[科普中国]-放射性选矿

国内外发展状况国内发展状况

我国从60年代初开始先后建成3个放射性选矿厂。第1个放射分选厂是根据原苏联提供的工艺流程设计的,放射分选机也是从原苏联引进的。与此同时，我国开始了自己的放射分选研究，先后研制出几种型号的放射分选机,以后的第2、第3个放射分选厂就是根据我国自己提供的工艺流程设计、建造的,且应用了自己制造的放射分选机,在铀矿冶中取得了一定的经济效益。但因所用放射性选矿机性能不够先进,放射性选矿的优越性没有充分得以发挥。

1986年我国研制成功1台用微型电子计算机控制、技术水平较先进的5421-Ⅰ型放射性选矿机，但该机处理粒级范围窄(75～50mm)，处理量也不大(10 t/h)，不能满足生产的需要。

1993年我国又成功地研制出5421-Ⅱ型系列放射性选矿机，包括1台60～25mm粒级选矿机和1台150～60mm粒级选矿机，2台选矿机配套的处理能力可以满足年处理量10万t的矿山选矿的需要。

1995年利用5421-Ⅱ型系列选矿机成功地对抚州铀矿放选厂进行了技术改造，取得了预期的效果，从而将我国的放射性选矿事业提高到新的水平。

国外发展状况国际上自加拿大40年代研制出第一台放射性选矿机以来，据不完全统计，各国研制出的放射性选矿机约有20多种型号2。

70年代末期由RTZ矿石选矿机公司研制出的多槽116道、高灵敏度、高处理量、低能耗、高度自动化、且由信息处理机控制的M17型放射性选矿机最为先进，其水平居世界领先地位。由于M17型放射性分选机有这些特点,因而它的出现受到很多国家的重视。M17型选矿机在各国矿山己安装使用23台，对放射性选矿有很大的推动。

80年代，世界铀生产持续下降，铀工业的不景气对放射性选矿的进展也有很大的影响，未见西方国家有新型号放射分选机问世的报道，M17型放射性选机一直占领着放射性选矿的市场。

近年来俄罗斯研制了一种C-50型的新型放射性分选机其主要特点是将筛分、洗矿、分选结合为一体，简化了流程，减少了中间环节和辅助设备。

工作原理利用铀、钍等矿石的天然放射性对它们进行分选的特殊选矿方法。放射性矿石中铀(钍)不受外界干扰可自发的衰变，从原子核内放射出的α、β、γ三种射线都具有穿透物质的能力，γ射线的射程最大，可达100～200m。放射性选矿就是根据矿石放射的γ射线的强弱差异，将其分选的3。放射性选矿在采出矿石的自然粒度下进行，效果明显，拣选的粒度范围是300～15mm。放射性选矿除应用于铀矿石的分选外，还可利用放射性元素铀与金有着良好的伴生关系这一特点，将铀作为示踪元素进行金铀矿石分选，当矿石中的U3O8低到0.005%时也能得到较好的分选效果。该法在南非许多金矿山获得应用。在放射性拣选机中，检测γ射线的接收器件有闪烁计数器、电离室、正比计数管、盖革 - 弥勒计数管等。实际应用较多的是闪烁体探测γ射线。它与光电倍增管配置在一起构成了闪烁计数探头。在拣选机中整个探头是一个密闭的暗盒。当γ射线穿过薄挡板进入闪烁体时，闪烁体中的原子受激发产生荧光，荧光被光电倍增管的光电阴极接收，转换成电的信号，信号的大小与γ射线剂量的强弱有关。探头中的闪烁体种类很多，应用最多的是无机闪烁体碘化钠NaI(Tl)晶体。晶体中混有少量的Tl做为激活剂。常用的碘化钠晶体是一种具有很大的光能输出的闪烁体，对探测γ射线最有效。

经过破碎、筛分、洗矿和分级后的矿石,进入各自级别的选矿机矿仓，矿石通过料仓、斜料斗、闸门及两级给料机，给出线性首尾相接的物料流，进入给料皮带机，从给料皮带机机头抛出,通过自由落体加速,刚好与主机皮带速度同步。由于主机皮带速度是给料皮带速度的3. 2倍，因而在给料皮带上首尾相接的矿石流再落到主机皮带上后便拉开了相互间的距离。拉开了间距的矿石,被逐块运进放射性探测区时，皮带下面由碘化钠(NaI)晶体和光电倍增管等组成的γ射线探测器便对矿块的放射性活度进行测量,并由对应的计数器以脉冲计数方式分别记录。微型计算机每0. 5ms采集一次脉冲数，并有序地存放在存储器中,这种数据采集方式使γ探测器能以接力探测方式工作4。矿石继续行进到离开主机皮带终端位置时,通过自由落体经过由CCD线阵固体摄像机组成的光电探测器,即可测量出矿块的投影面积、在皮带上的横向位置及其到达与离开光电探测区的时间等信息，并同样以0. 5ms的周期由微机采集。当矿块离开光电探测区,微机便立即依据存储于内存中的数理统计回归方程，有序地将采集的信息进行计算,在计算矿块的质量和铀质量分数时考虑了矿块的形状和自吸收的影响,修正了由于矿块偏离探测中心而降低的γ计数，因而使测得的矿块铀质量分数值有较高的精度。微机将测出的矿块铀质量分数与预先设置的分界质量分数相比较，低于设定值的判为尾矿，高于或等于设定值的判为精矿。每当判定一块精矿时微机就发出一个开阀信号,通过驱动器使对应该矿块所在横向位置上的电磁阀定时定位地打开，高压气流将该矿块吹离其自然下落的轨迹,落入精矿槽中,达到精矿与尾矿分离的目的。

