放射性選礦

我國從60年代初開始先後建成3個放射性選礦廠。第1個放射分選廠是根據原蘇聯提供的工藝流程設計的,放射分選機也是從原蘇聯引進的。與此同時，我國開始了自己的放射分選研究，先後研製出幾種型號的放射分選機,以後的第2、第3個放射分選廠就是根據我國自己提供的工藝流程設計、建造的,且應用了自己製造的放射分選機,在鈾礦冶中取得了一定的經濟效益。但因所用放射性選礦機性能不夠先進,放射性選礦的優越性沒有充分得以發揮。

1986年我國研製成功1台用微型電子計算機控制、技術水平較先進的5421-Ⅰ型放射性選礦機，但該機處理粒級範圍窄(75～50mm)，處理量也不大(10 t/h)，不能滿足生產的需要。

1993年我國又成功地研製出5421-Ⅱ型系列放射性選礦機，包括1台60～25mm粒級選礦機和1台150～60mm粒級選礦機，2台選礦機配套的處理能力可以滿足年處理量10萬t的礦山選礦的需要。

1995年利用5421-Ⅱ型系列選礦機成功地對撫州鈾礦放選廠進行了技術改造，取得了預期的效果，從而將我國的放射性選礦事業提高到新的水平。

國際上自加拿大40年代研製出第一台放射性選礦機以來，據不完全統計，各國研製出的放射性選礦機約有20多種型號 ^[2]  。

70年代末期由RTZ礦石選礦機公司研製出的多槽116道、高靈敏度、高處理量、低能耗、高度自動化、且由信息處理機控制的M17型放射性選礦機最為先進，其水平居世界領先地位。由於M17型放射性分選機有這些特點,因而它的出現受到很多國家的重視。M17型選礦機在各國礦山己安裝使用23台，對放射性選礦有很大的推動。

80年代，世界鈾生產持續下降，鈾工業的不景氣對放射性選礦的進展也有很大的影響，未見西方國家有新型號放射分選機問世的報道，M17型放射性選機一直佔領着放射性選礦的市場。

近年來俄羅斯研製了一種C-50型的新型放射性分選機其主要特點是將篩分、洗礦、分選結合為一體，簡化了流程，減少了中間環節和輔助設備。

利用鈾、釷等礦石的天然放射性對它們進行分選的特殊選礦方法。放射性礦石中鈾(釷)不受外界干擾可自發的衰變，從原子核內放射出的α、β、γ三種射線都具有穿透物質的能力，γ射線的射程最大，可達100～200m。放射性選礦就是根據礦石放射的γ射線的強弱差異，將其分選的 ^[3]  。放射性選礦在採出礦石的自然粒度下進行，效果明顯，揀選的粒度範圍是300～15mm。放射性選礦除應用於鈾礦石的分選外，還可利用放射性元素鈾與金有着良好的伴生關係這一特點，將鈾作為示蹤元素進行金鈾礦石分選，當礦石中的U₃O₈低到0.005%時也能得到較好的分選效果。該法在南非許多金礦山獲得應用。在放射性揀選機中，檢測γ射線的接收器件有閃爍計數器、電離室、正比計數管、蓋革 - 彌勒計數管等。實際應用較多的是閃爍體探測γ射線。它與光電倍增管配置在一起構成了閃爍計數探頭。在揀選機中整個探頭是一個密閉的暗盒。當γ射線穿過薄擋板進入閃爍體時，閃爍體中的原子受激發產生熒光，熒光被光電倍增管的光電陰極接收，轉換成電的信號，信號的大小與γ射線劑量的強弱有關。探頭中的閃爍體種類很多，應用最多的是無機閃爍體碘化鈉NaI(Tl)晶體。晶體中混有少量的Tl做為激活劑。常用的碘化鈉晶體是一種具有很大的光能輸出的閃爍體，對探測γ射線最有效。

經過破碎、篩分、洗礦和分級後的礦石,進入各自級別的選礦機礦倉，礦石通過料倉、斜料斗、閘門及兩級給料機，給出線性首尾相接的物料流，進入給料皮帶機，從給料皮帶機機頭拋出,通過自由落體加速,剛好與主機皮帶速度同步。由於主機皮帶速度是給料皮帶速度的3. 2倍，因而在給料皮帶上首尾相接的礦石流再落到主機皮帶上後便拉開了相互間的距離。拉開了間距的礦石,被逐塊運進放射性探測區時，皮帶下面由碘化鈉(NaI)晶體和光電倍增管等組成的γ射線探測器便對礦塊的放射性活度進行測量,並由對應的計數器以脈衝計數方式分別記錄。微型計算機每0. 5ms採集一次脈衝數，並有序地存放在存儲器中,這種數據採集方式使γ探測器能以接力探測方式工作 ^[4]  。礦石繼續行進到離開主機皮帶終端位置時,通過自由落體經過由CCD線陣固體攝像機組成的光電探測器,即可測量出礦塊的投影面積、在皮帶上的橫向位置及其到達與離開光電探測區的時間等信息，並同樣以0. 5ms的週期由微機採集。當礦塊離開光電探測區,微機便立即依據存儲於內存中的數理統計迴歸方程，有序地將採集的信息進行計算,在計算礦塊的質量和鈾質量分數時考慮了礦塊的形狀和自吸收的影響,修正了由於礦塊偏離探測中心而降低的γ計數，因而使測得的礦塊鈾質量分數值有較高的精度。微機將測出的礦塊鈾質量分數與預先設置的分界質量分數相比較，低於設定值的判為尾礦，高於或等於設定值的判為精礦。每當判定一塊精礦時微機就發出一個開閥信號,通過驅動器使對應該礦塊所在橫向位置上的電磁閥定時定位地打開，高壓氣流將該礦塊吹離其自然下落的軌跡,落入精礦槽中,達到精礦與尾礦分離的目的。

