Способ покусковой сепарации минерального сырья

Изобретение относится к области обогащения минерального сырья и, в частности, его можно использовать в методах покусковой сепарации как радиоактивных, так и нерадиоактивных руд. Способ включает подачу рудных кусков в зону измерения, регистрацию потока ионизирующего излучения узлом измерения, разделение рудных кусков на продукты обогащения по величине превышения сигналом установленного порога разделения. Предварительно перед сепарацией на основании данных о контрастности исследуемой пробы рассчитывают критерий применимости учета массы рудных кусков, заключающийся в том, что для рудных кусков, масса которых больше среднего значения (q_i>), содержание в них ниже граничного уровня (α_i<α_г), а их суммарный выход (γ_i), умноженный на количество полезного компонента в них (·β_i), был бы больше, чем для рудных кусков с массой ниже среднего значения (q_i<), содержанием больше граничного уровня (α_i>α_г), а количеством полезного компонента ниже граничного значения (М_i<М_г). Технический результат - повышение эффективности сепарации. 1 ил., 2 табл.

 

Изобретение относится к области обогащения минерального сырья и, в частности, его можно использовать в методах покусковой сепарации как радиоактивных, так и нерадиоактивных руд.

В настоящее время покусковая сепарация минерального сырья осуществляется как по содержанию, так и по количеству полезного компонента (ПК) в рудных кусках.

Теоретически при идеальных условиях сепарации по содержанию (вертикальная кривая разделения и нулевая ошибка в определении массы рудного куска) показатели обогащения оказываются выше, чем при сепарации по количеству ПК. Это объясняется тем, что в процессе сепарации возможны случаи, когда рудные куски с массой ниже среднего значения (q_i<) в сортируемом классе и содержанием ПК выше граничного значения (α_i>α_г) попадают в хвосты, т.к. количество полезного компонента в них ниже граничного уровня (М_i<М_г). И, наоборот, рудные куски с массой выше среднего значения (q_i>) в сортируемом классе и содержанием ПК ниже граничного (α_i<α_г) попадают в концентрат, т.к. количество полезного компонента в них выше граничного уровня (М_i>М_г).

Однако при реальных условиях сепарации (вероятностная кривая разделения не вертикальна и ошибка в определении массы рудных кусков отлична от нулевой) показатели обогащения при сепарации по содержанию в ряде случаев оказываются даже ниже, чем при сепарации по количеству полезного компонента.

Это объясняется тем, что эффективность процесса сепарации в сильной степени зависит от точности определения массы рудного куска тем или иным способом учета массы, характера распределения в руде ПК, контрастности и от вещественного состава исследуемой рудной массы.

Известен способ покусковой сепарации минерального сырья, в котором повышение эффективности сепарации достигается с помощью частичного учета массы рудного куска в режиме регистрации гамма-излучения при постоянной экспозиции и постоянном пороге настройке за счет включения в схему радиометра специального дополнительного электронного устройства (См. кн. И.И.Крейндлин и др. «Приборы для радиометрического обогащения руд», М., Атомиздат, 1972 г., стр.179-188).

Наиболее близким является способ покусковой сепарации по содержанию полезного компонента, включающий покусковую подачу рудных кусков в зону измерения, регистрацию гамма-излучения, разделение рудных кусков на продукты обогащения по величине превышения сигналом установленного порога настройки (См. кн. И.И.Крейндлин и др. «Приборы для радиометрического обогащения руд», М., Атомиздат, 1972 г., стр.182-184).

Техническим результатом предлагаемого изобретения является разработка специального критерия, на основании которого точно оценивается возможность применения к исследуемой пробе способа сепарации (по содержанию или по количеству ПК).

Технический результат достигается тем, что в известном способе покусковой сепарации минерального сырья, включающем подачу рудных кусков в зону измерения, регистрацию потока ионизирующего излучения узлом измерения, разделение рудных кусков на продукты обогащения по величине превышения сигналом установленного порога разделения, предварительно перед сепарацией на основании данных о контрастности исследуемой пробы рассчитывают критерий применимости учета массы рудных кусков, заключающийся в том, что для рудных кусков, масса которых больше среднего значения (q_i>), содержание в них ниже граничного уровня (α_i<α_г), а количество полезного компонента больше граничной величины (M_i>М_г), их суммарный выход (γ_i), умноженный на количество полезного компонента в них (·β_i), был бы больше, чем для рудных кусков с массой ниже среднего значения (q_i<), содержанием больше граничного уровня (α_i>α_г), а количеством полезного компонента ниже граничного значения (М_i<М_г).

Пример расчета

Сущность расчета заключается в следующем. На основании предварительного изучения фракционного состава исследуемой пробы все изученные рудные куски разделим на шесть условных фракций, у которых содержание (α_i), количество ПК (M_i) и массы рудных кусков (q_i) находятся в определенном соотношении.

Для удобства анализа все данные о рудных кусках сведены в табл.1 и изображены на графике в системе координат α_i-q_i. График зависимости α_i=f(q_i) при M_г=Const показан на чертеже.

Анализ данных, приведенных в табл.1, показывает следующее. Теоретически при идеальных условиях сепарации (вертикальная кривая разделения и нулевая ошибка в определении массы рудного куска) как по количеству, так и по содержанию ПК рудные куски первой и второй фракций попадают в хвосты, а пятой и шестой - в концентрат. Следовательно, для этих четырех фракций нет необходимости учитывать массу рудных кусков.

