1.5.3. Фотометрический метод

Фотометрический метод основан на использовании различий в свойстве минералов отражать, пропускать или преломлять свет.

При сепарации по отражению света используют ту часть оптического спектра, в которой наблюдаются наибольшие различия в отражательной способности разделяемых минералов.

Поскольку при фотометрической сепарации требуется разделять не только мономинеральные куски, но и агрегаты полезных и сопутствующих минералов, то оптические системы сепараторов нередко конструируют с применением сканирующих устройств, так что свет поступает на датчик не сразу со всей поверхности куска руды, а последовательно с отдельных ее участков.

Источником света служат как обычные лампы накаливания с вольфрамовой нитью, так и лампы с большим световым потоком (иодо-кварцевые). Кроме того, в последние годы стали использоваться гелий-неоновые лазеры, преимущество которых - в возможности создания мощного пучка света малого диаметра (до нескольких миллиметров). Это дает возможность дифферинциированного облучения поверхности куска. В качестве детекторов отраженного кусками руды света применяются фотоумножители.

Существуют различные модификации фотометрических сепараторов. В настоящее время для обработки неметаллических полезных ископаемых широко используются сепараторы английской фирмы «Гансонс Сортекс Лимитед», UltraSort (Австралия), Хрусталь, Сапфир, ФСЭ-10 (Россия), OptoSort производства компании AIS Sommer (Германия).

В фотометрических сепараторах фирмы «Сортекс» интенсивность отраженного света измеряется в условиях свободного падения кусков полезного ископаемого. В качестве сортирующего механизма используются пневматические клапаны, скорость срабатывания которых тем больше, чем мельче обрабатываемый класс.

На рис. 1.17 представлена принципиальная схема работы фотометрического сепаратора.

Рис. 1.17. Схема фотометрического сепаратора:

1 – бункер питания; 2 – вибрационный питатель; 3 – желобчатый ленточный конвейер; 4 – оптическая камера; 5 – узел облучения; 6 – узел регистрации импульсов; 7 – фоновая пластина; 8 – пневматический клапан; 9 – сборники продуктов

Руда из бункера (1) с помощью вибрационного питателя (2) подаётся на желобчатый ленточный конвейер (3), где куски руды распологаются цепочкой через определённые промежутки. Разгружаясь с ленточного конвейера, куски руды пролетают в свободном падении через оптическую камеру (4) с облучателями (5). Как только в оптическую камеру попадает кусок руды, отражательная способность которого отличается от фона (7), из датчика (6) поступает электрический импульс в электронно-измерительный блок. Если интенсивность импульса будет превышать некоторую заданную величину, срабатывает пневматический клапан (8) и поток сжатого воздуха изменяет траекторию движения этого куска руды.

В новом поколении полихромных фотометрических сепараторов, в частности сепараторы OptoSort производства компании AIS Sommer и сепараторы MikroSort компании Mogensen, измерение оптических и геометрических параметров объекта осуществляется цифровой строчной широкополосной камерой (ПЗС-матрицей). Критерием распознавания материала служат характеристики на основе цветностной модели RGB, которая позволяет различать до 16,77 млн. цветов. Кроме того, возможен учет 8-ми оптических и геометрических признаков разделения с логическими функциями «и», «или», «не». Минимальная площадь обзора для таких сепараторов составляет 0,3х0,3мм. Подача кусков осуществляется монослоем, коэффициент загрузки транспортирующего устройства 0,3−0,4.

Кроме того, высокая эффективность работы сепараторов обусловлена большим количеством воздушных клапанов (в зависимости от ширины ленты – от 96 до 224), что позволяет более точно выбивать выбранный материал. Синхронизация электронной системы сепаратора с персональным компьютером позволяет производить его быструю настройку, а также открывает возможность непрерывного контроля процесса сепарации с определением качественно-количественных показателей продуктов сепарации за любой отрезок времени.

