拣选方法可分8大类25种方法,涉及有色、黑色金属矿及非金属矿石,建筑材料等的拣选。目前拣选所用的主要辐射方法有X辐射法、X荧光法、光电法、光电吸收法、激光-荧光法、辐射共振法、中子吸收法及天然辐射法等。各分选方法及其原理简述如下:
(1) X射线辐射分选法 利用矿石受X射线照射后所激发出的特征X射线(二次X射线)来分选矿石的方法称X辐射分选法。研究发现,X射线辐射法比其他射线分选方法的分选效果好,用途广泛,几乎适用于各种矿石分选,是目前最具有应用前景的一种辐射预选方法。
(2)天然放射性辐射分选法 天然放射性辐射法的分选对象是铀(钍)矿石,该分选法是利用铀(钍)矿石的天然放射性将铀(钍)矿石和废石分开的一种分选方法。铀矿石不受外界干扰自然地发射α、β、γ三种射线,其中α射线在空气中射程为2 ~ 9cm, β射线在空气中射程为4 ~ 130cm, γ射线在空气中射程为100 ~ 200m。γ射线的穿透能力最强,可以穿透几十厘米厚的矿石。γ射线可由NaI晶体和光电倍增管组成的探测器所探测,当矿石中铀-镭平衡时,根据γ射线强度就可确定矿石中铀的含量,以此来分选矿石和废石。天然放射分选法不仅广泛用于分选铀矿石,也可用于分选与铀紧密共生的其他矿石,如南非几个金铀矿床(建立了放射性分选厂,用铀做示踪元素,在选铀的同时,金也得到了富集)。
(3) γ射线吸收法 γ吸收法是利用矿块和废石块对γ射线吸收程度的不同而将其分开的一种分选方法。γ射线穿透物质时,由于光电效应、康普顿-吴有训散射效应和电子对的生成等的作用而被吸收。由于黑色、有色和稀有金属矿石中有用组分的原子序数(Z>25)比围岩组分的原子序数(Z=1-15)大,其质量吸收系数有明显的差别,因此可以用γ吸收法将矿石与围岩分开。用γ吸收法分选菱铁矿效果较好,已在工业上应用。
(4) γ射线散射法 γ射线散射法是利用γ射线与矿块作用后产生的散射线的差别而将矿石与废石分开的一种分选方法。在γ射线的能量较低(小于1MeV)时,其与物质作用后主要产生光电效应和康普顿-吴有训效应。光电效应与样品中元素的原子序数的4.1~4.5次方成正比,即光电效应与样品的成分有很大关系。而康普顿-吴有训散射效应只与原子序数的一次方成正比,且大多数矿石中有用元素的原子序数与原子质量数之比基本上是一个常数(Z/A~0.5), 故散射效应实际与原子序数无关,而与物质的密度(矿块重量)有关。选择两个不同能量的γ源,使一个源与矿块作用后主要产生康普顿-吴有训散射效应,另一个源主要产生光电效应,测量这两个γ源散射后的强度比值,则可以除去矿块重量的影响,定量地测出矿块中有用元素的含量。用γ散射法可以分选含铬、铁、镍、铜、锌、铂、锡、铅等金属元素的矿石。
(5)无线电谐振法 利用无线电波所产生的电磁场进行 石和废石的分选即为无线电谐振分选法。将矿石块置于电磁场后,电磁场与矿块相互作用。如矿块为导体,则在电磁场内的矿块中产生感应电流;如矿块为电介质,则矿块中产生极化作用。矿块的电性和磁性都使电磁场损失一定的能量,使电磁振荡电路的参数( 如电压、频率)发生变化,其变化的大小与矿块的特性间有数量关系。所以,测量振荡电路某参数的变化量就可测出矿块中金属的含量,从而达到分选矿石和废石的目的。矿石和脉石的导电性差别较大时,采用电感式自激振荡器作为无线电波发生器,如介电特性差别较大时,则采用电容式自激振荡器。电感式和电容式两种无线电波发生器的形式可以有不同形状。无线电谐振法(电导-磁性法)的分选机中产生交变电磁场的部件(线圈或电容器)就是可以同时探测电磁场变化的部件,一个用于产生电磁场, 另一个用于探测电磁场的变化。无线电谐振法适用于多种有色金属矿、黑色金属矿、稀有金属矿及煤的分选。在分选铜、镍、铅锌等重金属氧化矿石及硫化矿石时,得到了较好的结果。
(6)光电分选法 光电分选法基于利用可见光的窄频带进行分选的方法,在国外,这种方法最广泛用来处理非金属矿产。利用这种方法拣选非金属矿的效率很高,这是由于占有矿块面积很大比例的矿物和围岩的颜色特性所决定的;一般说来,对有色金属矿石采用光电分选乃是基于矿石矿物与某些有特征颜色的围岩及矿物(石英、长石)的共生特性。对于脉状和网脉状矿石采用此法选矿可以取得很高的效率。某些类型黑色冶金原料的试验结果更进一步证实了光电分选作为新的选矿方法的通用性。
(7)荧光分选法 荧光分选法是以某些矿物分子受到X光或紫外线光激发时发射光子的能力为基础发展起来的。此法在非金属矿产预选矿中也得到应用。众所周知,在工业上利用X光-荧光分选法选金刚石的经验是非常成熟的。许多非金属矿产具有在可见光谱范围内发射荧光的能力。被激发光的波长取决于进人矿物晶格中微量杂质的组成,因此,不同矿床的一种矿物所发荧光可能光谱不同、强度也不同。方解石发出荧光的颜色为红色的可能性最大,而石英及其变种呈黄绿色,荧光则从绿到紫色,磷灰石从紫色到黄色。因此可利用不同矿物在X光或紫外线照射下发出颜色不同的荧光而分离有用矿物和脉石。
(8)中子吸收法 该方法是前苏联为了选别最重要的非金属矿产之一——硼矿石研制成功的,并在地质普查和工业生产中应用。这一方法基于利用B10原子核选择性地吸收热中子的特性。对粒度为-200mm + 25mm的贫矿石和中等品位矿石进行了选矿,辐射选矿实验结果颇有成效。目前研究证明,中子吸收法是目前处理低品位硼矿石最有效的方法。
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