Радиометрическое оборудование для контроля технологических процессов переработки геоматериалов техногенного уранового месторождения
У статті проаналізована технологія використання відходів (відвалів гірських порід і за балансових руд). Також проведений аналіз радіометричних сепараторів, які дозволяють відділити чисту породу для використання в якості будівельного матеріалу другого класу....
Saved in:
| Date: | 2007 |
|---|---|
| Main Authors: | , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С.Полякова НАН України
2007
|
| Series: | Геотехническая механика |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/31458 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Радиометрическое оборудование для контроля технологических процессов переработки геоматериалов техногенного уранового месторождения / А.В. Копанев, В.И. Новиков, А.В. Соловий // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2007. — Вип. 73. — С. 281-289. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-31458 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-314582025-02-09T15:18:11Z Радиометрическое оборудование для контроля технологических процессов переработки геоматериалов техногенного уранового месторождения Aerophare equipment for control of technological processes of processing of geomaterialov of technogenic uranium deposit Копанев, А.В. Новиков, В.И. Соловий, А.В. У статті проаналізована технологія використання відходів (відвалів гірських порід і за балансових руд). Також проведений аналіз радіометричних сепараторів, які дозволяють відділити чисту породу для використання в якості будівельного матеріалу другого класу. In article is analyzed technology of the use departure (the moldboards of the mountain rocks and off-balance ore). Is it also organized analysis radiometric separators, allowing separate pure rock for use as second-class building material. 2007 Article Радиометрическое оборудование для контроля технологических процессов переработки геоматериалов техногенного уранового месторождения / А.В. Копанев, В.И. Новиков, А.В. Соловий // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2007. — Вип. 73. — С. 281-289. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. 1607-4556 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/31458 621.928:622.723:502.3 ru Геотехническая механика application/pdf Інститут геотехнічної механіки імені М.С.Полякова НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| description |
У статті проаналізована технологія використання відходів (відвалів гірських порід і за балансових руд). Також проведений аналіз радіометричних сепараторів, які дозволяють відділити чисту породу для використання в якості будівельного матеріалу другого класу. |
| format |
Article |
| author |
Копанев, А.В. Новиков, В.И. Соловий, А.В. |
| spellingShingle |
Копанев, А.В. Новиков, В.И. Соловий, А.В. Радиометрическое оборудование для контроля технологических процессов переработки геоматериалов техногенного уранового месторождения Геотехническая механика |
| author_facet |
Копанев, А.В. Новиков, В.И. Соловий, А.В. |
| author_sort |
Копанев, А.В. |
| title |
Радиометрическое оборудование для контроля технологических процессов переработки геоматериалов техногенного уранового месторождения |
| title_short |
Радиометрическое оборудование для контроля технологических процессов переработки геоматериалов техногенного уранового месторождения |
| title_full |
Радиометрическое оборудование для контроля технологических процессов переработки геоматериалов техногенного уранового месторождения |
| title_fullStr |
Радиометрическое оборудование для контроля технологических процессов переработки геоматериалов техногенного уранового месторождения |
| title_full_unstemmed |
Радиометрическое оборудование для контроля технологических процессов переработки геоматериалов техногенного уранового месторождения |
| title_sort |
радиометрическое оборудование для контроля технологических процессов переработки геоматериалов техногенного уранового месторождения |
| publisher |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С.Полякова НАН України |
| publishDate |
2007 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/31458 |
| citation_txt |
Радиометрическое оборудование для контроля технологических процессов переработки геоматериалов техногенного уранового месторождения / А.В. Копанев, В.И. Новиков, А.В. Соловий // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2007. — Вип. 73. — С. 281-289. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
| series |
Геотехническая механика |
| work_keys_str_mv |
AT kopanevav radiometričeskoeoborudovaniedlâkontrolâtehnologičeskihprocessovpererabotkigeomaterialovtehnogennogouranovogomestoroždeniâ AT novikovvi radiometričeskoeoborudovaniedlâkontrolâtehnologičeskihprocessovpererabotkigeomaterialovtehnogennogouranovogomestoroždeniâ AT solovijav radiometričeskoeoborudovaniedlâkontrolâtehnologičeskihprocessovpererabotkigeomaterialovtehnogennogouranovogomestoroždeniâ AT kopanevav aerophareequipmentforcontroloftechnologicalprocessesofprocessingofgeomaterialovoftechnogenicuraniumdeposit AT novikovvi aerophareequipmentforcontroloftechnologicalprocessesofprocessingofgeomaterialovoftechnogenicuraniumdeposit AT solovijav aerophareequipmentforcontroloftechnologicalprocessesofprocessingofgeomaterialovoftechnogenicuraniumdeposit |
| first_indexed |
2025-11-27T08:02:17Z |
| last_indexed |
2025-11-27T08:02:17Z |
| _version_ |
1849929812635811840 |
| fulltext |
"Геотехническая механика" 281
УДК 621.928:622.723:502.3
Копанев А.В., Новиков В.И.,
Соловий А.В.
РАДИОМЕТРИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ КОНТРОЛЯ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ПЕРЕРАБОТКИ
ГЕОМАТЕРИАЛОВ ТЕХНОГЕННОГО УРАНОВОГО
МЕСТОРОЖДЕНИЯ
У статті проаналізована технологія використання відходів (відвалів гірських порід і за
балансових руд). Також проведений аналіз радіометричних сепараторів, які дозволяють від-
ділити чисту породу для використання в якості будівельного матеріалу другого класу.
AEROPHARE EQUIPMENT FOR CONTROL OF TECHNOLOGICAL
PROCESSES OF PROCESSING OF GEOMATERIALOV OF
TECHNOGENIC URANIUM DEPOSIT
In article is analyzed technology of the use departure (the moldboards of the mountain rocks
and off-balance ore). Is it also organized analysis radiometric separators, allowing separate pure
rock for use as second-class building material.
Охрана окружающей среды, обеспечение экологической безопасности для
жизнедеятельности человека задача, имеющая важное народно-хозяйственное
значение. Создание экологических технологий особенно актуально для горных
предприятий сырьевой базы атомной энергетики, относящейся к числу отрас-
лей промышленности с наибольшим выходом различных отходов, включая ра-
диоактивные, на единицу продукции.
Отходы горного производства - пустые породы, забалансовые по содержа-
нию урана руды и хвосты кучного выщелачивания, содержащие естественные
радиоактивные материалы, складируются, как правило, на поверхности в отва-
лах.
Опыт работы горных предприятий показывает, что отходы их производств
можно утилизировать по следующим основным направлениям:
• для строительства плотин, дамб, хранилищ для складирования отходов с
последующей рекультивацией;
• для изготовления щебня;
• в качестве закладочного материала (в твердеющих и гидросмесях, а также
сыпучей закладке) для заполнения выработанных пространств, образованных в
процессе ведения горных работ;
• для заполнения выработанных пространств отработанных карьеров, воро-
нок обрушения, различных оврагов и балок с последующей рекультивацией на-
рушенной поверхности.
Согласно требованиям норм радиационно-гигиенической безопасности и
физико-механическим свойствам для гражданского и промышленного строи-
тельства могут быть использованы только пустые породы. Так, действующим
Положением о радиационном контроле на объектах строительства и строитель-
ных материалов Украины последние разделены по величине допустимого уров-
282 Выпуск № 73
ня суммарной удельной активности естественных радионуклидов (Асум) на три
класса.
Первый класс – строительные материалы используются для всех видов
строительства без ограничений; Асум не должна превышать 370 Бк/кг.
Второй класс – строительные материалы для дорожного и промышленного
строительства в пределах территории населенных пунктов и зон перспективной
застройки; Асум выше 370, но ниже 740 Бк/кг.