Сепараторы OptoSort выпускаются в нескольких модификациях, отличающихся по способу подачи материла в зону измерения (ленточный конвейер, вибропитатель), по ширине подающего органа и измерительной камеры (300, 600, 1200, 1800 мм).

Промышленные модели полихромных фотометрических сепараторов позволяют перерабатывать руду в диапазоне крупности от 300 до 0,5 мм при производительности более 200 т/ч (на классах крупности +150 мм).

Фотометрическая сепарация применима к самым разнообразным полезным ископаемым. Особенно распространена она для обработки неметаллических полезных ископаемых; хорошие результаты получают при фотометрической сепарации золотосодержащих руд.

При обогащении золотосодержащих руд месторождения Сухой Лог полихромным фотометрическим методом сепарации в качестве разделительного признака использовались дифференциальные цветностные характеристики минерала-индикатора золота (пирита) [11]. Сепарация проводилась по узким классам крупности от 5 мм до 100 мм (рис. 1.18). Применение полихромных фотометрических сепараторов позволяет на рядовых рудах получить отвальные хвосты с содержанием Au менее 0,42 г/т, выход которых составляет до 46%, потери Au с хвостами не превышают 6%; на убогих рудах выделить концентрат с содержанием до 1,5 г/т при выходе 33% и извлечении 77%.

Таким образом, предварительное обогащение золотосодержащих руд фотометрической сепарацией обеспечивает получение отвальных хвостов и повышение качества продукта, поступающего на дальнейшую переработку.

Рис. 1.18. Схема фотометрической сепарации золотосодержащих руд

Фотометрическая сепарация фосфоритовой руды Белкинского месторождения на фотометрическом сепараторе «Сортекс-711» позволила из бедной руды выделить до 40 % фракции, обедненной по полезному компоненту (P2O5 = 1,4–1,8 %). При этом качество руды повысилось в 1,5 раза при извлечении P2O5 – 82 %.

Установлена возможность разделения крупных кусков фосфоритовой руды Каратау фотометрическим методом. В табл. 1.8 представлены показатели фотометрической сепарации фосфоритов Обладжанского месторождения.

Таблица 1.8. Результаты фотометрической сепарации фосфоритов

Как видно из табл. 1.8, фотометрическая сепарация фосфоритов даёт возможность получить высокачественный концентрат, содержащий 36,7% P2O5 при извлечении его 77 %.

Дообогащение промпродукта сепарации способсвует повышению извлечения P2O5 в концентрат. Применение обжига с последующим гашением для его обогащения позволяет получить из него концентрат с содержанием 35% P2O5 при извлечении 93,2 % от операции, в результате чего извлечение в общий концентрат увеличивается на 11,4 % от исходной руды.

На рис. 1.19 представлена схема обогащения фосфоритов Обладжанского месторождения.

Рис.

Исследования обогатимости сильвиновых руд Верхнекамского и

Старобинского месторождений фотометрическим методом показали возможность выделения из рядовой руды в крупнокусковом виде (+5 мм) до 40 % (55 % от продукта, отправляемого на сортировку) галитовых отходов с содержанием хлористого калия от 3 до 10 %. При этом в хвосты извлекается до 80 % нерастворимого остатка, а содержание хлористого калия в обогащенном продукте повышается до 40 %. При использовании двух- и трехоперационной сортировки возможно выделение хлористого калия до 85 % и светлой разновидности каменной соли с содержанием хлористого натрия до 96 %.

Интересный способ обогащения для получения кварца особой чистоты (99,999%) разработали сотрудники института Механобр. При стандартных способах обогащения получаются концентраты, содержащие не только зерна чистого кварца, но и кварца, содержащего различные примеси. Если на такой кварц воздействовать гамма-излучением то он окрасится, причем цвет окраски зависит от характера примеси (алюминий – дымчатый цвет, железо – аметистовый, титан – розовый). После облучения кварц направляют на фотометрическое обогащение, и окрашенные зерна отделяют.