RU2156168C1 - Method of x-ray radiation separation of magnesite ores - Google Patents

Abstract

FIELD: technology and equipment of concentration processes; applicable in automatic lump radiation separation of magnesite ores. SUBSTANCE: method includes radiation of ore discrete lumps by X-ray radiation, registration of secondary x-ray radiation consisting of characteristic radiation of calcium, iron and primary radiation scattered by lumps, formation of resulting electric signal, its comparison with preset threshold values and separation of ore lumps by comparison result. Formed in spectrum of primary radiation is additional peak of characteristic X-ray radiation from target-radiator with quanta energy of 8-10 keV. Resulting criterion of separation is formed by comparison of two analytical parameters with preset thresholds of separation. The first analytical parameter is determined by relation of calcium characteristic radiation to primary scattered radiation and the second analytical parameter by relation of iron characteristic radiation to primary scattered radiation. EFFECT: produced high-quality grades of magnesite and removed ore part containing intolerable quantity of harmful impurities. 3 dwg

Description

Изобретение относится к технологии и технике обогатительных процессов и может быть использовано при автоматической покусковой рентгенорадиометрической сепарации магнезитовых руд. The invention relates to the technology and technology of concentration processes and can be used for automatic pokuskovy x-ray radiometric separation of magnesite ores.

Известен способ рентгенорадиометрического обогащения полезных ископаемых, заключающийся в последовательном пропускании кусков перед датчиком первичного гамма-излучения, возбуждении в куске вторичного гамма-излучения, регистрации вторичного гамма-излучения от каждого куска и разделении кусков относительно заданного порогового значения критерия обогащения. При этом производят одновременное измерение характеристического флуоресцентного рентгеновского излучения и рассеянного от куска гамма-излучения пропорциональными счетчиками, а в качестве критерия обогащения используют отношение интенсивности характеристического флуоресцентного рентгеновского излучения элементов к интенсивности рассеянного куском гамма-излучения источника. Причем интенсивность рассеянного излучения регистрируют в энергетической области, соответствующей фотопику рассеянного излучения. Кроме этого, по генетическому спутнику основного элемента регистрируют характеристическое флуоресцентное рентгеновское излучение K или L серии генетического спутника [А.с. СССР N 952384, B 07 C 5/34, 1982, N 31]. A known method of x-ray radiometric mineral processing, which consists in sequentially passing pieces in front of the primary gamma radiation sensor, exciting in a piece of secondary gamma radiation, registering secondary gamma radiation from each piece and dividing the pieces relative to a given threshold value of the concentration criterion. At the same time, the characteristic fluorescence X-ray radiation and gamma radiation scattered from a piece of radiation are measured simultaneously by proportional counters, and the ratio of the characteristic fluorescence x-ray intensity of elements to the intensity of the source scattered by a piece of gamma radiation is used as an enrichment criterion. Moreover, the intensity of the scattered radiation is recorded in the energy region corresponding to the photopic peak of the scattered radiation. In addition, the characteristic fluorescence X-ray radiation of the K or L series of the genetic satellite is recorded by the genetic satellite of the main element [A.S. USSR N 952384, B 07 C 5/34, 1982, N 31].

Известный способ не обеспечивает необходимой чувствительности определения низких содержаний кальция и железа и одновременного разделения кусков по двум критериям разделения и не предназначен для магнезитовых руд. The known method does not provide the necessary sensitivity for determining low contents of calcium and iron and the simultaneous separation of pieces according to two separation criteria and is not intended for magnesite ores.