Третий класс – строительные материалы используются вне населенных
пунктов при строительстве подземных сооружений, покрытых слоем грунта
толщиной более 0,5 м, где исключено длительное пребывание людей; Асум пре-
вышает 740, но ниже или равно 1350 Бк/кг. Если Асум превышает 1350 Бк/кг,
вопрос о возможных сферах использования таких материалов решается в каж-
дом случае отдельно.
Технология использования отходов (отвалов горных пород и забалансовых
руд) в народном хозяйстве для промышленного и гражданского строительства
предусматривает их сортировку и переработку. Такой регламент рассмотрим на
примере переработки техногенного уранового месторождения, образовавшего-
ся в процессе эксплуатации Смолинской шахты.
Для переработки отвала Смолинской шахты введен в эксплуатацию рудо-
сортировочный комплекс «Алтаит». При переработке отвалов выделяется мел-
кая строительная фракция, которая вместо песка может быть использована в
шахтах комбината при гидрозакладке пустот. Таким образом, комплекс позво-
ляет снизить негативное влияние горных отвалов шахт на окружающую среду и
получить при этом дополнительные товарные продукты. Для этого в цепи аппа-
ратов используются радиометрические контрольные станции «Алмаз», а после
первичного дробления - сепараторы радиометрические «Уранит» или «Аль-
бит». Переработанные породы целесообразно использовать в качестве щебня,
отвечающего требованиям ГОСТ 8267-82 и ГОСТ 232554-84.
Для материалов, используемых в дорожном строительстве в пределах терри-
тории населенных пунктов и зон перспективной застройки, удельная актив-
ность естественных радионуклидов не должна превышать значений, установ-
ленных для пород второго класса, а при строительстве дорог вне населенных
пунктов с последующим покрытием асфальтом или бетоном, сооружении пло-
тин, дамб и т.д. - значений, установленных для пород третьего класса. Породы
первого класса используются для строительства жилых и общественных зданий
с соблюдением требований Норм радиационной безопасности Украины (НРБУ-
97).
Радиометрическое обогащение урановых руд получило широкое распро-
странение в промышленности. При этом интенсивность радиоактивного излу-
чения пропорциональна содержанию урана в данном куске или порции руды
[1,2,5].
Сущность процесса радиометрического обогащения заключается в автома-
тизированном разделении (сепарации) кусков или порций руды на продукты с
"Геотехническая механика" 283
различным, в том числе отвальным, содержанием урана на основе измерения
интенсивности радиоактивного излучения.
Радиометрическая сепарация имеет следующие режимы: кусковой, порци-
онный, поточный.
При кусковом и порционных режимах рудная масса предварительно разде-
ляется на куски (порции) и каждая из них подаётся отдельно в зону измерения
активности.
При поточном режиме рудная масса не разделяется, а проходит через зону
измерения непрерывным потоком. В этом случае за условную порцию можно
принять массу руды, которая в каждый данный момент находится в сфере де-
тектора излучения (датчика).
Кусковой режим сортировки даёт наиболее полное использование контраст-
ности руды, однако он менее производителен, чем порционный и поточный
[1,2].
Обогатимость руд составляет предмет всестороннего серьезного изучения.
Основными свойствами руд, определяющими обогатимость, являются: радио-
активное равновесие, присутствие посторонних радиоактивных веществ, кон-
трастность, гранулометрический состав и равномерность массы кусков, харак-
тер их минерализации и среднее содержание полезного компонента. Эти же
свойства предопределяют эффективность радиометрического обогащения
[1,3,6].
Возможность применения и эффективность радиометрического обогащения
определяется совокупным действием трех основных факторов:
1) природными данными руды (контрастность),
2) совершенством аппаратуры,
3) правильностью технологических приемов.
Контрастность является одним из природных свойств, наиболее сильно
влияющих на обогатимость руд. Целесообразность принятия тех или иных ре-
шений и использования различных средств радиометрического обогащения
также находится в определенной зависимости от контрастности исходной руды.
Если руда будет состоять только из кусков с одинаковым содержанием ра-
диоактивного металла, то радиометрическое обогащение не будет эффективно.
