7.2.2 Методы определения естественной радиоактивности пород, содержащих радиоактивные элементы
Радиоактивность горных пород и руд в основном обусловлена содержанием в них элементов урано-радиевого ряда, ториевого ряда и калия, распад которых сопровождается γ -излучением.
Метод находит широкое применение на всех стадиях горнотехнологического цикла переработки радиоактивных руд.
Объектами применения методов обогащения полезных ископаемых, основанных на естественной радиоактивности руд, являются месторождения редкоземельных элементов, таких, как тантал, ниобий, иттрий, церий, лантаноиды, минералы которых, как правило, содержат торий, а также месторождения, в рудах которых наблюдается тесная корреляционная связь между полезным компонентом и радиоактивной примесью. К числу последних, например, относятся золото-урановые месторождения.
В связи с тем, что содержание радиоактивных элементов в различных комплексах горных пород существенно различается, изучение естественной радиоактивности пород используется при каротаже скважин для оценки их обогатимости.
7.2.3 Люминесцентный метод
Люминесцентный метод разделения руд, используемый при их обогащении характеризуется шестью признаками разделения [14]:
• амплитудно-интегральный - регистрируется интегральная интенсивность люминесценции во всем спектральном диапазоне. Этот признак разделения может быть использован, например, при разделении апатитовых руд, т.к. при облучении рентгеновским излучением смеси полезных (апатит) и сопутствующих (нефелин, содалит, титаномагнет, сфен и др.) минералов свечение возникает только у минералов апатита;
• амплитудно-спектральный - регистрируется интенсивность люминесценции минералов в заданной части спектрального диапазона;
• амплитудно-временной по разгоранию люминесценции - регистрация интенсивности люминесценции осуществляется в процессе ее разгорания;
• амплитудно-временной по затуханию люминесценции - регистрация интенсивности люминесценции осуществляется в процессе ее затухания;
• амплитудно-спектрально-временной, - регистрация интенсивности люминесценции осуществляется в процессе ее затухания, причем в заданном спектральном диапазоне;
• амплитудно-временной со стимуляцией люминесценции - главным критерием этого признака является создание условий, при которых происходит стимуляция люминесценции либо полезного, либо сопутствующего минералов. Воздействие на минерал в процессе затухания его люминесценции дополнительным излучением с энергией по величине равной энергии освобождения электронов из ловушки (энергия активации), приводит к тому, что скачком увеличивается вероятность их высвобождения из электронных ловушек, тем самым повышается концентрация свободных электронов в зоне проводимости. При этом резко возрастет вероятность их рекомбинации с ионизованными центрами люминесценции. Такая ситуация приводит к вспышке свечения, а процесс затухания люминесценции ускоряется.
7.2.4 Фотометрические методы
При облучении образца горной массы световым потоком видимого диапазона Ф0 можно наблюдать, как этот поток распределяется на границе раздела сред воздух - горная порода и в самом образце. Математически этот процесс можно записать в виде
(7.1)
где Фr,Фσ,Фμ,Фt - лучистые потока соответственно отраженный, рассеянный, поглощенный и прошедший через образец горной породы. Если разделить уравнение (7.1) на Ф0, то получим уравнение
где r, σ, μ, t - коэффициенты соответственно отражения, рассеяния, поглощения и пропускания.
Эти коэффициенты являются основными характеристиками компонентов минерального сырья. Различие разделяемых компонент минерального сырья по основным оптическим характеристикам: коэффициентам отражения, пропускания, рассеяния, цвету, - позволяет использовать фотометрический метод для радиометрического обогащения (покусковой сепарации или мелкопорционной сортировки).
Цвет минерального сырья в свою очередь определяется законами отражения, поглощения, пропускания, свойствами вещества и спектральным составом источника света. Коэффициент отражения содержит информацию о поверхностных свойствах разделяемой компоненты, а коэффициенты пропускания и рассеяния - о ее объемных свойствах.
При фотометрическом разделении рудной массы часто используют различие минеральных агрегатов по их яркостному контрасту. Для этого применяют метод, в котором сравнивают яркостный контраст образца В0 и выбранного фона Вф* по величине, определяемой уравнением [120]
(7.2)
делается вывод, относится ли данный образец к руде или к породе. Если яркостный контраст фоновой пластины подбирается таким образом, что его значение соответствует яркостному контрасту минерального агрегата с минимально значимым содержанием полезного компонента, то в этом случае величина К в уравнении (7.2) будет называться пороговой контрастностью. Все образцы, значение яркостного контраста которых превышаю величину пороговой контрастности К, будут относиться к руде, в противном случае - к породе.
Необходимо отметить, что коэффициент отражения различных типов горных пород изменяется по длинам волн. Таким образом, для разделения минерального сырья можно использовать разницу в коэффициентах отражения на выбранной длине (или диапазоне длин) волн.