Известен способ посортового извлечения компонентов из кусковых материалов, включающий дробление исходного материала до максимальной крупности 70-150 мм, рассев дробленого материала на фракции, радиометрическую сепарацию крупных фракций, заключающуюся в последовательном пропускании кусков перед блоком возбуждения и детектирования, воздействии на куски первичным излучением, регистрации в течение времени пролета куском зоны измерения числа импульсов N, в области спектра вторичного излучения, соответствующей характеристическому излучению идентифицируемого элемента, и в некоторой второй области спектра вторичного излучения, вычислении аналитического параметра, сравнении вычисленного параметра с заданным пороговым значением, разделении кусков на основании результатов сравнения с помощью исполнительного механизма. При этом вторую область в спектре вторичного излучения выбирают так, чтобы в ней регистрировались только импульсы характеристического излучения контрольного элемента. Кроме того, зарегистрированное число импульсов N_k используют для вычисления аналитического параметра η по формуле η = N₁/N_к. Кроме этого, радиометрической сепарации подвергают кусковые материалы крупнее 15 мм при отношении размера максимального по крупности куска к размеру минимального по крупности куска в отдельном потоке сепарируемого материала, равном 1-3 [Патент РФ N 2062666, кл. B 07 C 5/346, 1996, N 18].A known method for the post-production extraction of components from bulk materials, including crushing the source material to a maximum particle size of 70-150 mm, sieving the crushed material into fractions, radiometric separation of large fractions, which consists in sequentially passing the pieces in front of the excitation and detection unit, exposing the pieces to primary radiation, recording during the time of flight by a piece of the zone for measuring the number of pulses N, in the region of the spectrum of the secondary radiation corresponding to the characteristic ju of an identifiable element, and in some second region of the spectrum of secondary radiation, calculating an analytical parameter, comparing the calculated parameter with a given threshold value, dividing the pieces based on the comparison results using the actuator. In this case, the second region in the spectrum of the secondary radiation is chosen so that only pulses of the characteristic radiation of the control element are recorded in it. In addition, the recorded number of pulses N _{k is} used to calculate the analytical parameter η by the formula η = N ₁ / N _k . In addition, lump materials larger than 15 mm are subjected to radiometric separation with a ratio of the size of the maximum particle size to the size of the minimum particle size in a separate stream of separated material equal to 1-3 [RF Patent N 2062666, cl. B 07 C 5/346, 1996, N 18].

Известный способ не обеспечивает необходимой чувствительности определения низких содержаний кальция и железа и одновременного разделения кусков по двум критериям разделения и не предназначен для магнезитовых руд. The known method does not provide the necessary sensitivity for determining low contents of calcium and iron and the simultaneous separation of pieces according to two separation criteria and is not intended for magnesite ores.

Задача, решаемая изобретением, - получение высококачественных сортов магнезита и удаление рудной части, содержащей недопустимое количество вредных примесей. The problem solved by the invention is to obtain high-quality varieties of magnesite and the removal of the ore part containing an unacceptable amount of harmful impurities.

Поставленная задача решается тем, что способ рентгенорадиометрической сепарации магнезитовых руд включает облучение разобщенных кусков руды рентгеновским излучением, регистрацию вторичного рентгеновского излучения, состоящего из характеристического излучения кальция, железа и обратно рассеянного кусками первичного излучения, формирование результирующего электрического сигнала, сравнение его с заданными пороговыми значениями и разделение кусков руды по результату сравнения, при этом в спектре первичного излучения формируют дополнительный пик характеристического рентгеновского излучения от мишени-радиатора с энергией квантов 8-10 кэВ, а результирующий признак разделения формируют путем сравнения двух аналитических параметров с задаваемыми порогами разделения при этом первый аналитический параметр определяют отношением характеристического излучения кальция к первичному рассеянному излучению, а второй - отношением характеристического излучения железа к первичному рассеянному излучению. The problem is solved in that the method of x-ray radiometric separation of magnesite ores involves irradiating the separated pieces of ore with x-ray radiation, registering secondary x-ray radiation consisting of characteristic radiation of calcium, iron and backscattered by the pieces of primary radiation, generating a resulting electrical signal, comparing it with predetermined threshold values and separation of pieces of ore according to the result of comparison, while in the spectrum of primary radiation form additional an additional peak of the characteristic x-ray radiation from the radiator target with an energy of quanta of 8-10 keV, and the resulting sign of separation is formed by comparing two analytical parameters with the set separation thresholds, the first analytical parameter being determined by the ratio of the characteristic calcium radiation to the primary scattered radiation, and the second by the ratio characteristic radiation of iron to the primary scattered radiation.

