СПОСОБ РЕНТГЕНОРАДИОМЕТРИЧЕСКОЙ СЕПАРАЦИИ ЗОЛОТОСОДЕРЖАЩИХ РУД
METHOD FOR X-RAY RADIOMETRIC SEPARATION OF GOLD-CONTAINING ORES

Изобретение относится к радиометрическим методам обогащения руд и других полезных ископаемых, конкретнее к рентгенорадиометрической сепарации и в частности предназначено для сортировки золотосодержащих руд.
Известен способ фотометрической сортировки (ФМС) золотосодержащих руд, который заключается в облучении золотокварцевых руд рентгеновским и оптическим излучением. В процессе перемещения материала под облучателями проводят регистрацию параметров рентгеновского флуоресцентного спектра и отраженного оптического излучения, характеризующего цветовые характеристики. В качестве критерия разделения используют комбинацию измеренных характеристик и параметров излучения, показатели их пространственной неоднородности, обусловленные содержанием кварцевых зерен, жил, прожилок, массивного кварца в золотосодержащих рудах (Патент РФ №2215585, кл. В03В 13/06, оп. 10.11.2003).
К недостаткам известного способа относится возможность его применения только для золотосодержащих руд кварцевого типа, где кварц является вмещающей средой для золота, хотя контрастные по оптическим свойствам золотосодержащие кварцевые руды свойственны не всем месторождениям.
К тому же по опыту применения ФМС для сортировки золотосодержащих руд кварцевого типа, руда должна подвергаться предварительной отмывке от шлама, загрязнений и примазок, что значительно усложняет всю технологию и ухудшает экологию.
Кроме того, данный способ технически сложно реализуется из-за необходимости одновременного применения двух достаточно сложных методов и оборудования.
Ближайшим аналогом заявляемого способа является способ рентгенорадиометрического обогащения руд золото-кварц-сульфидного типа или сульфидного типа, где золото ассоциирует с сульфидными элементами Fe(пирит), Cu(халькопирит), Zn(сфалерит), As(арсенопирит), Pb(галенит), Bi(висмутин), Sb(антимонит) (Авторское свидетельство №952384, В07С 5/34, оп. 23.08.1982).
Данный известный способ заключается в последовательном пропускании кусков перед источником первичного рентгеновского излучения, возбуждении в куске вторичного рентгеновского излучения, регистрации вторичного рентгеновского излучения от каждого куска и разделении кусков относительно заданного порогового значения критерия обогащения, с одновременным измерением характеристического флуоресцентного рентгеновского излучения (ХРИ) и рассеянного от куска рентгеновского излучения детектором рентгеновского излучения. В качестве критерия обогащения для золотосодержащих руд используют отношение интенсивности ХРИ K- или L-серий элементов, сопутствующих золоту, к интенсивности рассеянного куском рентгеновского излучения источника первичного излучения. При этом интенсивность рассеянного излучения регистрируют в энергетической области фотопика этого излучения.
Известный способ имеет следующие недостатки. Во-первых, он может применяться только для золотосодержащих руд сульфидного типа, где наблюдается высокая корреляция (или тесная связь) золота с сопутствующими сульфидными элементами. Чаще всего даже такая высокая корреляция, а тем более слабая корреляция не позволяют для некоторых руд достигать требуемой эффективности сортировки.
Во-вторых, применение известного способа для золотосодержащих руд кварцево-сульфидного типа возможно только в тех случаях, где кварцевые куски фактически представлены чистым массивным кварцем. Если кварц представлен мелкой вкрапленностью, тонкими жилами, прожилками, зернами, имеет слоистую структуру, проявляется в сростках, то данный способ не обнаруживает его.
Оба недостатка существенно снижают эффективность сортировки золотосодержащих руд и часто не позволяют получить требуемые технологические показатели предварительного обогащения. К таким показателям, прежде всего, относятся:
- содержание Au в хвостах сортировки;
- относительный выход хвостов;
- потери золота в хвостах сортировки.
Эти показатели взаимосвязаны и ограничивают друг друга. Предварительное обогащение, как технология, считается эффективным, если содержание золота в хвостах сортировки соответствует отвальному (например, меньше 0,3-0,4 г/т), а также достигается максимальный выход этого продукта (порода) и минимальные потери в нем золота.
