего элемента в кусках может позволить расширить область применения метода, если сопутствующий элемент идентифици­руется этим методом, а основной — нет (сортировка по компо­ненту-спутнику).