Суть предложенного способа заключается в следующем. The essence of the proposed method is as follows.

Дополнительный пик характеристического рентгеновского излучения (ХРИ), формируемый от мишени радиатора, может быть инициирован несколькими элементами (Cu, Zn, Re) с энергией 8-10 кэВ. Такой интервал энергий является оптимальным, так как позволяет более эффективно возбуждать ХРИ Ca и Fe - основных определяемых элементов - примесей в магнезите. В противном случае, без формирования указанного дополнительного пика в спектре первичного излучения невозможно добиться требуемой чувствительности определения Ca и Fe в кусках магнезитовой руды (по Ca ~1-2%, Fe ~0,2-0,3%). Сущность изложенного иллюстрируется графиками спектров вторичного излучения от кусков руды без формирования и с формированием дополнительного пика (фиг. 1-3). An additional characteristic X-ray peak (XRD) formed from the radiator target can be initiated by several elements (Cu, Zn, Re) with an energy of 8-10 keV. Such an energy range is optimal, since it allows one to more efficiently excite CXI of Ca and Fe, the main determinable elements, impurities in magnesite. Otherwise, without the formation of the indicated additional peak in the spectrum of the primary radiation, it is impossible to achieve the required sensitivity for determining Ca and Fe in pieces of magnesite ore (for Ca ~ 1-2%, Fe ~ 0.2-0.3%). The essence of the above is illustrated by graphs of the spectra of secondary radiation from pieces of ore without formation and with the formation of an additional peak (Fig. 1-3).

В связи с тем, что сортность магнезитовой руды определяется содержанием двух основных примесей (CaO, Fe₂O₃) необходимо одновременно измерять при рентгеновской радиометрической сепарации (РРС) аналитические параметры Ca и Fe и сравнивать их с задаваемыми пороговыми значениями по каждому элементу.Due to the fact that the grade of magnesite ore is determined by the content of two main impurities (CaO, Fe ₂ O ₃ ), it is necessary to simultaneously measure the analytical parameters of Ca and Fe during X-ray radiometric separation (RRS) and compare them with the set threshold values for each element.

Примеры реализации
На сортировку поступили две представительные пробы магнезитовой руды Верхотуровского месторождения с разным содержанием примесей CaO, Fe₂O₃. Для рентгенорадиометрической сепарации (РРС) отбирали материал крупностью - 150+40 мм (машинный класс, подлежащий сепарации).Implementation examples
Two representative samples of magnesite ore from the Verkhoturovsky deposit with different contents of CaO, Fe ₂ O ₃ impurities were received for sorting. For X-ray radiometric separation (RRS) material was selected with a particle size of 150 + 40 mm (machine class to be separated).

Сепарацию проводили без отмывки руды (сухим способом) на промышленном рентгенорадиометрическом сепараторе СРФ-4 (разработка и изготовление - ООО "ТЕХНОРОС", г. Красноярск). Separation was carried out without washing the ore (by dry method) on an industrial X-ray radiometric separator SRF-4 (developed and manufactured by LLC TECHNOROS, Krasnoyarsk).