我國研製的 5421-Ⅱ型放射性選礦機 ^[5]  主要技術參數

粒級範圍/mm 60～25 150～60

主機皮帶速度/(m·s-1) 3. 7 3. 7

礦塊平均質量/g 95 1000

每槽道礦塊數/(塊·s-1) 21 7

礦塊間中心距/mm ≥130 ≥300

探測區寬度/mm 130 160

每克鈾靜態探測效率/(脈衝·s-1) 4600～7700 2700～4 600

本底範圍/(脈衝·s-1) 60～120 120～200

槽道數/個 4 2

探頭個數(每槽道) /個 8 2

電磁閥個數(每槽道) /個 8 16

通道寬度/mm 150 360

1)採用多級給料及給料自動控制技術，在較大的處理量時有較好的給料均勻性。給料合格率≥80%,給料自控採用無級調節 ^[5]  。

2)採用多探頭接力式γ探測，提高了選礦靈敏度及處理量。

3)採用固體攝像技術，提高了礦塊質量測量精度及部件使用壽命。

4)採用數據統計迴歸分析及數字計算技術，可以在計算鈾質量分數時對礦塊的自吸收、探測效率及軌跡跑偏等進行修正，使在按鈾質量分數選礦時有較高的精度。

5)採用靈敏度高、壽命長的電磁閥組進行多閥定時、定位驅動分離精、尾礦，可降低能耗和噪聲。閥最高執行次數為>150次/s。

6)採用多微處理機系統具有並行處理能力，在選礦時，有多種自動檢測、顯示、報警、數據處理及報表輸出功能。

1、鈾礦石

澳大利亞的瑪麗凱思林鈾礦的放射分選廠，應用兩台M17 型放射性選礦機，處理礦石粒度為40 -1 50 毫米，處理能力為70 噸/小時。大於150 毫米的礦石用z 型分選機， 處理能力為20 噸/ 小時。該廠安裝M17 型分選機後, 沒有擴建原有廠房， 卻增加了鈾的產量, 分選效果非常明顯 ^[2]  。

2、金-鈾礦石

南非某些金礦中，金與鈾緊密伴生，, 可根據鈾發射的射線來選金。進入分選機的原礦被分成含金-鈾的精礦和廢棄尾礦。精礦進行下一步加工提取金和鈾。例如，瓦爾裏夫金礦採用4 台RM161型放射性選礦機， 處理礦石, 當平均礦塊重量為75 克時,處理能力達41 噸/小時。每道有12 個閃爍晶體探頭，增加測量時間， 提高探測效率和選礦靈敏度。分選機測量礦塊體積的光電系統採用了攝象器, 控制部分使用了微處理機, 使分選機性能大為改善 ^[2]  。

3、廢石堆中鈾礦石

加拿大礦石分選機公司採用M17 型分選機， 裝配成一套包括破碎篩分、分選設備、動力設備、控制設備、空壓機、精礦和尾礦運輸機等7 部分組成的移動式分選廠。用它分選加拿大鈾城廢石堆的鈾礦石效果很好。

1982年投產的南非哈德畢斯特方丹金-鈾礦採礦公司，也採用M17 型放射性選礦機，從以前的手選廢石堆和地下開採的廢石中選出有用的礦石， 分選的礦石粒度可為1 25-65毫米或65-25 毫米。

4、細粒及粉狀鈾礦石

M18 型份式選礦機最初用於分選北美和澳大利亞某些地方的易碎鈾礦石, 也可分選小於25 毫米的粉礦。礦石在運動的皮帶上鋪成均勻的一層,閃爍探測器按區段測其放射性強度， 最後分成精礦和尾礦。處理能力可達2 0 噸/ 小時。

5、非天然放射性礦石

某些礦石經γ射線、中子流、X 射線等照射後，礦物和脈石反應不同，可據此分選礦石。分選方法有射線吸收法、射線散射法、中子活化法等。許多國家都在開展這方面的研究和應用。工業試驗證明， 這種方法對金、錫、鎢、披、豔、鈕-妮、銅-鎳礦石和金剛石等有良好的選別效果， 通過分選可把入選塊礦石( 200-25 毫米) 的45 -81 %直接作為尾礦廢棄。因此， 這種技術如得到廣泛應用，則經濟效益會非常可觀。