Для рудных кусков, относящихся к третьей фракции, необходим учет массы, т.к. при сепарации по количеству ПК они попадают в концентрат, а их необходимо направить в хвосты.

Для рудных кусков четвертой фракции также необходим учет их массы, т.к. они при сепарации по количеству ПК попадают в хвосты, а их необходимо направить в концентрат.

Таким образом, из всех рассмотренных фракций для обеспечения максимальной эффективности сепарации учету массы должны подвергаться только рудные куски, относящиеся к третьей и четвертой фракциям. Отметим, что в настоящее время при сепарации руд по содержанию ПК учету массы подвергаются рудные куски всех шести фракций, т.к. нет возможности выделить по какому-либо признаку куски, относящиеся только к третьей и четвертой фракциям.

Таблица 1
Характеристика рудных кусков
№ фракции	Значение признака	Распределение кусков при сепарации по:
αi	Mi	qi	количеству ПК	содержанию ПК
1	αi<αг	Mi<Mг	qi>	хвосты	хвосты
2	αi<αг	Mi <Мг	qi>	хвосты	хвосты
3	αi<αг	Mi>Mг	qi>	концентрат	хвосты
4	αi>αг	Mi<Мг	qi<	хвосты	концентрат
5	αi>αг	Mi>Мг	qi<	концентрат	концентрат
6	αi>αг	Mi>Мг	qi>	концентрат	концентрат

Для оценки влияния рудных кусков, относящихся к третьей и четвертой фракциям, на эффективность процесса сепарации проведем расчет технологических показателей обогащения с учетом массы рудных кусков при идеальных условиях сепарации (вертикальная кривая разделения и нулевая ошибка в определении массы рудных кусков). Для этого на основе полученного фракционного состава исследуемой рудной пробы выведем необходимые расчетные формулы.

Введем следующие обозначения:

γ_i - выход рудных кусков по массе i-ой фракции;

β_i - содержание ПК в рудных кусках i-ой фракции;

γ_хм - выход хвостов при сепарации по количеству ПК;

γ_хα - выход хвостов при сепарации по содержанию ПК;

γ_км - выход концентрата при сепарации по количеству ПК;

γ_кα - выход концентрата при сепарации по содержанию ПК;

θ_м - содержание в хвостах при сепарации по количеству ПК;

θ_α- содержание в хвостах при сепарации по содержанию ПК;

β_м - содержание в концентрате при сепарации по количеству ПК;

β_α - содержание в концентрате при сепарации по содержанию ПК.

Из фракционного состава пробы (см. чертеж) следует, что

Таким образом, зная границу разделения, выход и содержание ПК каждой фракции, по вышеприведенным формулам (1-8) можно рассчитать основные технологические показатели обогащения как с учетом, так и без учета массы рудных кусков при идеальных условиях сепарации.

Оценим степень влияния учета массы рудных кусков для третьей и четвертой фракции на эффективность процесса сепарации.

Из формул (1) и (5) следует, что

Сопоставление формул (3) и (7), после несложных преобразований, приводит к результату

Анализ формул (9) и (10) показывает, что повышение эффективности процесса сепарации за счет учета массы рудных кусков можно достичь только по тем рудам, фракционный состав которых удовлетворяет следующим условиям

Таким образом, если анализируемая рудная проба удовлетворяет условиям (11) и (12), то при сепарации по содержанию ПК будет достигнуто повышение эффективности процесса сепарации, как за счет увеличения выхода хвостов (γ_хα>γ_хм), так и за счет уменьшения содержания ПК в них по сравнению с сепарацией по количеству ПК (θ_α<0_м).

Полученные выражения (11) и (12) являются основными критериями, с помощью которых можно оценить целесообразность применения учета массы рудных кусков к исследуемой рудной пробе.

Пример

Приведены результаты расчета искомого критерия применимости учета масс рудных кусков для двух проб класса крупности - 50+25 мм.

Все исходные данные сведены в табл.2.

Таблица 2
	Проба №1	Проба №2
Номер фракции	Выход фракции γi, %	Содержание во фракции βi, %	Выход фракции γi, %	Содержание во фракции βi, %
1	14,56	0,016	3,10	0,022
2	17,67	0,015	28,03	0,003
3	9,71	0,031	2,01	0,033
4	2,65	0,060	3,47	0,081
5	17,60	0,396	26,19	0,607
6	37,82	0,875	37,19	1,190
Итого	100,00	0,409	100,00	0,606

Анализ полученных данных показывает, что для пробы №1 необходимо применять способ с учетом массы рудных кусков, т.к. γ₃>γ₄ (9,71>2,65) и γ₃·β₃>γ₄·β4 (0,301>0,159).

Для пробы №2 нет необходимости проводить сепарацию с учетом массы рудных кусков.

Способ покусковой сепарации минерального сырья, включающий подачу рудных кусков в зону измерения, регистрацию потока ионизирующего излучения узлом измерения, разделение рудных кусков на продукты обогащения по величине превышения сигналом установленного порога разделения, отличающийся тем, что предварительно перед сепарацией на основании известных данных о контрастности исследуемой пробы рассчитывают критерий применимости учета массы рудных кусков, заключающийся в том, что для рудных кусков, масса которых больше среднего значения (q_i>), содержание ниже граничного уровня (α_i<α_г), a их суммарный выход (γ_i), умноженный на количество полезного компонента в них (·β_i), был бы больше, чем для рудных кусков с массой ниже среднего значения (q_i<), содержанием больше граничного уровня (α_i>α_г), a количеством полезного компонента ниже граничного значения (M_i<M_г).