Естественно, что наилучшие результаты будут достигнуты в том случае, если в
руде имеются только куски пустой породы и куски с высоким содержанием по-
лезного компонента. Фактически руды различных месторождений характери-
зуются тем или иным распределением кусков или порций по содержанию в них
металла. Степень неоднородности кусков или порций по содержанию в них по-
лезного компонента называется контрастностью [4].
Радиометрический сепаратор включает следующие основные узлы:
1) механизм, подающий куски руды в зону измерения активности,
2) радиометр прибор, который регистрирует интенсивность излучения и по-
дает соответствующую команду исполнительному механизму,
3) исполнительный механизм, т.е. устройство, отбирающее кусок по коман-
де радиометра.
284 Выпуск № 73
Радиометры имеют сходное устройство и состоят из следующих основных
узлов: детекторы гамма-излучения (датчики), усилитель импульсов, форми-
рующий каскад, измеритель скорости счета или абсолютного числа импульсов,
пороговый каскад и исполнительное устройств [1,5].
Датчик радиометра представляет собой сцинтилляционный блок. Он состо-
ит из кристалла NaJ,активированного таллием и фото-электронного умножите-
ля (ФЭУ). В кристалле происходит регистрация гамма-излучения за счет явле-
ния люминесценции. Возникающие при этом слабые световые вспышки фикси-
руются с помощью ФЭУ. Поскольку вспышки очень слабы, большое значение
имеет создание оптического контакта между кристаллом и умножителем. Оп-
тическим называется контакт, позволяющий максимально повысить количество
световой энергии при переходе из одной среды в другую, за счет снижения по-
терь на рассеивание, полное внутреннее отражение и др. В данном случае кон-
такт достигается применением специального вазелина.
ФЭУ - фотоэлектронный умножитель - вакуумный прибор, преобразующий
слабые световые вспышки в электрические импульсы и усиливает эти импуль-
сы до определенной амплитуды. Конструктивно ФЭУ выполнен в виде элек-
тронной лампы, состоящей из анода, покрытого металлом с высокой фотоэлек-
тронной эмиссией, катода, нескольких пар диодов и фокусирующих электро-
дов. Импульсы с катода поступают на усилитель и далее по схеме радиометра.
Время измерения активности составляет в различных радиометрах от долей
секунд до нескольких десятков секунд.
С технологической точки зрения основной характеристикой радиометров
является чувствительность. Простейшие высокопроизводительные аппараты
для первичной сортировки урановых руд - радиометрические контрольные
станции (РКС), представляют собой устройства для измерения активности до-
бытой горной массы в крупных порциях.
Чувствительность радиометра зависит от размеров кристаллов в датчике,
особенностей электронной схемы и геометрических условий измерения. Мак-
симальная чувствительность определяется как число импульсов, регистрируе-
мых за единицу времени от рудного эталона, соответствующего среднему раз-
меру и массе куска (порции руды) и имеющего определенное содержание ура-
на.
В целом качество проведенной сортировки оценивается её эффективностью,
под которой понимается отношение фактического выхода хвостов к теоретиче-
ски возможному.
Показатель эффективности зависит от работы не только электронных, но и
механических узлов сепаратора. От того как эти узлы обеспечивают постоянст-
во траектории и скорости движения кусков в зоне измерения, степени влияния
на условия измерения данного куска соседних, а также быстродействия разде-
ляющего устройства и работоспособности сортировочной течки [1,5], зависит
указанный показатель эффективности.
Рассмотрим принцип действия радиометрического ленточного сепаратора
«Уранит» (рис.1) для сортировки материала крупностью -300+90мм.
"Геотехническая механика" 285
1.Вибролоток;2.Натяжная станция (приводной барабан, двигатель-редуктор, ре-
мень);3.Лента;4.Ресивер;5.Вибропитатель.
