Зависимость сортируемости урановых руд радиометрическими методами от их контрастности Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

Науки о Земле

УДК 622.725:622.345(083.96)

Овсейчук Василий Морозов Александр Тирский Алексей Подопригора Вячеслав Афанасьевич Анатольевич Васильевич Евгеньевич

Уазйу Ovseichuk Aleksandr Morozov Aleksey Tirsky Vyacheslav Podoprigora

ЗАВИСИМОСТЬ СОРТИРУЕМОСТИ УРАНОВЫХ РУД РАДИОМЕТРИЧЕСКИМИ МЕТОДАМИ ОТ ИХ КОНТРАСТНОСТИ

DEPENDENCE OF URANIUM ORES GRADING ON THEIR CONTRAST BY RADIOMETRIC METHODS

Установлена зависимость показателей сортируе-мости урановых руд месторождений Стрельцовского рудного поля радиометрическими методами при по-кусковой сепарации от коэффициента их контрастности.

Исходя из анализа полученных результатов, можно сделать следующие выводы:

— эффективность выделения хвостов при изменении коэффициента контрастности 0,45...1,65 изменяется в пределах 99,5.93,3 %, уменьшаясь с увеличением контрастности руд;

— выход хвостов с ростом коэффициента контрастности 0,45.1,65 уменьшается 98,3. 74 %;

— выход концентрата при этом увеличивается 1,7.26 %;

— коэффициент обогащения руды по мере увеличения контрастности руд уменьшается 7,1.2,6

Ключевые слова: коэффициента контрастности руд, выход хвостов сортировки, выход концентрата, коэффициент обогащения

The relation of grading parameters of uranium ores of Streltsovsky ore deposit by radiometric methods is established under chunks separation from a contrast coefficient.

Hence the analysis of the obtained results, it is possible to make the following conclusions:

— the efficiency of allocation of tails at contrast coefficient is from 0,45 up to 1,65 and it varies within the limits 99,5 - 93,3 %, decreasing with increase of ores' contrast;

— the output (exit) of tails with the growth of contrast coefficient from 0,45 up to 1,65 decreases from 98,3 up to 74 %;

— at the same time the concentrate output increases from 1,7 up to 26 %;

— the enrichment coefficient of ore in process of ores' contrast increase decreases from 7,1 up to 2,6

Key words: ores' contrast coefficient, tails' output of sorting, concentrate output, enrichment coefficient

Исторически понятие контрастности минерального сырья введено, наиболее детально разработано [1, 2], широко и успешно используется применительно к предварительному радиометрическому обогащению (предконцентрации): порционной сортировке руд в транспортных емкостях и сепарации-селекции кускового материала в классах крупности + 5... - 250 мм как головному процессу подготовки минерального сырья, поступающего на измельчение и последующее обогащение. При этом контрастность определена [1, 2] и охарактеризована как степень различия отдельных кусков (зерен, частиц, агрегатов, минеральных комплексов, элементарных объемов) сырья по содержанию полезных компонентов (соответственно вредных или инертных примесей).

Таким образом, контрастность свойств компонентов сырья в сложных неоднородных многофазных системах и разделительный процесс являются одними из специфических и основополагающих категорий комплексного использования многокомпонентного минерального сырья (как и каж-

дого материального ресурса любой природы).

Для количественной характеристики покусковой контрастности минерального сырья используется показатель В. А. Мок-роусова (М), представляющий средневзвешенное относительное отклонение содержаний компонента в элементарном объеме (кусках или порциях) от среднего содержания в исследуемом массиве (пробе) руды [1,2]:

М = ■

У\ ~а\Гг

а

(1)

где у. — содержание компонента в куске (порции или интервале), %;

а — среднее содержание компонента в

руде, %;

у. — доля массы куска или фракции (порции, интервала) в общей массе руды.

Для практических целей руды, поступающие на предварительное обогащение (предконцентрацию), по величине контрастности подразделяются на пять групп (табл. 1).

