Развитие технологии оперативного опробования на основе рентгенофлуоресцентного метода

Куликов В.И., директор технологического центра РРС АО «Иргиредмет»

Федоров Ю.О., директор научно-технического центра ООО «Техносорт», канд. техн. наук

Щеглов И.Н., ведущий инженер технологического центра РРС АО «Иргиредмет»

Разработки Иргиредмета в области рентгенорадиометрической сепарации – технологии предварительного обогащения на основе рентгенофлуоресцентного метода – стали толчком к развитию в институте новых направлений: оперативного опробования и крупнопорционной сортировки, анализа технологических продуктов и керна.

Появление и развитие технологии РКС

Одним из направлений в управлении качеством руд, которое своим появлением обязано развитию рентгенорадиометрической сепарации (РРС), является оперативное опробование (в том числе на конвейерах) и крупнопорционная сортировка руд в транспортных емкостях (автосамосвалы, думпкары, вагонетки) на основе рудоконтролирующих станций (РКС).

С целью анализа руд специалисты технологического центра рентгенорадиометрической сепарации АО «Иргиредмет» (ТЦ РРС) используют переносной рентгеновский комплекс (ПРК), см. рис. 1, при помощи которого можно достаточно точно моделировать методику и технологию РКС.

Рисунок 1. Опробование руд прибором ПРК

С появлением реальной потребности предприятий в рудоконтролирующих станциях институт совместно с партнером, ООО «Техносорт», создал собственный вариант РКС на основе современных рентгеновских аппаратов (производства НПФ «Синтез», Санкт-Петербург) и полупроводниковых детекторов высокого разрешения. Дополнительно фирмой «ФЛЕШ-ЭЛЕКТРОНИКС» (Екатеринбург) было разработано новое программное обеспечение, учитывающее достижения Иргиредмета в этой области.

Впоследствии на Приморском горно-обогатительном комбинате (ГОК) была внедрена РКС для опробования руды в автосамосвалах по двум элементам (W и Fe), на Гайском ГОКе запущены шесть конвейерных РКС для опробования полиметаллических руд по трем основным компонентам (Cu, Zn, Fe). В АО «Дальполиметалл» впервые в практике РКС был реализован вариант для многокомпонентного одновременного опробования добываемых руд в думпкарах по семи элементам (Fe, Cu, Zn, Pb, As, Ag и Sn).

Принципы работы РКС

Технические принципы работы РКС на примере опробования автосамосвалов показаны на рис. 2.

Примечания: РКС – рудоконтролирующая станция, РРС - рентгенорадиометрическая сепарация, ОФ – обогатительная фабрика.

Рисунок 2. Технические принципы опробования руды посредством РКС

Поверхностный слой руды в автосамосвалах измеряется по двум вариантам:

• сканирующий вариант: измерительный модуль двигается вдоль оси движения автосамосвала на заданной высоте или по огибающей траектории;
• локальный вариант: измерительный модуль двигается по прямой в горизонтальной и вертикальной плоскостях, производит измерение в определенных точках на заданной высоте от руды и перемещается на новое место; перемещение модуля осуществляет оператор, который выбирает самые подходящие места для достоверных и объективных измерений, исключая негабариты.

РКС размещается в специальном помещении, которое состоит из двух частей: операторской и измерительного бокса для автосамосвала (для этой цели может использоваться весовая).

По разрешающему сигналу светофора автосамосвал заезжает в измерительный бокс. Оператор через прозрачное окно в полу операторской или систему видеонаблюдения оценивает качество засыпки руды в кузове и определяет наиболее выгодные места для измерений.

Затем специальными кнопками управления оператор передвигает измерительный модуль к месту измерения или сканирует поверхность руды по оси или по одному из бортов автосамосвала. Скорость сканирования регулируется вручную или автоматически (например, 0,05–0,1 м/сек). Положение датчика относительно поверхности руды дополнительно контролируется на мониторе системы видеонаблюдения.

Оптимальное расстояние для измерений многих элементов составляет 30–50 см; оно поддерживается оператором или автоматически по лазерным датчикам координатной системы. Операция опробования автосамосвалов может выполняться и в полностью автоматическом режиме.

Полный цикл сканирования и перемещения датчиков составляет не более двух-трех минут. За это время РКС набирает и обрабатывает информацию от каждой измеренной полосы руды или каждого измеренного пятна. Такой алгоритм опробования позволяет получить не только общее среднее содержание определяемого элемента, но и его распределение в поверхностном слое. Чем больше размах колебаний содержания, тем более контрастная и неоднородная по качеству руда засыпана в автосамосвал. Результаты измерений могут быть выбраны как по усредненному значению, так и с учетом изменчивости материала. Дополнительно на экране монитора оператора появится картина распределения металла в кузове.

Далее оператором (или автоматически) включается сигнал светофора, управляющий маршрутом движения и направляющий автосамосвалы с богатой (товарной) рудой на фабрику, забалансовой и бедной рудой – на соответствующие склады или на предварительное обогащение с помощью РРС, породой – в отвал. Если сортировать только поток самосвалов, транспортирующих с карьера забалансовые руды, можно, наоборот, выделить и направить дополнительно на переработку самосвалы с товарной рудой.

