[科普中國(guó)]-放射性選礦

國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r國(guó)內(nèi)發(fā)展?fàn)顩r

我國(guó)從60年代初開始先后建成3個(gè)放射性選礦廠。第1個(gè)放射分選廠是根據(jù)原蘇聯(lián)提供的工藝流程設(shè)計(jì)的,放射分選機(jī)也是從原蘇聯(lián)引進(jìn)的。與此同時(shí)，我國(guó)開始了自己的放射分選研究，先后研制出幾種型號(hào)的放射分選機(jī),以后的第2、第3個(gè)放射分選廠就是根據(jù)我國(guó)自己提供的工藝流程設(shè)計(jì)、建造的,且應(yīng)用了自己制造的放射分選機(jī),在鈾礦冶中取得了一定的經(jīng)濟(jì)效益。但因所用放射性選礦機(jī)性能不夠先進(jìn),放射性選礦的優(yōu)越性沒有充分得以發(fā)揮。

1986年我國(guó)研制成功1臺(tái)用微型電子計(jì)算機(jī)控制、技術(shù)水平較先進(jìn)的5421-Ⅰ型放射性選礦機(jī)，但該機(jī)處理粒級(jí)范圍窄(75～50mm)，處理量也不大(10 t/h)，不能滿足生產(chǎn)的需要。

1993年我國(guó)又成功地研制出5421-Ⅱ型系列放射性選礦機(jī)，包括1臺(tái)60～25mm粒級(jí)選礦機(jī)和1臺(tái)150～60mm粒級(jí)選礦機(jī)，2臺(tái)選礦機(jī)配套的處理能力可以滿足年處理量10萬(wàn)t的礦山選礦的需要。

1995年利用5421-Ⅱ型系列選礦機(jī)成功地對(duì)撫州鈾礦放選廠進(jìn)行了技術(shù)改造，取得了預(yù)期的效果，從而將我國(guó)的放射性選礦事業(yè)提高到新的水平。

國(guó)外發(fā)展?fàn)顩r國(guó)際上自加拿大40年代研制出第一臺(tái)放射性選礦機(jī)以來，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，各國(guó)研制出的放射性選礦機(jī)約有20多種型號(hào)2。

70年代末期由RTZ礦石選礦機(jī)公司研制出的多槽116道、高靈敏度、高處理量、低能耗、高度自動(dòng)化、且由信息處理機(jī)控制的M17型放射性選礦機(jī)最為先進(jìn)，其水平居世界領(lǐng)先地位。由于M17型放射性分選機(jī)有這些特點(diǎn),因而它的出現(xiàn)受到很多國(guó)家的重視。M17型選礦機(jī)在各國(guó)礦山己安裝使用23臺(tái)，對(duì)放射性選礦有很大的推動(dòng)。

80年代，世界鈾生產(chǎn)持續(xù)下降，鈾工業(yè)的不景氣對(duì)放射性選礦的進(jìn)展也有很大的影響，未見西方國(guó)家有新型號(hào)放射分選機(jī)問世的報(bào)道，M17型放射性選機(jī)一直占領(lǐng)著放射性選礦的市場(chǎng)。

近年來俄羅斯研制了一種C-50型的新型放射性分選機(jī)其主要特點(diǎn)是將篩分、洗礦、分選結(jié)合為一體，簡(jiǎn)化了流程，減少了中間環(huán)節(jié)和輔助設(shè)備。

工作原理利用鈾、釷等礦石的天然放射性對(duì)它們進(jìn)行分選的特殊選礦方法。放射性礦石中鈾(釷)不受外界干擾可自發(fā)的衰變，從原子核內(nèi)放射出的α、β、γ三種射線都具有穿透物質(zhì)的能力，γ射線的射程最大，可達(dá)100～200m。放射性選礦就是根據(jù)礦石放射的γ射線的強(qiáng)弱差異，將其分選的3。放射性選礦在采出礦石的自然粒度下進(jìn)行，效果明顯，揀選的粒度范圍是300～15mm。放射性選礦除應(yīng)用于鈾礦石的分選外，還可利用放射性元素鈾與金有著良好的伴生關(guān)系這一特點(diǎn)，將鈾作為示蹤元素進(jìn)行金鈾礦石分選，當(dāng)?shù)V石中的U3O8低到0.005%時(shí)也能得到較好的分選效果。該法在南非許多金礦山獲得應(yīng)用。在放射性揀選機(jī)中，檢測(cè)γ射線的接收器件有閃爍計(jì)數(shù)器、電離室、正比計(jì)數(shù)管、蓋革 - 彌勒計(jì)數(shù)管等。實(shí)際應(yīng)用較多的是閃爍體探測(cè)γ射線。它與光電倍增管配置在一起構(gòu)成了閃爍計(jì)數(shù)探頭。在揀選機(jī)中整個(gè)探頭是一個(gè)密閉的暗盒。當(dāng)γ射線穿過薄擋板進(jìn)入閃爍體時(shí)，閃爍體中的原子受激發(fā)產(chǎn)生熒光，熒光被光電倍增管的光電陰極接收，轉(zhuǎn)換成電的信號(hào)，信號(hào)的大小與γ射線劑量的強(qiáng)弱有關(guān)。探頭中的閃爍體種類很多，應(yīng)用最多的是無(wú)機(jī)閃爍體碘化鈉NaI(Tl)晶體。晶體中混有少量的Tl做為激活劑。常用的碘化鈉晶體是一種具有很大的光能輸出的閃爍體，對(duì)探測(cè)γ射線最有效。