Рис.1 – Радиометрический ленточный сепаратор «Уранит» в объеме:
1.Бункер;2.Вибропитатель;3.Вибролоток;4.Лента;5.Приводной ролик;6.Натяжной ро-
лик;7.Рабочие ролики;8.Датчики;9.Фиксатор;10.Привод ленты;11.Устройство разделяю-
щее;12.Течки продуктов переработки.
Производительность сепаратора «Уранит» составляет 10-20 т/час;
Рабочее давление сжатого воздуха в системе 6 Атм, расход воздуха 5 м3/час;
Продукты переработки - отсев, концентрат 1, концентрат 2,хвосты.
Рис.2 – Радиометрический ленточный сепаратор «Уранит» в разрезе:
286 Выпуск № 73
Руда из бункера 1с помощью вибрационного питателя 2 подаётся на вибро-
лоток 3(рис.3), при этом куски выстраиваются в один ряд, двигаясь, достигают
определенной скорости. Руда раскладывается на горизонтально движущуюся
ленту 4 по одному куску на расстояние не меньше длины куска.
Скорость движения ленты 1,2 м/с.
а) б)
а - с електромагнитными катушками; б - с дебалансами
Рис.3 – Вибролоток
Кусок при своем движении по ленте перекрывает луч фотофиксатора 9
(рис.4),(может быть установлен как гамма-фиксатор, так и инфракрасный.), по
времени этого перекрытия определяется длина куска (приближенно можно счи-
тать пропорционально его массе).
Рис.4 – Фотофиксатор
Данные о размере куска поступают на УНО (устройство накопления и обра-
ботки информации). Далее кусок попадает в зону измерения датчиков первой
стадии 8. Происходит считывание гамма-фона и сравнение его с пороговым
значением для первой стадии. Двигаясь дальше куски руды попадают в зону
действия исполнительного механизма 11. Исполнительный механизм представ-
ляет собой пневматический клапан (рис.5), управляемый электромагнитом.
Рис.5 – Пневматический клапан
"Геотехническая механика" 287
Если суммарная величина излучения от куска после её сопоставления с раз-
мером куска, оказывается большей некой пороговой величины, радиометр даёт
команду на включение электромагнита исполнительного устройства, откры-
вающего пневмоклапан, и тот потоком воздуха высокого давления направляет
кусок в течку концентрата 1. Если же клапан не срабатывает, то кусок попадает
в зону измерения датчиков второй стадии 8. После обработки информации на
разделяющее устройство второй стадии подается решение - либо “отстрелить”
данный кусок (концентрат 2),либо пропустить его в течку “хвостов”. Таким об-
разом, происходит разделение.
Данные о размере куска влияют не только на появление команды, на сраба-
тывание клапана, но и на время дутья, которое будет тем больше, чем больше
размер куска, находящегося в зоне пневмоклапана.
Датчики первой и второй стадии (рис.6), защищенных свинцовыми экрана-
ми, нужны для улучшения отношения сигнал/шум, снижения влияния естест-
венного фона и уменьшения влияния засветки от рядом следующих кусков.
Рис.6 – Датчики, защищенные свинцовым экраном
Ленточные сепараторы «Альбит» используются для обогащения руды клас-
са -90+40мм. Принцип их работы аналогичен ленточным сепараторам «Ура-
нит». Разница состоит в том, что используется одновременно не один, а не-
сколько каналов разделения (рис.7).
Рис.7 – Руда разделенная на несколько потоков (каналов)
Руда из бункера сепаратора попадает в вибролоток, на котором находятся
разделительные канавки. Разделённая на несколько потоков руда, подаётся на
горизонтально движущуюся ленту. Эти потоки и называются каналами. Под
288 Выпуск № 73
каждым каналом находятся радиометрические датчики, которые замеряют ак-
тивность кусков и выдают информацию в устройство накопления и обработки
УНО. Далее куски попадают в зону измерения, где может быть установлен как
гамма-фиксатор, так и инфракрасный. Данные о размере куска также поступа-
ют на УНО. Величина активности и данные о размере куска анализируются и, в
зависимости от результата анализа, подаётся команда на электромагнит разде-
ляющего устройства. Разделяющее устройство отбирает куски сжатым возду-
хом. Длина дутья зависит от размеров куска.
