Люминесцентный метод обогащения.

Данный метод основан на способности некоторых минералов испускать фотоны при возбуждении их молекул рентгеновскими или ультрафиолетовыми лучами, видимым светом или нагреванием. Принципиальная схема узла облучения люминесцентного сепаратора приведена на рис.5.6.1. В развитие этих методов большой вклад внесли советские ученые. В 1939 г. М.Е. Богословский предложил использовать рентгенолюминесценцию алмазов для обогащения, но из-за несовершенства аппаратурного оформления процесс применения в промышленности в то время не получил (в 1941 г на обогатительных фабриках Урала применялись установки М.Е. Богословского для выделения алмазов из гравитационных концентратов).

В настоящее время высокопроизводительные сепараторы типа «ЛС» и «РЛС» являются основными аппаратами на алмазных обогатительных фабриках РФ.

Рис. 5.6.1. Принципиальная схема узла облучения фотолюминесцентного сепаратора.

1 - лампа; 2 - отражатель; 3 - линзы; 4 - диафрагма; 5 - фильтр.

Люминесценция возникает в результате преобразования энергии рентгеновского или другого излучения в световую. Процесс люминесценции слагается из следующих стадий:

- поглощение энергии возбуждающего излучения,

- преобразование и передача энергии внутри тела,

- испускание света в центрах свечения,

- возвращение атома в равновесное состояние (т.е. электроны атома из возбужденного состояния возвращаются в равновесное).

Центрами свечения могут быть атомы или комплексные ионы основного вещества кристаллической решетки, ионы примесей, а также дефекты кристаллической решетки, вакансии, межузельные атомы и другие дефекты.

Способностью люминесцировать обладают многие минералы. Более полно изучена люминесценция минералов, связанная с собственными атомами и комплексными ионами, а также с примесями редкоземельных элементов, двухвалентных ионов марганца, хрома. Содержание примесей может варьировать от тысячных долей процента до нескольких процентов. В некоторых случаях для возбуждения люминесценции, кроме основного активатора, необходимо присутствие еще второго вещества - соактиватора. Например, красная люминесценция кальцита возбуждается ультрафиолетовым излучением с длиной волны 2500 Å, если в минерале, кроме примеси двухвалентного марганца, присутствует еще примесь свинца. Другие примеси, как, например, железо или кобальт, также обладают свойством частично люминесцировать. Улучшение показателей селективности процесса достигается использованием соответствующих светофильтров.

Для возбуждения люминесценции используются следующие основные типы электромагнитных излучений:

1. Ультрафиолетовое. Длина волны около 3,8*10³ Å, энергия 3,26*10^-3 ÷ 12,4*10^-2 кэВ;

2. Рентгеновское. Длина волны 10² ÷ 6*10² Å, энергия 12,4*10^-2 ÷ 2,06*10² кэВ;

3. Гамма-излучение (1,0 ÷ 10 Å и энергия больше 10 кэВ).

Цвет люминесценции минералов зависит от характера источника возбуждения и длины волны. Например, шеелит хорошо возбуждается короткими (1800-2500 Å) или длинными (3500-3800 Å) ультрафиолетовыми лучами и светится голубым светом. Чтобы выделить заданный минерал из совокупности нескольких минералов по цвету люминесценции, необходимо подобрать источник излучения с определенной энергией квантов, определить интенсивность и спектры возбуждаемой им люминесценции и, применяя соответствующие фильтры, создать условия, наиболее благоприятные для селективного выделения данного минерала.

Дата добавления: 2015-07-18