Визначення і загальна характеристика

До спеціальних зараховують методи збагачення, які не охоплені гравітаційними, флотаційними, магнітними та електричними методами. Спеціальні методи збагачення базуються на використанні відмінностей у зовнішньому вигляді поділюваних мінералів (колір, блиск, форма зерен), а також на використанні специфічних властивостей деяких мінералів (радіоактивність, здатність до люмінесценції, адґезійна здатність тощо).

Велику групу складають процеси автоматизованого сортування грудок вихідного матеріалу за допомогою електромагнітного проміння в широкому діапазоні спектра – від інфрачервоних хвиль, видимого світла, до ультрафіолетових, рентгенівських і γ-променів, а також із застосуванням β- та нейтронного випромінювання. Іншу велику групу спеціальних методів складають процеси, основані на відмінностях у поверхневих властивостях мінералів – як фізичних (шорсткість, коефіціент тертя тощо), так і фізико-хімічних (дзета-потенціал, адґезійна та реакційна здатність і т.ін.). Ще одна група спеціальних методів пов'язана з формою зерен матеріалу та їх пружними та міцнісними властивостями. При цьому дві останні групи мають спільним те, що, як правило, для релізації процесів застосовуються особливі робочі поверхні. Хімічне і біохімічне збагачення та розчинення складають ще одну групу спеціальних методів збагачення.

Діалектика розвитку технічних рішень у практично будь-яких галузях така, що спершу навіть дуже перспективне рішення, ідея проходять апробацію у одиничному, вузькому масштабі і є по суті на першому етапі спеціальним методом (технологією) того чи іншого процесу. Згодом, в залежності від затребування практикою винайденого рішення, тривалості і масштабів його використання, технологічності та інших характеристик, воно переходить у розряд традиційних або залишається спеціальним (тобто вузько спеціалізованим, таким, що має особливе призначення). Так, адґезійні методи збагачення золота з’явилися, імовірно, раніше або одночасно з гравітаційними, але вони й до сьогодні залишилися спеціальними, а другі (гравітаційні) отримали широке застосування, розвинулися і є вже давно традиційними.

Сфера застосування спеціальних методів – збагачення уранових руд, алмазів, азбестових та інших руд зі спеціальними властивостями, а також руд рідкісних і благородних металів, вольфраму, нікелю, міді, заліза, гравію, вугілля, сульфідних руд та ін.

Розглянемо деякі найбільш поширені спеціальні методи збагачення корисних копалин.

Радіометрична сепарація

Радіометрична сепарація – механізований і автоматизований спосіб сортування мінералів з використанням їх відмінностей в природній або наведеній радіоактивності. Відомо близько двадцяти методів радіометричної сепарації. Близько десяти застосовуються у промисловості. До радіометричної сепарації відносять: радіометричні методи (авторадіометричні); гамма-методи (метод розсіяного гамма-випромінювання, або гамма-гамма-метод, гамма-електронний метод, або емісійний; гамма-нейтронний метод, або фотонейтронний; метод ядерного гамма-резонансу, а також рентгенорадіометричний метод), що базується на взаємодії гамма- або рентгенівських квантів з атомами елементів, що входять до складу гірських порід і руд. Радіометричну сепарацію використовують для попереднього збагачування і в довідних операціях по збагачуванню руд чорних металів, алмазних та інших неметалевих корисних копалин.

Розрізняють такі основні типи радіометричних сепараторів:

– авторадіометричний – базується на використанні випромінювань (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, тому що 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; застосовуються для збагачення кварцу, крейди, магнетиту, золотовмісних руд;

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

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

– нейтронно-абсорбційний – оснований на використанні відмінностей мінералів у здатності ослабляти потік нейтронів внаслідок їх захоплення ядрами хімічних елементів; застосовуються при збагаченні руд бору.

Радіометричні сепаратори обробляють матеріал крупністю від 250 до 0,5 мм. На рис. 3.66 наведена схема одного з найбільш поширених – стрічкового радіометричного сепаратора з розділовим механізмом шиберного типу. Сепаратор складається з стрічкового конвеєра 1, датчика 2, екрана 3, шибера 4, електромагніту 5 і радіометра 6.

Вихідна руда подається на стрічковій конвеєр і моношаром переміщується до розділового шибера. Інтенсивність γ-випромінювання грудок руди реєструється датчиком радіометра, що розташовується у кінцевому барабані конвеєра. При підвищеній інтенсивності γ-випромінювання грудок руди радіометр через контакти К реле Ре подає струм на обмотку електромагніту. Осердя електромагніту втягується і за допомогою важеля повертає шибер так, щоб був відкритий збірник для концентрату. Пуста порода з низькою інтенсивністю γ-випромінювання направляється у збірник відходів, який у звичайному стані відкритий.

Перед збагаченням матеріал класифікується на вузькі класи, кожний клас збагачується окремо. Перевагою процесу радіометричної сепарації є висока селективність розділення.