Конструктивно одно УНО может быть выполнено для всех каналов. В на-
стоящее время такие устройства реализуются на микропроцессорах (рис.8).
Рис.8 – УНО (устройство накопления и обработки информации)
При покусковом режиме в зону измерения плотности потока излучения кус-
ки руды поступают раздельно, что обеспечивает наилучшую избирательность
сортировки. Расположение кусков руды на некотором расстоянии друг от друга
позволяет снизить влияние на результаты измерения γ-излучения каждого пре-
дыдущего и последующего кусков. Покусковой режим обеспечивает наилуч-
шие показатели радиометрического обогащения при наименьшей производи-
тельности по сравнению с порционным и поточным режимами.
Однако полностью выдержать покусковой режим практически невозможно.
Различие размеров и формы кусков руды не дает возможности создать идеаль-
ный питатель радиометрического сепаратора, позволяющий подавать на изме-
рения всегда только один кусок руды. Таким образом, покусковой режим в той
или иной мере содержит в себе элементы порционного режима сортировки.
Преимущества использования радиометрического ленточного сепаратора
«Уранит» или «Альбит»:
1) увелечения времени измерения;
2) отбор руды с высоким содержанием металла на первом стадии позволяет
избавиться от влияния излучений соседних кусков на результаты сортировки
руды в последующей стадии, т. е. в этом сепараторе почти исключается под-
светка;
3) датчики первой и второй стадии, защищенных свинцовыми экранами, для
снижения влияния естественного фона и уменьшения влияния засветки от ря-
дом следующих кусков.
4) УНО (устройство накопления и обработки информации), реализуются на
микропроцессорах;
5) конструктивное выполнение допускает быструю смену всех узлов;
"Геотехническая механика" 289
6) радиометры для экспресс-анализа руды в емкостях (бункер1) и на транс-
портерах дают объективную информацию о количестве полезного компонента в
руде, поступившей в процесс. Сигнализатор превышения содержания полезно-
го компонента в хвостах позволяет исключать брак. Информация поступает на
микропроцессор, оценивает руду, поступающую в процесс и вносит необходи-
мые коррекции в режим работы радиометрических сепараторов по результатам
контроля. Оператор может контролировать технологию сортировки.
Недостатки:
1) невозможно полностью выдержать покусковой режим. Различие размеров
и формы кусков руды не дают возможность создать идеальный питатель ра-
диометрического сепаратора, позволяющий подавать на измерения всегда толь-
ко один кусок руды. Таким образом, покусковой режим в той или иной мере
содержит в себе элементы порционного режима сортировки;
2) длина куска считывается приближенно – пропорциональна его массе;
3) шум (пневматический клапан), вибрация (вибропитатель, вибролоток).
Перечисленные преимущества и недостатки являются предметом дальней-
ших исследований авторов.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.Крейндлин И.И., Маркова Р.А., Паска Л.М. Приборы для радиометрического обогащения руд. – М.,
Атомиздат 1972. – 240 с.
2.Мокроусов В.А., Гольбек Г.Р., Архипов О.А. Теоретические основы радиометрического обогащения ра-
диоактивных руд. – М., «Недра»,1967. – С. 87-94.
3.Полькин С.И. Обогащения руд и россыпей редких металлов. – М., «Недра»,1967. – С. 103-114.
4.Пухальский Л.Г. Теория контрастности урановых руд. – М., Госатомиздат,1963. – С. 67-73.
5.Кошелев И.В. Радиометрическая аппаратура для обогащения урановых руд. – М., Госатомиздат, 1963. –
92 с.
6.Полькин С.И. Обогащение руд и россыпей редких и благородных металлов: Учебник для вузов.2-е
изд.,перераб.и доп. – М., «Недра»,1987. – 428 с.
|