Оптимальное (лучшее) соотношение между данными показателями возможно только при высокой эффективности способа сортировки золотосодержащих руд, поэтому задачей изобретения является повышение эффективности способа сортировки золотосодержащих руд при рентгенорадиометрической сепарации. Указанная задача решается следующим образом.
Исследованиями установлено, что большинство руд золотосодержащих месторождений могут эффективно сортироваться по трем признакам:
1. По Fe, минимальное содержание которого соответствует кварцевым кускам, которые в большинстве своем являются золотосодержащей вмещающей средой. Порода содержит намного больше Fe, и кварц может отделяться от породы относительно заданного значения критерия обогащения - отношение ХРИ Fe к рассеянному излучению.
2. В случае нахождения кварца в окисленной форме (повышенное содержание Fe, равнозначное и даже больше породы) в качестве критерия обогащения для выделения кварца используют отношение интенсивности ХРИ породного элемента Sr к интенсивности рассеянного излучения. В кварцевом материале руд Sr также содержится в минимальных количествах по сравнению с породой.
При отсутствии явных кусков кварцевого материала в руде, золото концентрируется в кусках с наличием окварцевания (мелкая вкрапленность, зерна, жилы, прожилки, прослои), часто невидимого при других способах сортировки золотосодержащих руд. Наличие окварцевания в кусках также обнаруживается через Sr - его намного больше в породе. В обоих случаях используют один и тот же критерий обогащения по Sr.
3. Золотосодержащие руды с любым наличием в руде генетических спутников (сульфидные элементы) соответственно известному способу сортируют по известному критерию обогащения - отношению ХРИ (К - или L-серии) сопутствующего элемента (Сэ) к рассеянному излучению.
Таким образом, с целью повышения эффективности сортировки золотосодержащих руд при рентгенорадиометрической сепарации необходимо их сортировать, используя сразу 3 или 2 критерия обогащения, в зависимости от типа, геолого-минералогических свойств и вещественного состава данных золотосодержащих руд.
Вариант 1 - использование трех критериев обогащения, если исследованиями установлена более высокая эффективность одновременного применения трех критериев по следующей логике:
по тройной логике (ИЛИ):
ИЛИ
ИЛИ
1
2
3
где: К(Сэ), К(Fe), К(Sr) - критерии обогащения по сопутствующему элементу, железу и стронцию соответственно;
Fe
Sr
NСэ, N, N - интенсивность ХРИ сопутствующего элемента, железа и стронция соответственно;
S
N - интенсивность рассеянного рентгеновского излучения;
1
2
3
П (Сэ), П (Fe), П (Sr) - пороговое значение критерия обогащения (пороги сортировки) соответственно.
Логика («ИЛИ») для каждого критерия обогащения обозначает условие выбора куска, богатого золотом (концентратного):
1
«ИЛИ» больше П (содержит сульфиды)
2
«ИЛИ» меньше П (кварцевый кусок)
3
«ИЛИ» меньше П (наличие окварцевания в куске).
Все остальные куски, численные значения критерия обогащения которых не соответствуют выполнению данной логики, относятся к породным.
Тройная логика «ИЛИ» является универсальной для большинства золотосодержащих руд, но в зависимости от конкретной руды может использоваться упрощенная логика:
а) Двойная (если двух критериев обогащения достаточно для эффективной сортировки)
б) Одинарная (если одного критерия обогащения достаточно для эффективной сортировки)
Предлагаемый способ может быть реализован в сепараторах СРФ, предназначенных для сортировки руд рентгенофлуоресцентным методом и известных как эффективное оборудование для сепарации самых различных руд.
Общий вид и состав сепаратора СРФ представлен на фигуре 1, где 1 - переходник, 2- затвор, 3 - вибропитатель, 4 - раскладчик, 5 - блок универсальный рентгеновский (БУР), 6 - исполнительные механизмы, 7 - течка хвостов, 8 - течка продукта, 9 - течка просыпи, 10 - кожух для видеосистемы, 11 - шкаф силовой, 12 - кожух защитный. На фигуре 2 поясняется принцип действия сепаратора, а также геометрия измерения и отбора кусков руды в сепараторах СРФ.
