СПОСОБ РЕНТГЕНОРАДИОМЕТРИЧЕСКОГО ОБОГАЩЕНИЯ МАРГАНЦЕВЫХ РУД
METHOD FOR X-RAY RADIOMETRIC ENRICHMENT OF MANGANESE ORES

Изобретение относится к радиометрическим методам обогащения руд и других полезных ископаемых, конкретнее, к рентгенорадиометрической сепарации (далее - РРС) марганцевых руд.
Известен способ обогащения марганцевой руды, включающий дробление руды, разделение ее на фракции, магнитную сепарацию мелкой фракции, далее крупную фракцию подвергают рентгенорадиометрической сепарации, при этом руду с содержанием менее 2% марганца направляют в отвал, а руду с содержанием более 2% марганца подвергают рентгенолюминесцентной сепарации (патент РФ №2131780 С1, В03В 7/00).
Данный способ производит только небогатый кусковой марганцевый концентрат (31% Mn), небольшое количество (около 12%) отвального продукта (хвосты РРС с содержанием марганца менее 2%) и применяет дополнительную операцию - рентгенолюминесцентную сепарацию (РЛС) для повышения качества полученного концентрата по марганцу и уменьшения в нем содержания фосфора.
Недостатками данного способа являются:
- низкий выход отвальных хвостов;
- низкое качество марганцевых концентратов;
- применение двух последовательных технологических операций (РРС и РЛС);
- обязательная отмывка кускового материала.
Отмеченные недостатки существенно снижают технологическую и экономическую эффективность процесса, а также удорожают общую технологию. Эти негативные факторы сводят к минимуму целесообразность использования данного способа.
Ближайшим аналогом заявляемого способа является способ рентгенорадиометрической сепарации золотосодержащих руд (патент РФ №2700816 С1 В07С 5/34).
Способ рентгенорадиометрического обогащения золотосодержащих руд, заключающийся в последовательном пропускании кусков перед датчиком, облучении кусков первичным рентгеновским излучением, возбуждении в кусках вторичного рентгеновского излучения от каждого куска, одновременном измерении характеристического флуоресцентного рентгеновского излучения (далее - ХРИ) сопутствующего золоту элемента и рассеянного куском рентгеновского излучения пропорциональными детекторами, использовании отношения интенсивности ХРИ сопутствующего золоту элемента к интенсивности рассеянного куском рентгеновского излучения в качестве критерия обогащения, разделении кусков относительно заданного порогового значения критерия обогащения, отличающийся тем, что дополнительно регистрируют ХРИ железа и ХРИ стронция, используют дополнительные критерии обогащения по железу и стронцию вместе с критерием обогащения по сопутствующему элементу и сравнивают все три критерия обогащения с соответствующими заданными пороговыми значениями по логике «ИЛИ».
Недостатком данного способа является то, что его нельзя применить для покусковой сепарации марганцевых руд.
В данном способе каждый элемент определяется отдельно и независимо по критерию обогащения, представляющему отношение ХРИ определяемого элемента Ni к регистрируемому от куска рассеянному рентгеновскому излучению Ns. При этом алгоритм сортировки задается через логику «ИЛИ».
Mn
Это означает, что критерий обогащения  может быть больше, или меньше задаваемого порога РРС (например, П).
Для марганцевых руд, в которых, как правило, содержится не только марганец, но и значительное количество железа (до 20-30%), данные критерии работать не будут.
Mn
Данный алгоритм (критерий обогащения)  из-за большого содержания железа приводит к большим ошибкам определения содержания (или концентрации) марганца (C) в куске.
Этот эффект проявляется через интенсивность рассеянного излучения Ns, которая может значительно и в больших пределах варьировать от содержания железа: чем больше железа, тем меньше Ns, и чем меньше железа, тем больше Ns.
Этот эффект иллюстрируется спектрами рентгеновского излучения от кусков (образцов) марганцевой руды (на примере месторождений «Аккермановское» и «Шунгулежское») на фигурах 1, 2, 3. На фигуре 1 изображен спектр с содержанием марганца 10%, на фигуре 2 - спектр с содержанием марганца 19%, на фигуре 3 - спектр с содержанием марганца 30%.
Точно так же определение железа, которое может быть полезным компонентом в марганцевых рудах, должно производиться с учетом содержания марганца в анализируемом куске. При этом марганец в марганцевых рудах может варьировать в кусках от отвальных содержаний (Mn<5%) до предельно богатых концентраций (Mn=45-50%).
Mn
При этом так же, как и для K, критерий обогащения железа  будет значительно изменяться от содержания марганца, приводя к существенным погрешностям определения железа за счет влияния содержания Мп на интенсивность Ns.
Приведенные спектры (на фигурах 1-3) показывают взаимовлияние марганца и железа на рентгеновские спектры, регистрируемые от кусков марганцевой руды.
L
β
Mn
Fe
Физически пик рассеянного излучения Ns представляет собой спектр рентгеновских квантов, которые остались от первичного спектра и не участвовали в возбуждении ХРИ марганца, железа и других элементов в определяемом куске, в частности Rb, Sr, Zr. Поэтому левую границу Ns надо брать правее K и K Zr, например, от 18 кэВ до конца спектра, как показано на фигурах 1-3. Чем больше содержание марганца и железа, тем больше квантов первичного излучения уходит на возбуждение ХРИ этих элементов (а также других), тем меньше квантов первичного излучения остается в спектре рассеянного излучения, и наоборот. Поэтому взаимовлияние элементов через данное физическое явление должно обязательно учитываться в аналитических выражениях для критериев обогащения K и K.
Mn
Fe
Авторами предлагаемого нового способа разработан наиболее простой и эффективный алгоритм расчета K и K, проверенный на разных типах марганцевых руд. Таким универсальным критерием, который приводит к более правильному определению в кусках содержаний марганца и железа является отношение ХРИ определяемых элементов к общей сумме рассеянного излучения и интенсивности ХРИ этих элементов, задаваемых специальным спектральным коэффициентом k.
и
Fe
Mn
β
β
β
β
α
α
β
Mn
Fe
Значение N в выражении для K может быть корректно задано только интенсивностью линии K железа (Fe K=7,1 кэВ), поскольку линия K марганца (Mn K=6,5 кэВ) входит непосредственно в основной фотопик железа (Fe K=6,4 кэВ), увеличивая суммарную интенсивность этого общего фотопика (Fe K + Mn K). Поэтому аналитические выражения (критерии обогащения) K и K должны задаваться:
Fe
α
Fe
Точно так же, чтобы исключить вклад марганца в увеличение интенсивности N по линии K, параметр K должен задаваться через :
Fe
При малых содержаниях марганца и достаточно больших содержаниях железа допускается задавать K через выражение:
Mn
Fe
Спектральные коэффициенты K и k выбираются экспериментально на каждой конкретной руде и в зависимости от характеристик применяемых детекторов рентгеновского излучения.
Технологические схемы нового способа на 2-х продуктовом сепараторе и на 3-х продуктовом сепараторе представлены на фигуре 4.
Mn
Fe
Таким образом, предложенный новый способ в зависимости от задаваемых пороговых значений критериев обогащения K и K а также исходных содержаний марганца и железа в руде позволяет получать два металлургических кусковых концентрата: один - по марганцу (например, три сорта Mn>45%, Mn>40%, Mn>30%), другой - по железу (например, два сорта Fe>40%, Fe>30%).
При этом может быть предложена новая трехпродуктовая технологическая схема одновременного получения трех продуктов:
- концентрат марганца;
- концентрат железа;
- хвосты РРС (отвальный продукт или промежуточный продукт).