Пример 1. Example 1

При РРС магнезитовой руды использовали в качестве источника первичного излучения рентгеновский излучатель РЕИС-100 с рентгеновской трубкой БС-6 (Re). Первичное излучение формировали с помощью фильтров-ослабителей, добиваясь (изменением толщины фильтров) в спектре первичного излучения дополнительного пика характеристического рентгеновского излучения материала анода (Re) с энергией L-серии в диапазоне 8-10 кэВ (фиг. 1-3). С помощью этого дополнительного пика первичного излучения возбуждали в кусках руды вторичное характеристическое излучение Ca (3,7 кэВ) и Fe (6,4 кэВ), регистрируемое блоками детектирования с пропорциональными газовыми рентгеновскими счетчиками СИ 11Р-3. When RRS magnesite ore used as a source of primary radiation x-ray emitter REIS-100 with x-ray tube BS-6 (Re). The primary radiation was formed using filter attenuators, achieving (by changing the thickness of the filters) in the spectrum of the primary radiation an additional peak of the characteristic x-ray radiation of the anode material (Re) with L-series energy in the range of 8-10 keV (Fig. 1-3). Using this additional peak of primary radiation, secondary characteristic radiation Ca (3.7 keV) and Fe (6.4 keV), recorded by detection units with SI 11R-3 proportional gas X-ray counters, were excited in ore pieces.

Аналитическими параметрами для оценки содержания Ca и Fe служили отношения:

(см. фиг. 1-3).The analytical parameters for assessing the content of Ca and Fe were the ratios:

(see Figs. 1-3).

Благодаря сформированному дополнительному пику в спектре первичного излучения, была достигнута необходимая чувствительность определения Ca и Fe (по Ca на уровне 1,5-2,0% и по Fe ~0,2%), достаточная для выделения из руды высококачественного сорта магнезита. При этом дополнительный пик Re не мешает определению элементов примесей (Ca и Fe). Due to the additional peak formed in the spectrum of the primary radiation, the necessary sensitivity for determining Ca and Fe was obtained (by Ca at the level of 1.5-2.0% and by Fe ~ 0.2%), sufficient to isolate a high-grade magnesite from the ore. Moreover, the additional peak Re does not interfere with the determination of impurity elements (Ca and Fe).

Сепарацию проводили относительно двух задаваемых порогов разделения по Ca (П₁) и Fe (П₂), при этом пороги разделения составляли на уровне 1,5 значений η₁ и η₂ для высококачественного магнезита (предварительно куски такого магнезита были отобраны вручную для настройки сепаратора). Отбор кусков исполнительным механизмом проводили по результату сравнения η₁ и η₂ с установленными порогами разделения П₁ и П₂ по логике
η₁ < П₁ и η₂ < П₂
- высококачественный магнезит (концентрат);
η₁ ≥ П₁ и η₂ ≥ П₂
- низкокачественный магнезит (хвосты).The separation was carried out with respect to two preset separation thresholds for Ca (P ₁ ) and Fe (P ₂ ), while the separation thresholds were 1.5 η ₁ and η ₂ for high-quality magnesite (previously, pieces of such magnesite were manually selected for adjusting the separator ) The pieces were selected by the actuator according to the result of comparing η ₁ and η ₂ with the established separation thresholds P ₁ and P ₂ according to the logic
η ₁ <P ₁ and η ₂ <P ₂
- high quality magnesite (concentrate);
η ₁ ≥ P ₁ and η ₂ ≥ P ₂
- low-quality magnesite (tails).

В результате были получены следующие технологические показатели, табл. 1. As a result, the following technological indicators were obtained, table. 1.

Полученный концентрат соответствует высококачественному магнезиту. Без сепарации качество исходного магнезита характеризуется как низкосортное (по Ca и Fe). The resulting concentrate corresponds to high-quality magnesite. Without separation, the quality of the starting magnesite is characterized as low grade (Ca and Fe).

Пример 2. Example 2

Сепарацию магнезитовой руды проводили в тех же условиях, как и в первом примере, с единственным изменением - при другом рентгеновском излучателе. Был выбран рентгеновский излучатель РЕИС-И (45) с рентгеновской трубкой БС-1 (Cu) - с медным анодом. The separation of magnesite ore was carried out under the same conditions as in the first example, with the only change - with a different x-ray emitter. An X-ray emitter REIS-I (45) with an X-ray tube BS-1 (Cu) with a copper anode was chosen.