Технологически и технически рентгенорадиометрическая сепарация (РРС) в сепараторах СРФ осуществляется следующим образом. Подлежащий обогащению машинный (сортируемый) класс подается на сортировочную машину сепаратора СРФ в приемный бункер (переходник). Питающий вибропитатель сортировочной машины обеспечивает дозированную непрерывную разгрузку руды из приемного бункера и подачу ее на раскладчик (13). Раскладчик имеет лотковую конструкцию и формирует поток руды (14) с покусковой подачей ее в зону измерения и отбора в режиме свободного падения. Каждый кусок подвергается сканирующему рентгеновскому облучению (15) (первичное излучение) за счет естественного движения куска в узко щелевой полосе облучения.
Спектр вторичного (отраженного) излучения (16) от каждого куска регистрируется блоком детектирования (17), входящим в состав рентгеновского блока (18), и подвергается автоматической компьютерной обработке, определению аналитического параметра разделительного признака и сравнению полученной величины с заданным пороговым значением (порог сортировки).
Измерительно-управляющая система сепаратора (на основе промышленных ЭВМ) вырабатывает сигнал управления на срабатывание исполнительного механизма (19) на кусок с повышенным или пониженным содержанием ценных компонентов или элементов-примесей. Исполнительный механизм срабатывает, изменяя траекторию падения куска, который направляется в течку отбираемого продукта (20). Остальные куски падают без отклонения траектории в другую течку (21), обычно отбивают куски того продукта (концентрата или хвостов), которого меньше. Причем сила удара куска исполнительным механизмом дозируется пропорционально размерам (массе) куска.
Предлагаемый новый способ повышения эффективности сортировки золотосодержащих руд при рентгенорадиометрической сепарации может быть реализован на различных моделях сепараторов СРФ в лабораторных и промышленных условиях.
В таблицах приведены сравнительные технологические показатели сортировки, полученные при сепарации золотосодержащих руд различных месторождений по известному методу и с применением нового способа, по всем трем предлагаемым вариантам (с разным количеством критериев обогащения).
Все приведенные примеры подтверждают эффективность предлагаемого способа рентгенорадиометрического обогащения золотосодержащих руд по каждому из возможных вариантов.
Выбор оптимального варианта применения предлагаемого способа для золотосодержащих руд каждого конкретного месторождения производится на основании изучения и анализа спектральной информации, полученной на сепараторах СРФ при детектировании вторичного (характеристического) рентгеновского излучения от образцов руды и породы данного месторождения.
Характерные спектры вторичного излучения образцов руды и породы одного из типичных кварц-сульфидных золотосодержащих месторождений приведены на фигурах 3-7.
На фигуре 3 представлен спектр рудного образца, наличие кварца в котором подтверждается малым фотопиком Fe. Sr наблюдается в небольшом количестве, также подтверждая окварцевание. Оба признака усиливают друг друга.
На фигуре 4 представлен спектр рудного образца, сильное окварцевание которого подчеркивает отсутствие Sr. В данном примере Fe нельзя использовать в качестве разделительного признака из-за его большого количества.
На фигуре 5 спектр породного образца месторождения, который характерен всеми тремя разделительными признаками, подтверждающими отсутствие золота: большое содержание Fe (отсутствует кварц), большое содержание Sr (отсутствует окварцевание) и полностью отсутствуют сопутствующие золоту элементы (As, Cu, Zn).
На фигуре 6 спектр рудного образца месторождения, который выделяется в концентрат по обычному разделительному признаку - сопутствующему элементу, в данном случае по Cu и Zn, As отсутствует. В случае использования Fe и Sr в данном примере этот образец был бы отобран в хвосты сепарации.
На фигуре 7 спектр рудного образца, который выделяется в концентрат по обычному разделительному признаку - сопутствующему элементу As, в данном случае Cu и Zn имеют второстепенное значение. Также, как и в предыдущем примере, в случае использования Fe и Sr в данном примере этот образец был бы отобран в хвосты сепарации.
На спектрах, представленных в фигурах четко просматривается работа каждого разделительного признака в отдельности и суммарно, что подтверждает отличие нового способа по приведенной для него формуле изобретения.
Аналогичные рентгеновские спектры от образцов руды и породы характерны для многих золотосодержащих месторождений кварц-сульфидного типа (формации).
Также обоснованность предлагаемого способа
рентгенорадиометрического обогащения подтверждается результатами изучения зависимости содержания золота в руде от содержания железа и стронция. Представленные на фигуре 8 графики, построенные по результатам аналитических испытаний кусков руды крупностью -80+20 мм (в количестве 332 куска), подтверждают обратную зависимость содержания Au от содержания Fe и Sr.