Способ рентгенорадиометрической сепарации сульфидных медно- никелевых руд

 

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к предварительному механическому обогащению руд, и может быть использовано в технологии переработки медно-никелевых руд. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности обогащения медно-никелевых руд за счет увеличения содержания ценных компонентов в концентрате и обеспечения вывода из дальнейшего процесса компонентов, препятствующих эффективной флотации. Для этого осуществляют покусковую подачу материала в зону сепарации и облучение куска материала рентгеновским излучением. Регистрируют спектры вторичного рентгеновского излучения. По упомянутым спектрам вычисляют значения критерия К покусковой сепарации. Сопоставляют значения упомянутого критерия К с пороговым значением К₀ покусковой сепарации. По результатам сопоставления упомянутых значений К и К₀ осуществляют выпуск материала из зоны сепарации с разделением на отвальный продукт и концентрат по меньшей мере одного сорта. При этом значения интенсивностей вторичного рентгеновского излучения регистрируют в четырех энергетических интервалах спектра. Первый E₁ включает линии VK_α, CrK_α,β, MnK_α,β, FeK_α, CoK_α, второй - Е₂ включает линии FeK_β, CoK_β, NiK_α, третий - Е₃ включает линии NiK_β, CuK_α,β, ZnK_α, GaK_α, а четвертый - Е₄ находится в энергетическом интервале 11,69-25,21 КэВ рассеянного излучения. Критерий К покусковой сепарации определяют как К=f (I₁, I₂, I₃, I₄), где I₁, I₂ , I₃, I₄ - интенсивности вторичного рентгеновского излучения в энергетических интервалах E₁, Е₂, Е₃, E₄ соответственно. 5 з.п.ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к механическому обогащению руд, и может быть использовано в технологии переработки медно-никелевых руд.

Процесс переработки медно-никелевых руд включает дробление минерализованной массы, измельчение, флотацию и последующее выведение из процесса хвостов обогащения и концентрата (см., например, Блатов И.А. Обогащение медно-никелевых руд, М. , изд. "Руда и металлы", 1998 [1]). Гидрометаллургическая обработка концентрата позволяет получить высокий выход металлов, в том числе и благородных (см., в частности, Патрушев В.В. "Научно-практические основы новых технологических процессов комплексной переработки медно-никелевого платиносодержащего сырья", автореф. дисс. д.т.н., Иркутск, 2000) [2]. При этом каждая стадия технологического процесса переработки медно-никелевых руд может быть оптимизирована исходя из особенностей используемого сырья, например, посредством его дополнительного грохочения и додрабливания (RU 2133153 С1, "Норильский горно-металлургический комбинат", В 03 В 7/00, 20.07.1999) [3] или другим путем.

Как известно, рентгенорадиометрическая сепарация, как один из методов механического обогащения, способствует существенному повышению эффективности последующих процессов флотационного и гравитационного обогащения, в том числе и для медно-никелевых руд (см. В.А. Беляков, Б.С. Лагов и др. "Опыт проведения полупромышленных испытаний по радиометрическому обогащению минерального сырья и отходов" // "Перспективные направления по созданию техники и технологии для переработки минерального и техногенного сырья". Труды Вс. научно-технич. конф., 4-6 марта 1991, изд. МЕХАНОБР, Санкт-Петербург, 1991, с. 62 [4] (ближайший аналог). Это обусловлено, в частности, как повышением валового содержания металла в концентрате, так и удалением с отвальным продуктом флотоактивных породных минералов и другими технологическими причинами, подробно рассмотренными в ст. Т.Г. Рыбаковой, Е.П. Лемана "Технологическая и экономическая эффективность процесса рентгенорадиометрической сепарации при обогащении комплексных руд" ([4], стр.56-64) [5].

Однако эффективность покусковой рентгенорадиометрической сепарации медно-никелевых руд, описанной в [4] , может быть повышена путем оптимизации критерия сепарации на основе более глубокого анализа спектров вторичного рентгеновского излучения.

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности обогащения медно-никелевых руд не только за счет увеличения, как такового, содержания ценных компонентов в концентрате, но также обеспечения вывода из дальнейшего процесса компонентов, препятствующих эффективной флотации.

Технический результат обеспечивается за счет того, что способ рентгенорадиометрической сепарации сульфидных медно-никелевых руд включает следующие операции: - покусковую подачу материала в зону сепарации, - облучение куска материала рентгеновским излучением, - регистрацию спектров вторичного рентгеновского излучения, - вычисление по упомянутым спектрам значения критерия К покусковой сепарации, - сопоставление значения упомянутого критерия К с пороговым значением К₀ покусковой сепарации, - по результатам сопоставления упомянутых значений К и К₀ выпуск материала из зоны сепарации с разделением на отвальный продукт и концентрат по меньшей мере одного сорта.

