1. Технологические задачи, решаемые с помощью радиометрических методов.

Первоначальное применение радиометрических методов в горном деле ограничивалось решением только одной технологической задачи – предварительная концентрация (в дальнейшем предконцентрация) полезных компонентов путем выделения из добытой горной массы перед последующими процессами дробления и измельчения пустых пород. До сих пор эта задача является одной из важнейших. Уровень развития техники и технологии позволяет значительно расширить возможности применения радиометрических методов. С их помощью можно решать различные технологические задачи.

Технологические задачи горно-перерабатывающего производства и их решение с помощью радиометрических методов

К основным технологическим задачам горно-перерабатывающего производства, которые можно быть решать с помощью радиометрических методов, относятся:

Определение содержания полезных компонентов по результатам скважного опробования в процессе эксплуатационной разведки. Решение этой технологической задачи способствует уточнению контуров рудного тела, а полученные результаты являются достаточным основанием к реализации возможности корректировки технологии рационального отделения рудной части от массива;

Определение содержания полезных компонентов по результатам опробования добытой руды. С помощью решения такой технологической задачи можно реализовать оперативное управление последующими технологическими процессами;

Предконцентрация полезных компонентов. Реализация данного процесса способствует решению технологической задачи, направленной на повышение и стабилизацию качества питания процессов глубокого обогащения путем выделения из добытой горной массы перед процессами дробления и измельчения пустых пород;

Разделение полезного ископаемого на технологические сорта. Получение товарных концентратов. Необходимость в реализации данной задачи возникает в тех случаях, когда промышленность нуждается в крупнокусковых концентратах, направляемых непосредственно в пирометаллургические процессы: доменный, мартеновский и конвертерный.

Доводка концентратов других технологических процессов. Решение такой технологической задачи необходимо, когда концентраты содержат минералы, трудноразделимые другими обогатительными методами.

2.Классификация радиометрических методов

Важную роль в решении актуальной проблемы создания экономически целесообразных и экологически сбалансированных горных технологий могут сыграть радиометрические методы опробования и разделения минерального сырья [2-4,7,9]. На протяжении последних десятилетий в нашей стране и за рубежом проведены исследования и разработаны методы радиометрического опробования и разделения полезных ископаемых, апробированные на рудах большого количества месторождений минерального сырья.

Однако четкая систематизация и классификация радиометрических методов для применения их на всех стадиях горно-технологического цикла отсутствует. Терминология этих методов, применяемых для опробования в массиве, существенно отличается при использовании последних в процессах переработки полезных ископаемых. При опробовании руд в естественном залегании, при каротаже разведочных и буровзрывных скважин, опробовании в забое, под радиометрическим опробованием понимают лишь опробование минерального сырья, обладающего естественной радиоактивностью. Все методы, основанные на исследовании вторичных излучений, вызванных в полезном ископаемом при воздействии на него первичным ионизирующим излучением, принято называть ядерно-физическими или ядерно-геофизическими, а все остальные методы, основанные на эффектах взаимодействия более длинноволнового электромагнитного излучения с горными породами, относят к общим геофизическим [1-4, 9-11]. Такой же терминологии придерживался А.П.Татарников [10], объединив все радиометрические методы обогащения минерального сырья под общим названием “ядерно-физические методы сепарации”.

Эта терминология неправомерна, т.к. согласно строгому определению в физике, ядерно-физическими можно называть те процессы взаимодействия, при которых происходят ядерные реакции, в том числе и процесс радиоактивного распада. Поэтому к ядерно-физическим можно отнести только следующие методы опробования и разделения минерального сырья: нейтронные методы и метод определения естественной радиоактивности. Практическая реализация этих методов заключается в регистрации различных видов излучений, возникающих при взаимодействии ядерных и электромагнитных излучений с веществом. Поэтому методы, объединенные под общим названием “ядерно-физические”, логично отнести к радиометрическим, поскольку сам термин “радиометрия” означает «измеряю излучение».

Согласно терминологии В.А.Мокроусова и В.А.Лилеева [2], под радиометрическими методами обогащения полезных ископаемых понимают все физические методы, основанные на взаимодействии любого вида излучений с веществом горных пород. Эта терминология объединяет все внешне разнообразные процессы радиометрического разделения полезных ископаемых по общему свойству, связанному с механизмами взаимодействия излучений корпускулярно-волновой природы с веществом. Ее следует принять для всех физических методов опробования и разделения минерального сырья, основанных на взаимодействии любого вида излучения (электромагнитного, ядерного) с веществом горных пород и руд, при использовании их на всех стадиях горно-технологического цикла.

Вариант классификации методов разделения руд, предложенный А.П.Татарниковым [10], одна из первых попыток ее разработки, и естественно, является неполной, поскольку включает в себя лишь часть радиометрических методов. Кроме того, в этой классификации нет указаний на область применения методов, что снижает ее практическую значимость. Однако, как оговорено автором, предложенная им классификация требует дальнейшего совершенствования.

Наиболее полная классификация радиометрических методов обогащения нерадиоактивных руд предложена В.А.Мокроусовым и В.А.Лилеевым [2]. В ней дан единый подход к рассмотрению методов обогащения, основанных на использовании взаимодействия различных видов первичного излучения с веществом, для осуществления которых используется измерение интенсивности или плотности потока вторичных излучений. Все методы радиометрического обогащения разбиты на восемь групп, отличающихся длиной волны или видом первичного излучения.

Несмотря на достоинства этой классификации, в некоторых случаях разбиение методов на группы представляется необоснованным (искусственным). Например, рентгенорадиометрический (рентгенофлуоресцентный) метод в зависимости от излучения, возбуждающего характеристическое излучение (гамма-, рентгеновского, бета-) попадает в разные группы, хотя и признак радиометрического разделения, и физические процессы, на которых основан метод (в данном случае фотоэлектрическое поглощение) одинаковы. То же можно сказать о фотолюминесцентном и рентгенолюминесцентном методах, являющихся разновидностями люминесцентного метода разделения минерального сырья; о гамма-отражательном и рентгено-отражательном методах, гамма-абсорбционном и рентгено-абсорбционном методах. Они основаны на фотоэлектрическом поглощении первичных гамма-квантов веществом горной породы и регистрации отраженного или прошедшего излучения.

Наиболее полная систематизация и классификация радиометрических методов приведена в монографии [4]. Все радиометрические методы опробования и разделения полезных ископаемых, независимо от сферы их применения, классифицированы на группы именно по физическим процессам, лежащим в основе этих методов, в соответствии с физическими теориями, которые описывают процессы взаимодействия излучений с веществом (табл.6) ^.

Наиболее распространенные в настоящее время радиометрические методы опробования и разделения полезных ископаемых можно подразделить на следующие группы:

методы определения элементного состава полезных ископаемых по спектрометрии вторичных излучений, возникающих в веществе горных пород и руд при взаимодействии первичных ионизирующих излучений с атомами и ядрами, входящими в их состав;

методы определения естественной радиоактивности пород, содержащих радиоактивные элементы;

люминесцентные методы выделения полезных компонентов, основанные на способности минералов, входящих в состав полезных ископаемых, люминесцировать под воздействием на них электромагнитного излучения (ультрафиолетового или рентгеновского);

фотометрические методы разделения полезных ископаемых, основанные на взаимодействии электромагнитного излучения видимого спектрального диапазона с веществом горных пород и руд;

радиоволновые методы разделения полезных ископаемых по характеру взаимодействия излучения радиоволнового диапазона с веществом горных пород и руд.