С помощью фильтров-ослабителей (алюминиевая фольга) в спектре первичного излучения был сформирован дополнительный пик CU K_a характеристического излучения CU с энергией 8,1 кэВ. Именно излучение Cu способствует интенсивному возбуждению характеристического излучения Ca и Fe и не мешает их определению в анализируемых кусках магнезитовой руды.Using filter attenuators (aluminum foil), an additional peak CU K _{a of} characteristic CU radiation with an energy of 8.1 keV was formed in the spectrum of the primary radiation. It is Cu radiation that contributes to the intense excitation of the characteristic radiation of Ca and Fe and does not interfere with their determination in the analyzed pieces of magnesite ore.

Достигнутый порог чувствительности по Ca и Fe составлял 1,5-2,0 и 0,25% соответственно. The achieved sensitivity threshold for Ca and Fe was 1.5–2.0 and 0.25%, respectively.

Пороги сепарации П₁ и П₂ задавали аналогично примеру 1. Логику выделения кусков магнезита в концентрат или хвосты использовали согласно формуле предлагаемого изобретения.The separation thresholds P ₁ and P ₂ were set analogously to example 1. The logic of isolating pieces of magnesite into concentrate or tails was used according to the formula of the invention.

Технологические показатели сепарации кусков магнезитовой руды показаны в табл. 2. The technological indicators of the separation of pieces of magnesite ore are shown in table. 2.

Полученный концентрат соответствует высококачественному магнезиту. Исходная руда (без сепарации) относится к низкому сорту (особенно по CaO). The resulting concentrate corresponds to high-quality magnesite. The source ore (without separation) is of low grade (especially CaO).

Таким образом, заявляемое решение соответствует критерию "новизна". Thus, the claimed solution meets the criterion of "novelty."

Сравнение заявляемого решения с аналогами позволило выявить в нем признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что свидетельствует о соответствии критерию "изобретательский уровень". Comparison of the proposed solutions with analogues made it possible to identify signs that distinguish the claimed solution from the prototype, which indicates compliance with the criterion of "inventive step".

Предлагаемый способ позволяет коренным образом изменить традиционную технологию добычи и переработки магнезитовой руды, основанную на "мокрых" методах обогащения. The proposed method allows you to fundamentally change the traditional technology for the extraction and processing of magnesite ore, based on "wet" methods of enrichment.

Реализация заявляемого способа обеспечивает более экономически выгодную и экологически чистую технологию обогащения магнезитовых руд. The implementation of the proposed method provides a more cost-effective and environmentally friendly technology for the benefication of magnesite ores.

Claims (1)

Способ рентгенорадиометрической сепарации магнезитовых руд, характеризующийся облучением разобщенных кусков руды рентгеновским излучением, регистрацией вторичного рентгеновского излучения, состоящего из характеристического излучения кальция, железа и обратно рассеянного кусками первичного излучения, формированием результирующего электрического сигнала, сравнением его с заданными пороговыми значениями и разделением кусков руды по результату сравнения, при этом в спектре первичного излучения формируют дополнительный пик характеристического рентгеновского излучения от мишени-радиатора с энергией квантов 8 - 10 кэВ, а результирующий признак разделения формируют путем сравнения двух аналитических параметров с задаваемыми порогами разделения, при этом первый параметр определяют отношением характеристического излучения кальция к первичному рассеянному излучению, а второй - отношением характеристического излучения железа к первичному рассеянному излучению. A method of x-ray radiometric separation of magnesite ores, characterized by irradiating separated ore pieces by x-ray radiation, registering secondary x-ray radiation, consisting of characteristic radiation of calcium, iron and backscattered by pieces of primary radiation, generating a resulting electrical signal, comparing it with predetermined threshold values and separating ore pieces according to the result comparison, in this case, an additional peak of X-ray radiation from a radiator target with an energy of quanta of 8-10 keV, and the resultant separation sign is formed by comparing two analytical parameters with the set separation thresholds, the first parameter being determined by the ratio of the characteristic calcium radiation to the primary scattered radiation, and the second by the ratio of the characteristic radiation iron to the primary scattered radiation.

Images