В процессе осуществления способа регистрируют значения интенсивностей вторичного рентгеновского излучения в четырех энергетических интервалах спектра, первый из которых E₁ включает линии VK_α, CrK_α,β, MnK_α,β, FeK_α, CoK_α, второй - E₂ включает линии FeK_β, CoK_β, NiK_α, третий - Е₃ включает линии NiK_β, CuK_α,β, ZnK_α, GaK_α,
а четвертый - Е₄ находится в энергетическом интервале 11,69-25,21 КэВ рассеянного излучения.

Критерий К покусковой сепарации определяют как
K=f(I₁, I₂, I₃, I₄), (1)
где I₁ , I₂ , I₃, I₄ - интенсивности вторичного рентгеновского излучения в энергетических интервалах E₁, Е₂, Е₃, Е₄ соответственно.

Способ может характеризоваться тем, что критерий К покусковой сепарации руд определяют как произведение значений упомянутых интенсивностей I₁, I₂, I₃ рентгеновского излучения, отнесенное к значению интенсивности I₄ рентгеновского излучения, взятому в кубической степени:
K=(I₁•I₂•I₃)/I₄ ³. (2)
Способ может характеризоваться также тем, что пороговое значение K₀ корректируют в зависимости от содержания никеля и меди в отвальном продукте, измеряемого методом текущего контроля.

Способ может характеризоваться, кроме того, тем, что пороговое значение К₀ устанавливают как функцию от суммарных спектров концентрата и отвальных хвостов, накопленных в суточном цикле сепарации.

Способ может характеризоваться и тем, что пороговое значение К₀ определяют на эталонных коллекциях.

Способ может характеризоваться также и тем, что в оценку интенсивности I₄ вторичного рентгеновского излучения в энергетическом интервале E₄ вносят поправку на величину, пропорциональную площади S_k куска, подвергаемой облучению источником рентгеновского излучения:
I₄=f(I_i, S_k), (3)
где I_i - регистрируемое значение интенсивности рентгеновского излучения.

Рентгенорадиометрическая сепарация сульфидных медно-никелевых руд может быть удачно вписана в действующую технологию обогащения этих руд, описанную, например, в [1] , [2], хотя, как правило, требует корректировки параметров флотации (реагентный режим, степень измельчения) либо других технологических процессов [5].

Существо изобретения поясняется на чертеже, где показан алгоритм реализации патентуемого способа рентгенорадиометрической сепарации. Способ осуществляют следующим образом.

Руда подвергается дроблению (-200 мм), грохочению (-200+100 мм; -100+50 мм, -50+25 мм), затем передается на рентгенорадиометрическую сепарацию.

Алгоритм осуществления сепарации представлен на фигуре. Перед началом процесса сепарации в компьютер сепаратора вводится начальное значение критерия К₀ покусковой сепарации руд, определенного, например, по результатам предварительных исследований коллекций руд (п.10).

Затем проводится собственно рентгенорадиометрическая сепарация (п.п.11, 12), которая включает рутинные операции, присущие этому методу количественного определения элементного состава руд. К ним относится ввод куска горной массы в зону измерения (п. 11), формирование потока рентгеновского (и/или гамма) излучения, облучение этим потоком кусков руды, перемещаемых через зону контроля, и регистрация интенсивности вторичного рентгеновского излучения в заданных энергетических интервалах спектра (п.12).

Как показано выше, патентуемый способ основан на экспериментально установленных критериях и соответствующей математической обработке данных и предусматривает регистрацию интенсивностей I₁, I₂, I₃, I₄ вторичного рентгеновского излучения в четырех экспериментально установленных энергетических интервалах E₁, Е₂, Е₃, E₄ спектра.

Первый из этих интервалов E₁ включает линии характеристического рентгеновского излучения VK_α, CrK_α,β, MnK_α,β, FeK_α, CoK_α, (E₁=5,19-6,98 КэВ); второй - E₂ включает линии FeK_β, CoK_β, NiK_α, (E₂=6,98-7,98 КэВ); третий - Е₃ включает линии NiK_β, CuK_α,β, ZnK_α, GaK_α, (Е₃= 7,98-9,27 КэВ). Линии K_α,β относятся к К-серии и являются наиболее коротковолновыми (Физический энциклопедический словарь, М., СЭ, 1984, с.638). Интенсивность I₄ в четвертом спектральном интервале E₄=11,69-25,21 КэВ характеризует рассеянное излучение.

Измеренные значения передаются на вычисление критерия сепарации по формуле (2) (п. 13). Затем на следующей операции (п.14) производится сравнение начального значения ₀ (п.11) и текущего K_i, вычисленного на операции п.13. При превышении или равенстве текущего значения над начальным К_i≥К₀ кусок руды относят к концентрату, в противном случае К_i<К - исследуемый кусок направляется в отвал.