Таблица 1

Классификация руд по контрастности [1, 2]

Группа Показатель контрастности, М

Неконтрастные < 0,4

Низкоконтрастные 0,4...0,7

Среднеконтрастные 0,7...1,1

Высоконтрастные 1,1.1,5

Особоконтрастные > 1,5

В процессе ранее проведенных исследований выявлены следующие закономерности изменения природной ( в массиве, в недрах) контрастности руд в процессах добычи, транспортировки и подготовки рудной массы ( измельчения, вскрытия) к предварительному (порционному или по-кусковому) обогащению и последующему разделению многокомпонентного минерального сырья на отдельные ценные составляющие разнообразными обогатительными, физическими, химическими, пиро-, гидрометаллургическими и другими, в том числе комбинированными способами:

— порционная контрастность руд в их естественном залегании выше контрастности той же руды после ее отбойки, транспортировки, крупного дробления, так как она зависит не только от вещественного состава и структурно-текстурных свойств орудене-ния, но и от морфологии рудных тел, характера их контактов с вмещающими породами, системы разработки и способов транспортировки — факторов, определяющих степень разубоживания (примешивания пустых пород) и перемешивания рудной массы;

— селективная выемка руд при геофизическом контроле забоев препятствует

снижению контрастности отбитой рудной массы;

— системы валовой добычи при интенсивном перемешивании пород и руд приводят к снижению порционной контрастности отбитой горной массы;

— покусковая контрастность при перемешивании отбитой рудной массы изменяется незначительно.

Измельчение и последующее вскрытие минералов различными физико-химическими методами, в общем случае, существенно повышает контрастность свойств компонентов сырья с приближением к теоретически предельному при снижении крупности обрабатываемого сырья до размеров наночастиц, вплоть до молекул и атомов. Следует, однако, отметить, что интенсивное механическое измельчение в ряде случаев в результате нарушения кристаллической решетки минералов с увеличением наличия в них механических неструктурных примесей (образованием новых) других компонентов, минералов может привести к снижению контрастности.

Важность повышенного уровня контрастности для достижения высокой технической и экономической эффективности переработки минерального сырья ( и, особенно, комплексного его использования) обусловливает целесообразность разработки теоретических основ и практической реализации методов управления повышением контрастности физико-химических и технологических свойств минеральных компонентов. В частности, это достигается за счет

селективной дезинтеграции, безреагентных дозированных энергетических воздействий или непосредственно на минеральные частицы, или через газовую или водную фазу, направленно изменяющих состав поверхности минералов в процессах измельчения и обогащения [3, 7]. В результате возрастает степень раскрытия зерен минералов, повышается качество концентратов, производительность процесса измельчения.

В рамках выполнения условий договора № 100-10-05/1256 от 15.11.2012 г. «Создание комплексной технологии отработки беднобалансовых урановых руд геотехнологическими методами» отбор проб для проведения испытаний осуществлялся из текущей добычи по типам вмещающих пород. Масса частной пробы 2 т. Учитывая большой объем исследований, каждая частная проба расси-тована на классы крупности, которые потом объединены в три класса, мм:

1) 200+100;

2) 100+60; 3) 60+25.

По содержанию руды разделены на группы: бедные (0,030...0,120 %), рядовые (0,121...0,199 %), богатые (более 0,200 %. В результате покусковой сепарации руд на рентгенорадиометрической установке СРФ-4 методом рентгенорадио-метрической сепарации (РРС) выделен концентрат, включающий руды с содержанием урана 0,030 % и более, и хвосты с содержанием урана менее 0,030 %.

Исходный материал проб представлен в табл. 2.

Таблица 2

Характеристика исходного материала

Номера проб Тип вмещающих пород Масса пробы,т Сод. урана, % Сорт руды Коэффициент контрастности, д.ед.

1 Конгломерат 2,08 0,086 Бедная 1,467

2 Базальт 2,15 0,101 Бедная 1,439

3 Трахидацит 2,21 0,164 Рядовая 1432

4 Андезит 2,17 0,126 Рядовая 1,451

5 Фельзит 2,24 0,171 Рядовая 1,429

6 Гранит 2,03 0,463 Богатая 1,076

7 Базальный Конгломерат 2,12 0,223 Богатая 1,172

Результаты сепарации руд на опреде- от величины их контрастности приведены в ление зависимости результатов сортировки табл. 3.