Иными словами, предварительное обогащение начинается уже с крупнопорционной сортировки, что позволяет уменьшить транспортные расходы, вовлечь в переработку дополнительные объемы руды, резко сократить капитальные затраты и объемы переработки руды на РРС, сделать реальностью строительство и эффективную эксплуатацию комплекса рентгенорадиометрической сепарации.

Общий вид промышленных РКС, в том числе установок по опробованию автосамосвалов (думпкаров), на перечисленных выше объектах внедрения приведен на рис. 3–4.

Рисунок 3. Общий вид РКС на станции опробования думпкаров АО «Дальполиметалл» (слева) и станции опробования автосамосвалов АО «Горнорудная компания АИР» (справа)

Рисунок 4. Конвейерная РКС на Гайском ГОКе

Новые разработки

К числу новых разработок можно отнести экспресс-анализатор металла (ЭКАМ) и рентгеновский экспресс-анализатор керна.

Экспресс-анализатор металла (рис. 5) предназначен для лабораторного анализа технологических продуктов обогатительной фабрики АО «Дальполиметалл» (порошковые пробы) и представляет собой модернизированный вариант РКС. Определяемые элементы – Fe, Cu, Zn, As, Pb, Ag и Sn; порог чувствительности – на уровне 0,01–0,02 %, для Ag – 10–20 г/т.

Рисунок 5. Лабораторный экспресс-анализатор металла (ЭКАМ)

Рентгеновский экспресс-анализатор керна применяется для ускоренного изучения кернового материала геологических и эксплуатационных скважин.

Оперативное опробование и описание керна является больным местом любого геологического или горнодобывающего предприятия из-за острой нехватки геологов и длительных сроков изучения керна, который накапливается в больших количествах в хранилищах и остается без обработки, а предприятия в результате лишаются ценной опережающей геологической информации. Кроме всего, сложившаяся камеральная система не обеспечивает должной оперативности обработки керна.

Впервые мобильный автоматический анализатор керна такого типа был разработан и внедрен в ЮАР, где доказал свою высокую эффективность. Отечественная разработка учитывает африканский опыт, но имеет собственные методические особенности и технические решения.

Принцип работы рентгеновского измерителя керна (РИК-1) заключается в движении керна относительно прибора и сканировании его поверхностного слоя измерительной системой (РКС, ПРК, ЭКАМ) задаваемыми циклами от 1 до 10 секунд с выводом поверхностного содержания ценных компонентов (Cu, Zn, Pb, As, Nb, Mо, Ag, Sn и др.) от каждой локальной точки (условно). Рабочее пятно (точка опробования) регулируется от 10 см² (3 × 3) до 25 см² (5 × 5), что обеспечивает достаточно высокую представительность оценки качественного состава керна по каждым 10 см длины керна. При необходимости локальность можно изменять или увеличивать путем усреднения данных измерений по любому участку керна. Принцип работы и устройство РИК показаны на рис. 6.

Рисунок 6. Принцип работы и устройство РИК-1

Измерительное устройство может работать при движении керна относительно датчика или датчика относительно керна в ручном и автоматическом режимах. При этом керн может измеряться, оставаясь в неподвижном состоянии в ящике (контейнере), а измерение – производиться по одной или по двум (с поворотом керна на 100 °) направляющим.

В зависимости от выбора режима сканирования измерение одного керна (1 м) занимает до 10–100 секунд в зависимости от требуемой локальности и поставленной задачи. Время (длительность) измерений каждого участка керна выбирается по ожидаемому содержанию определяемого элемента: чем ценнее элемент или ниже его содержание, тем выше время измерения. Так, один керн с содержанием серебра на уровне 10–30 г/т может измеряться до 60–100 секунд.

РИК может комплектоваться измерительным столиком или подвижной тележкой, на которых размещается контейнер (ящик) с керном. Для начала работы он передвигается оператором в зону измерений (под датчик), само измерение осуществляется в автоматическом режиме.

В соответствии с расчетами и практическим опытом длительность измерения одного контейнера с керном (7 шт.) в зависимости от задачи составляет от 5 до 15 минут без поворота и соответственно увеличивается с поворотом керна для повторных измерений другой стороны.

За счет современной рентгеновской техники (неохлаждаемые рентгеновские излучатели, полупроводниковые детекторы высокого разрешения) РИК имеет высокую чувствительность и селективность измерений. Полная радиационная безопасность обеспечивается конструктивным исполнением и организацией работ.

Заключение

Передовой опыт показывает возможность эффективного использования РКС для оперативного управления транспортными потоками, формирования рудных складов, контроля отдельных технологических процессов и первичного обогащения за счет крупнопорционной сортировки.

В экономическом отношении РКС является наиболее эффективным и наименее затратным процессом управления качеством руд. При этом внедрение технологии РКС отличается минимальными капитальными вложениями, не превышающими 10–15 млн рублей (в зависимости от типа, места установки и количества РКС).

Читайте также: Развитие и совершенствование рентгенорадиометрической сепарации в обогащении золотосодержащих руд

"ЗОЛОТОДОБЫЧА" № 3 (292), МАРТ 2023 ГОДА

© АО «Иргиредмет», 2023