放射性选矿机的主要技术参数我国研制的 5421-Ⅱ型放射性选矿机5主要技术参数

粒级范围/mm 60～25 150～60

主机皮带速度/(m·s-1) 3. 7 3. 7

矿块平均质量/g 95 1000

每槽道矿块数/(块·s-1) 21 7

矿块间中心距/mm ≥130 ≥300

探测区宽度/mm 130 160

每克铀静态探测效率/(脉冲·s-1) 4600～7700 2700～4 600

本底范围/(脉冲·s-1) 60～120 120～200

槽道数/个 4 2

探头个数(每槽道) /个 8 2

电磁阀个数(每槽道) /个 8 16

通道宽度/mm 150 360

放射性选矿机采用的关键技术1)采用多级给料及给料自动控制技术，在较大的处理量时有较好的给料均匀性。给料合格率≥80%,给料自控采用无级调节5。

2)采用多探头接力式γ探测，提高了选矿灵敏度及处理量。

3)采用固体摄像技术，提高了矿块质量测量精度及部件使用寿命。

4)采用数据统计回归分析及数字计算技术，可以在计算铀质量分数时对矿块的自吸收、探测效率及轨迹跑偏等进行修正，使在按铀质量分数选矿时有较高的精度。

5)采用灵敏度高、寿命长的电磁阀组进行多阀定时、定位驱动分离精、尾矿，可降低能耗和噪声。阀最高执行次数为>150次/s。

6)采用多微处理机系统具有并行处理能力，在选矿时，有多种自动检测、显示、报警、数据处理及报表输出功能。

选矿类型1、铀矿石

澳大利亚的玛丽凯思林铀矿的放射分选厂，应用两台M17 型放射性选矿机，处理矿石粒度为40 -1 50 毫米，处理能力为70 吨/小时。大于150 毫米的矿石用z 型分选机， 处理能力为20 吨/ 小时。该厂安装M17 型分选机后, 没有扩建原有厂房， 却增加了铀的产量, 分选效果非常明显2。

2、金-铀矿石

南非某些金矿中，金与铀紧密伴生，, 可根据铀发射的射线来选金。进入分选机的原矿被分成含金-铀的精矿和废弃尾矿。精矿进行下一步加工提取金和铀。例如，瓦尔里夫金矿采用4 台RM161型放射性选矿机， 处理矿石, 当平均矿块重量为75 克时,处理能力达41 吨/小时。每道有12 个闪烁晶体探头，增加测量时间， 提高探测效率和选矿灵敏度。分选机测量矿块体积的光电系统采用了摄象器, 控制部分使用了微处理机, 使分选机性能大为改善2。

3、废石堆中铀矿石

加拿大矿石分选机公司采用M17 型分选机， 装配成一套包括破碎筛分、分选设备、动力设备、控制设备、空压机、精矿和尾矿运输机等7 部分组成的移动式分选厂。用它分选加拿大铀城废石堆的铀矿石效果很好。

1982年投产的南非哈德毕斯特方丹金-铀矿采矿公司，也采用M17 型放射性选矿机，从以前的手选废石堆和地下开采的废石中选出有用的矿石， 分选的矿石粒度可为1 25-65毫米或65-25 毫米。

4、细粒及粉状铀矿石

M18 型份式选矿机最初用于分选北美和澳大利亚某些地方的易碎铀矿石, 也可分选小于25 毫米的粉矿。矿石在运动的皮带上铺成均匀的一层,闪烁探测器按区段测其放射性强度， 最后分成精矿和尾矿。处理能力可达2 0 吨/ 小时。

5、非天然放射性矿石

某些矿石经γ射线、中子流、X 射线等照射后，矿物和脉石反应不同，可据此分选矿石。分选方法有射线吸收法、射线散射法、中子活化法等。目前，许多国家都在开展这方面的研究和应用。工业试验证明， 这种方法对金、锡、钨、披、艳、钮-妮、铜-镍矿石和金刚石等有良好的选别效果， 通过分选可把入选块矿石( 200-25 毫米) 的45 -81 %直接作为尾矿废弃。因此， 这种技术如得到广泛应用，则经济效益会非常可观。