Таблица 3

Результаты сепарации урановых руд

Тип руды Сорт руды Коэф. контрастности Сред. сод. урана в исх . руде, % Выход урана в концентрат, % Выход урана в хвосты,%

Конгломерат Бедная 1,632 0,053 94,8 5,2

1,550 0,046 95,2 4,8

1,486 0,055 94,3 5,7

1,467 0,086 97,7 2,3

Базальт 1,454 0,115 97,8 2,2

1,439 0,101 97,7 2,3

Фельзит Рядовая 1,431 0,161 98,4 1,6

1,429 0,171 98,9 1,1

1,375 0,157 98,4 1,6

Трахидацит Рядовая 1,432 0,164 98,8 !,2

Гранит Богатая 1,280 0,406 98,3 1,7

Трахидацит 1,180 0,206 97,1 2,9

Базальный Конгломерат 1,172 0,223 99 1

Гранит 1,090 0,446 99,0 1

1,076 0,463 98,6 1,4

Зависимость выхода урана в хвосты и ти руд приведена на рис. 1, 2. концентрат от коэффициента контрастнос-

Ось У

У =-85,79255 + 174,44520* X +-150,64976 * ХЛ2 + 43,30738 * Х'З

Коэффициент корреляции г ■ 0,734. Погрешность аппроксимации = 1,06074 ----ДОВврНПЛЬНЫв границы (по Стыаденту с вероятностью Р=0.95)

Коэффициент контрастности, д.ед.

Рис. 1. Зависимость выхода урана в хвосты от коэффициента контрастности при покусковой сепарации методом РРС

¡S

х

S

s

Si

ев Я

ев &

^

s да

Ось Y 99,235

98,201

97,167

96,133

"I

1,0482

Y = 165,79255 +-174,44520 * X + 150,64976 * Хл2 + -43,30738 * Хл3

1,17052

1,29284

1,41516

1,53748

1,6598

Ось X

Коэффициент корреляции г - 0,734. Погрешность аппроксимации - 1,06874 ----Доверительные границы (по Стьюденту с вероятностью Р=0.95)

Коэффициент контрастности, д.ед.

Рис. 2. Зависимость выхода урана в концентрат от коэффициента контрастности при покусковой сепарации методом РРС

Выводы. Установлена устойчивая связь между выходом урана в хвосты и концентрат и коэффициентом контрастности руд. Коэффициент корреляции 0,734.

Зависимость описывается следующими формулами:

- хвосты: У = -65,79255 +

+ 174,44520*X + -150,64976*X~2 + + 43,30738*X~3;

— концентрат: Y = 165,79255 + + -174,44520*X + 150,64976*X + + -43,30738* X~3, где Y — выход уран, %;

X — коэффициент контрастности, д. ед.

Литература_

1. Мокроусов В. А, Лилеев В. А. Радиометрическое обогащение нерадиоактивных руд. М.: Недра, 1979. 192 с.

2. Требования к изучению радиометрической обогатимости минерального сырья при разведке месторождений металлических и неметаллических полезных ископаемых. М.: ГКЗ, 1992.

3. Чантурия В.А. Теоретические основы повышения контрастности свойств и эффективности

_References

1. Mokrousov V.A, Lileev V.A. Radiometriches-koe obogashhenie neradioaktivnyh rud. (Radiometric enrichment of non-radioactive ores). Moscow: Nedra, 1979.192 p.

2. Trebovaniya k izucheniyu radiometricheskoy obogatimosti mineralnogo syriya pri razvedke mesto-rozhdeniy metallicheskih i nemetallicheskih poleznyh iskopaemyh. (Requirements to the studying of a radiometric beneficiation of mineral raw materials at investigation of metal and nonmetallic minerals fields). Moscow: GKZ, 1992.

3. Chanturiya V.A. Cvetnye metally, (Non-ferrous metals). 1998, no 9. P. 11-17.

разделения минеральных компонентов // Цветные металлы, 1998, № 9. С.11-17.

4. Чантурия В.А. Основные направления комплексной переработки минерального сырья // Горный журнал, 1995, № 1. С. 50-54.

5. Чантурия В.А. Состояние и перспективы обогащения руд в России // Цветные металлы, 2002, №2. С.15-21.

