Спеціальні методи збагачення корисних копалин

Сепаратор фотометричний

Спеціальні методи збагачення корисних копалин основані на відмінності корисного компонента і пустої породи за:

• кольором та блиском;
• радіоактивним випромінюванням;
• твердістю;
• пружністю;
• формою зерен;
• коефіцієнтом тертя;
• характером зміни грудок матеріалу при термічному впливі (декрипітація);
• характером переведення компонентів твердих корисних копалин в інші фазові стани (вилуговування);
• за електрокінетичними властивостями поверхні мінералів і породи, їх адгезійними властивостями, ліофільністю, намагнічуваністю та ін.

Загальна характеристика

Спеціальні методи збагачення базуються на використанні різниці у зовнішньому вигляді розділюваних мінералів (колір, блиск, форма зерен), а також на використанні специфічних властивостей деяких мінералів (радіоактивність, здатність до люмінесценції).

Розрізняють такі способи радіометричного збагачення:

– авторадіометричний — базується на використанні випромінювання (головним чином γ-випромінювання) природно радіоактивних хімічних елементів; застосовується при збагаченні уранових руд;

– фотонейтронний — оснований на використанні відмінностей в інтенсивності нейтронного випромінювання, що випускається мінералами, при опроміненні руди γ-променями; застосовується при збагаченні берилієвих руд, так як ядра берилію випускають нейтрони при опроміненні γ-променями;

– люмінесцентний — оснований на використанні відмінностей в інтенсивності люмінесценції мінералів під дією рентгенівського або ультрафіолетового випромінювання. Здатністю до люмінесценції володіють кальцит, шеєліт і інші мінерали; в промисловому масштабі цей процес застосовують при збагаченні алмазів;

– фотометричний — оснований на використанні відмінностей мінералів відбивати, пропускати або заломлювати світло; застосовується для збагачення кварцу, крейди, магнетиту, золотовмісних руд;

– нейтронно-активаційний — оснований на використанні відмінностей в інтенсивності випромінювання радіоактивних ізотопів, що утворюються при опроміненні руди потоком нейтронів; застосовується при сортуванні флюоритових руд;

– гамма-абсорбційний — оснований на використанні відмінностей мінералів в здатності поглинати рентгенівські або γ-промені; застосовується при збагаченні залізних руд;

– нейтронно-абсорбційний — оснований на використанні відмінностей мінералів послаблювати потік нейтронів внаслідок їх захоплення ядрами хімічних елементів; застосовується при збагаченні руд бору.

Основні задачі сортування полягають у наступному:

– виділення чистих мінералів або мінералів, придатних для використання без подальшого збагачення. Дана технологія використовується при вибірці коштовного, напівкоштовного і виробного каміння;

– попередня концентрація цінного компонента. При попередньому збагаченні кондиційних руд метою цієї операції є підвищення продуктивності збагачувальної фабрики і зниження собівартості продукції. При попередньому збагаченні некондиційних руд метою попередньої концентрації є отримання максимального виходу концентрату з мінімально допустимим вмістом цінного компонента;

– розділення корисної копалини на окремі технологічні типи, які відрізняються за властивостями і речовинним складом. Головна мета операції — підвищення селективності розділення;

– отримання крупногрудкових концентратів для хімічної і металургійної переробки;

 — доводка чорнових концентратів, отриманих іншими способами.

Область застосування спеціальних методів збагачення

Потрібно зазначити, що область застосування спеціальних методів збагачення значно менша, ніж традиційних. У більшості випадків спеціальні методи застосовуються в комбінації з гравітаційними, флотаційними, магнітними методами збагачення або один з одним. У таблиці наведено властивості мінералів і методи їх збагачення.

Властивості мінералів і методи збагачення

Властивості мінералів	Методи збагачення	Приклади застосування
1. Колір, блиск, радіоактивне випромінювання	породовибірка, рудорозбірка, радіометричне сортування	ручне збагачення, оптична сепарація
2. Твердість	збагачення за твердістю	вибіркове дроблення
3. Пружність	збагачення за пружністю	збагачення гравію
4. Форма зерен	збагачення за формою	грохочення за формою
5. Коефіцієнт тертя	збагачення за тертям	збагачення азбестових руд
6. Здатність розчинятися в неорганічних сполуках	хімічне вилуговування	збагачення уранових та ін. руд
7. Змочуваність (ліофільність)	селективна масляна агрегація	збагачення тонких гідрофобних мінералів (вугілля, сульфідних руд тощо)
8. Змочуваність (ліофільність)	селективна полімерна флокуляція	збагачення тонкодисперсного вугілля
9. Електрокінетичні властивості поверхні	селективна електролітна коагуляція	збагачення тонкодисперсного вугілля
10. Адгезія та сорбція	концентрація на носіях	адгезійне і сорбційне збагачення золота та алмазів
11. Намагнічуваність	флокуляційна концентрація	збагачення шлаків сталеплавильного виробництвамідний концентрат
12. Властивості взаємодіяти з бактеріями або їх метаболітами	бактеріальне вилуговування	збагачення руд різних металів

Класифікація спеціальних методів збагачення

Спеціальні методи можна класифікувати на такі види:

• сортування;
• збагачення з використанням ефектів взаємодії зерен компонентів, що розділяються, з робочою поверхнею сепаратора;
• збагачення з використанням ефектів взаємодії зерен компонентів, що розділяються, між собою;
• збагачення на основі селективно направленої зміни розмірів зерен компонентів корисної копалини;
• збагачення з використанням вибіркового характеру фазових переходів компонентів корисної копалини (комбіновані методи збагачення);
• збагачення на основі різних поверхневих властивостей компонентів, що розділяються.

Див. також

• Спеціальні методи дроблення
• Методи збагачення корисних копалин
• Термоадгезійний метод збагачення
• Масляна агломерація
• Флокуляційна концентрація
• Адгезійне збагачення золота ‎
• Вилуговування
• Фотонейтронний метод збагачення
• Електричне збагачення корисних копалин
• Сорбційне збагачення золота
• Відтирання корисних копалин

Література

• Самилін В., Білецький В. Спеціальні методи збагачення корисних копалин (курс лекцій). — Донецьк: Східний видавничий дім, 2003. — 116 с. [1]
• В. В. Кармазин. Магнитные, электрические и специальные методы обогащения полезных ископаемых. — М. — 2002.
• Б. Н. Кравец. Специальные и комбинированные методы обогащения. М. — 1986.
• Білецький В. С. Наукова школа «Спеціальні методи збагачення, зневоднення і грудкування тонко- і дрібнодисперсного вугілля»/ Вісті Донецького гірничого інституту. № 30 (1) 2012. С. 363—374.
• Білецький В. С., Олійник Т. А., Смирнов В. О., Скляр Л. В. Основи техніки та технології збагачення корисних копалин: навчальний посібник. — К.: Ліра-К 2020. — 634 с. [Архівовано 13 лютого 2022 у Wayback Machine.]