В процессе обогащения целесообразно корректировать критерий К₀ сепарации с использованием т.н. "скользящего" контроля. Для этого из отвального продукта осуществляют периодический отбор проб (п.15) и определяют в них содержание С_i полезного компонента (например, никеля и меди) (п.16). Далее производят накопление результата по содержанию С_н полезного компонента за заданный интервал времени τ (интервал усреднения С_i) (п.17) работы сепаратора

(T - текущий момент времени, в который регистрируется значение C_i) и сравнение текущего значения С_н с пороговым значением С* (п.18). В том случае, если текущее значение С_н равно или превышает пороговое значение С*, проводится перерасчет значения К₀ (п.19) с последующим введением нового порогового значения критерия покусковой сепарации (п.10). В том случае, если текущее значение С_н меньше порогового значения С*, сохраняется первоначальное значение К₀ (п.11) для последующей работы.

Значение К может быть установлено как функция от суммарных спектров концентрата и отвальных хвостов, накопленных за определенный заданный промежуток времени, например за суточный или сменный цикл работы сепаратора. Использование суммарных спектров позволяет корректировать критерий сепарации и тем самым добиваться более точного определения содержания металла в продуктах обогащения с сохранением максимального объема отвального продукта.

Для повышения достоверности анализа в значение интенсивности I₄ вторичного рентгеновского излучения в энергетическом интервале E₄ может вноситься поправка на величину, пропорциональную площади S_k куска, подвергаемой облучению источником рентгеновского излучения, с учетом регистрируемого значения интенсивности _i рентгеновского излучения (см. выше, выражение (3)). Площадь облучения может измеряться независимым методом.

В качестве регистраторов вторичного рентгеновского излучения могут быть использованы полупроводниковые детекторы с разрешением в энергетическом интервале спектра не хуже 9% на линии Мn (5,9 КэВ) при импульсной загрузке до 3.10⁴ имп/с. Использование детекторов с таким разрешением позволяет разделить линии когерентно и некогерентно рассеянного излучения, которые по интенсивности могут составлять значительную долю спектра, пиков характеристического излучения и фона, связанного с многократно рассеянным и тормозным гамма-излучением. Использование этой аппаратуры, а также современных алгоритмов обработки спектров вторичного рентгеновского излучения позволило значительно повысить отношение полезного сигнала к шуму и получить весьма эффективные показатели сепарации. В частности, при опытно-промышленных испытаниях патентуемого способа на богатых медно-никелевых рудах Талнахского месторождения коэффициент извлечения никеля в концентрат сепарации составил 99,4%; на вкрапленных рудах месторождения Норильск-1 аналогичный показатель составил 95,2% при выходе отвального продукта в объеме 12,8 и 29,1% от исходного объема руды соответственно.

Формула изобретения

1. Способ рентгенорадиометрической сепарации сульфидных медно-никелевых руд, включающий покусковую подачу материала в зону сепарации, облучение куска материала рентгеновским излучением, регистрацию спектров вторичного рентгеновского излучения, вычисление по упомянутым спектрам значения критерия К покусковой сепарации, сопоставление значения упомянутого критерия К с пороговым значением K₀ покусковой сепарации, по результатам сопоставления упомянутых значений K и K₀ выпуск материала из зоны сепарации с разделением на отвальный продукт и концентрат по меньшей мере одного сорта, отличающийся тем, что регистрируют значения интенсивностей вторичного рентгеновского излучения в четырех энергетических интервалах спектра, первый из которых E₁ включает линии VK_α, CrK_α,β, MnK_α,β, FeK_α, CoK_α, второй - E₂ включает линии FeK_β, CoK_β, NiK_α, третий - E₃ включает линии NiK_β, CuK_α,β, ZnK_α, GaK_α, а четвертый - E₄ находится в энергетическом интервале 11,69-25,21 КэВ рассеянного излучения, критерий К покусковой сепарации определяют как K= f(I₁, I₂, I₃, I₄), где I₁, I₂, I₃, I₄ - интенсивности вторичного рентгеновского излучения в энергетических интервалах E₁, E₂, E₃, E₄ соответственно.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что критерий К покусковой сепарации руд определяют как произведение значений упомянутых интенсивностей I₁, I₂, I₃ рентгеновского излучения, отнесенное к значению интенсивности I₄ рентгеновского излучения, взятому в кубической степени K= (I₁•I₂•I₃)/I₄ ³.

3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что пороговое значение K₀ корректируют в зависимости от содержания никеля и меди в отвальном продукте, измеряемого методом текущего контроля.

4. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что пороговое значение K₀ устанавливают как функцию от суммарных спектров концентрата и отвальных хвостов, накопленных в суточном цикле сепарации.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что пороговое значение K₀ определяют на эталонных коллекциях.

6. Способ по любому из пп. 1-5, отличающийся тем, что в оценку интенсивности I₄ вторичного рентгеновского излучения в энергетическом интервале E₄ вносят поправку на величину, пропорциональную площади S_k куска, подвергаемой облучению источником рентгеновского излучения I₄= f(I_i, S_k), где I_i - регистрируемое значение интенсивности рентгеновского излучения.

РИСУНКИ

Рисунок 1