6. Чантурия В.А. Теория и практика использования электрохимических и радиационных воздействий в процессе первичной переработки минерального сырья. М.: МГГУ, 1993.

7. Овсейчук В.А., Тирский А.В., Подопри-гора В.Е. Отчет о проведенных исследованиях по программе и методике исследовательских испытаний сортируемости урановых руд месторождений Стрельцовского рудного поля. Чита. 2013 г.

8. Акт Опытно-промышленных испытаний технологии рентгенорадиометрической сепарации (РРС) для сортировки урановых руд ОАО ППГХО. 2004 г.

9. Инструкции по гамма-каротажу при поисках и разведке урановых месторождений / Под ред. Овчинников А.К., Иващенко Т.Ф., Хайкович И.М. и др. Л.: Аэрогеология, 2007. — С.72.

Коротко об авторах_

Овсейчук В.А., д-р техн. наук, профессор, Забайкальский государственный университет, г. Чита, РФ MKS3115637@Yandex.ru

Научные интересы: геология, геотехнология урановых месторождений, охрана окружающей среды, радиационная безопасность

Морозов А.А., канд. техн. наук, начальник ЦНИЛ ОАО «ППГХО», г. Краснокаменск, РФ Cnil@krasnokamensk.ru

Научные интересы: геология, геофизика, геофизические методы сортировки руд

4. Chanturiya V.A. Gornyjzhurnal (Mining journal). 1995, no 1. P. 50-54.

5. Chanturiya V.A. Tsetnye metally, (Non-ferrous metals). 2002, no 2. P. 15-21.

6. Chanturiya V.A. Teoriya i praktika ispol-zovaniya elektrohimicheskih i radiatsionnyh vozdeyst-viy v protsesse pervichnoy pererabotki mineralnogo syriya. (Theory and practice of using electrochemical and radiation effects in the primary processing of mineral raw materials). Moscow, 1993.

7. Ovseychuk V.A., Tirsky A.V., Podoprigora V.E. Otchet o provedennyh issledovaniyah po programme i metodike issledovatelskih ispytaniy sortirue-mosti uranovyh rud mestorozhdeniy Streltsovskogo rudnogo polya. (Report on the conducted researches on the program and technique of uranium ores grading research tests at the Streltsovsky ore field). Chita, 2013.

8. Akt Opytno-promyshlennyh ispytaniy tehnolo-gii rentgenoradio-metricheskoy separatsii (RRS) dlya sortirovki uranovyh rud OAO PPGHO. 2004 g. (Act of pilot testing technology of X-ray-radio metric-separation (XRRMS) for sorting of uranium ores of JSC PMICA. 2004).

9. Instruktsii po gamma-karotazhu pri poiskah i razvedke uranovyh mestorozhdeniy (Directions on gamma logging in prospecting of uranium deposits). ed. Ovchinnikov A.K., Ivashhenko T.F., Haykovich I.M. i dr. L.: Aerogeologiya, 2007. P. 72.

_Briefly about the authors

V. Ovseychuk, doctor of engineering sciences, professor, Transbaikal State University, Chita, Russia

Scientific interests: geology, geotechnology of uranium deposits, protection of environment, radiation safety

A. Morozov, candidate of engineering sciences, chief of Central research lab, Joint Stock Company «Priagun-sky industrial main-chemical association», Krasnoka-mensk, Transbaikalie, Russia

Scientific interests: geology, geophysics, geophysical methods of ore grading

Тирский А.В., зам. начальника ЦНИЛ ОАО «ППГ-ХО», г. Краснокаменск, РФ cniI@krasnokamensk.ru

Научные интересы: геология, геофизика, геофизические методы сортировки руд

Подопригора В.Е., доцент каф. ПРМПИ, Забайкальский государственный университет, г. Чита, РФ chitapve@yandex.ru

Научные интересы: геотехнология подземных горных работ

A. Tirsky, assistant of the chief, Central research lab, Joint Stock Company «Priagunsky industrial main-chemical association», Krasnokamensk, Transbaikalie, Russia

Scientific interests: geology, geophysics, geophysical methods of ore grading

V. Podorigora, senior teacher, PRMPI faculty, Transbaikal State University, Chita, Russia

Scientific interests: geotechnology of underground mining operations