經(jīng)過破碎、篩分、洗礦和分級(jí)后的礦石,進(jìn)入各自級(jí)別的選礦機(jī)礦倉(cāng)，礦石通過料倉(cāng)、斜料斗、閘門及兩級(jí)給料機(jī)，給出線性首尾相接的物料流，進(jìn)入給料皮帶機(jī)，從給料皮帶機(jī)機(jī)頭拋出,通過自由落體加速,剛好與主機(jī)皮帶速度同步。由于主機(jī)皮帶速度是給料皮帶速度的3. 2倍，因而在給料皮帶上首尾相接的礦石流再落到主機(jī)皮帶上后便拉開了相互間的距離。拉開了間距的礦石,被逐塊運(yùn)進(jìn)放射性探測(cè)區(qū)時(shí)，皮帶下面由碘化鈉(NaI)晶體和光電倍增管等組成的γ射線探測(cè)器便對(duì)礦塊的放射性活度進(jìn)行測(cè)量,并由對(duì)應(yīng)的計(jì)數(shù)器以脈沖計(jì)數(shù)方式分別記錄。微型計(jì)算機(jī)每0. 5ms采集一次脈沖數(shù)，并有序地存放在存儲(chǔ)器中,這種數(shù)據(jù)采集方式使γ探測(cè)器能以接力探測(cè)方式工作4。礦石繼續(xù)行進(jìn)到離開主機(jī)皮帶終端位置時(shí),通過自由落體經(jīng)過由CCD線陣固體攝像機(jī)組成的光電探測(cè)器,即可測(cè)量出礦塊的投影面積、在皮帶上的橫向位置及其到達(dá)與離開光電探測(cè)區(qū)的時(shí)間等信息，并同樣以0. 5ms的周期由微機(jī)采集。當(dāng)?shù)V塊離開光電探測(cè)區(qū),微機(jī)便立即依據(jù)存儲(chǔ)于內(nèi)存中的數(shù)理統(tǒng)計(jì)回歸方程，有序地將采集的信息進(jìn)行計(jì)算,在計(jì)算礦塊的質(zhì)量和鈾質(zhì)量分?jǐn)?shù)時(shí)考慮了礦塊的形狀和自吸收的影響,修正了由于礦塊偏離探測(cè)中心而降低的γ計(jì)數(shù)，因而使測(cè)得的礦塊鈾質(zhì)量分?jǐn)?shù)值有較高的精度。微機(jī)將測(cè)出的礦塊鈾質(zhì)量分?jǐn)?shù)與預(yù)先設(shè)置的分界質(zhì)量分?jǐn)?shù)相比較，低于設(shè)定值的判為尾礦，高于或等于設(shè)定值的判為精礦。每當(dāng)判定一塊精礦時(shí)微機(jī)就發(fā)出一個(gè)開閥信號(hào),通過驅(qū)動(dòng)器使對(duì)應(yīng)該礦塊所在橫向位置上的電磁閥定時(shí)定位地打開，高壓氣流將該礦塊吹離其自然下落的軌跡,落入精礦槽中,達(dá)到精礦與尾礦分離的目的。

放射性選礦機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)我國(guó)研制的 5421-Ⅱ型放射性選礦機(jī)5主要技術(shù)參數(shù)

粒級(jí)范圍/mm 60～25 150～60

主機(jī)皮帶速度/(m·s-1) 3. 7 3. 7

礦塊平均質(zhì)量/g 95 1000

每槽道礦塊數(shù)/(塊·s-1) 21 7

礦塊間中心距/mm ≥130 ≥300

探測(cè)區(qū)寬度/mm 130 160

每克鈾靜態(tài)探測(cè)效率/(脈沖·s-1) 4600～7700 2700～4 600

本底范圍/(脈沖·s-1) 60～120 120～200

槽道數(shù)/個(gè) 4 2

探頭個(gè)數(shù)(每槽道) /個(gè) 8 2

電磁閥個(gè)數(shù)(每槽道) /個(gè) 8 16

通道寬度/mm 150 360

放射性選礦機(jī)采用的關(guān)鍵技術(shù)1)采用多級(jí)給料及給料自動(dòng)控制技術(shù)，在較大的處理量時(shí)有較好的給料均勻性。給料合格率≥80%,給料自控采用無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)5。

2)采用多探頭接力式γ探測(cè)，提高了選礦靈敏度及處理量。

3)采用固體攝像技術(shù)，提高了礦塊質(zhì)量測(cè)量精度及部件使用壽命。

4)采用數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)回歸分析及數(shù)字計(jì)算技術(shù)，可以在計(jì)算鈾質(zhì)量分?jǐn)?shù)時(shí)對(duì)礦塊的自吸收、探測(cè)效率及軌跡跑偏等進(jìn)行修正，使在按鈾質(zhì)量分?jǐn)?shù)選礦時(shí)有較高的精度。

5)采用靈敏度高、壽命長(zhǎng)的電磁閥組進(jìn)行多閥定時(shí)、定位驅(qū)動(dòng)分離精、尾礦，可降低能耗和噪聲。閥最高執(zhí)行次數(shù)為>150次/s。

6)采用多微處理機(jī)系統(tǒng)具有并行處理能力，在選礦時(shí)，有多種自動(dòng)檢測(cè)、顯示、報(bào)警、數(shù)據(jù)處理及報(bào)表輸出功能。

選礦類型1、鈾礦石

澳大利亞的瑪麗凱思林鈾礦的放射分選廠，應(yīng)用兩臺(tái)M17 型放射性選礦機(jī)，處理礦石粒度為40 -1 50 毫米，處理能力為70 噸/小時(shí)。大于150 毫米的礦石用z 型分選機(jī)， 處理能力為20 噸/ 小時(shí)。該廠安裝M17 型分選機(jī)后, 沒有擴(kuò)建原有廠房， 卻增加了鈾的產(chǎn)量, 分選效果非常明顯2。

2、金-鈾礦石

南非某些金礦中，金與鈾緊密伴生，, 可根據(jù)鈾發(fā)射的射線來選金。進(jìn)入分選機(jī)的原礦被分成含金-鈾的精礦和廢棄尾礦。精礦進(jìn)行下一步加工提取金和鈾。例如，瓦爾里夫金礦采用4 臺(tái)RM161型放射性選礦機(jī)， 處理礦石, 當(dāng)平均礦塊重量為75 克時(shí),處理能力達(dá)41 噸/小時(shí)。每道有12 個(gè)閃爍晶體探頭，增加測(cè)量時(shí)間， 提高探測(cè)效率和選礦靈敏度。分選機(jī)測(cè)量礦塊體積的光電系統(tǒng)采用了攝象器, 控制部分使用了微處理機(jī), 使分選機(jī)性能大為改善2。

3、廢石堆中鈾礦石

加拿大礦石分選機(jī)公司采用M17 型分選機(jī)， 裝配成一套包括破碎篩分、分選設(shè)備、動(dòng)力設(shè)備、控制設(shè)備、空壓機(jī)、精礦和尾礦運(yùn)輸機(jī)等7 部分組成的移動(dòng)式分選廠。用它分選加拿大鈾城廢石堆的鈾礦石效果很好。

1982年投產(chǎn)的南非哈德畢斯特方丹金-鈾礦采礦公司，也采用M17 型放射性選礦機(jī)，從以前的手選廢石堆和地下開采的廢石中選出有用的礦石， 分選的礦石粒度可為1 25-65毫米或65-25 毫米。

4、細(xì)粒及粉狀鈾礦石

M18 型份式選礦機(jī)最初用于分選北美和澳大利亞某些地方的易碎鈾礦石, 也可分選小于25 毫米的粉礦。礦石在運(yùn)動(dòng)的皮帶上鋪成均勻的一層,閃爍探測(cè)器按區(qū)段測(cè)其放射性強(qiáng)度， 最后分成精礦和尾礦。處理能力可達(dá)2 0 噸/ 小時(shí)。

5、非天然放射性礦石

某些礦石經(jīng)γ射線、中子流、X 射線等照射后，礦物和脈石反應(yīng)不同，可據(jù)此分選礦石。分選方法有射線吸收法、射線散射法、中子活化法等。目前，許多國(guó)家都在開展這方面的研究和應(yīng)用。工業(yè)試驗(yàn)證明， 這種方法對(duì)金、錫、鎢、披、艷、鈕-妮、銅-鎳礦石和金剛石等有良好的選別效果， 通過分選可把入選塊礦石( 200-25 毫米) 的45 -81 %直接作為尾礦廢棄。因此， 這種技術(shù)如得到廣泛應(yīng)用，則經(jīng)濟(jì)效益會(huì)非?？捎^。