Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
Фотонейтронный (гамма-нейтронный) метод обогащения
Данный метод основан на измерении интенсивности искусственно наведенного излучения. Характер первичного излучения фиксируется датчиком различий. При фотонейтронной, или гамма-нейтронной, сепарации исходный материал подвергается облучению гамма-квантами определенной энергии с последующим разделением кусков руды по интенсивности потока нейтронов. Для возбуждения реакции могут быть применены как изотопные источники гамма-излучения, так и ускорители электронов. При прохождении через вещество гамма-излучение, представляющее собой электромагнитные волны, взаимодействует с атомами вещества, т.е. электронами и атомными ядрами. Взаимодействие гамма-излучения с веществом проявляется в следующих формах: - фотоядерная реакция; - фотоэффект; - эффект Комптона; - образование электронно-позитронных пар. Вероятность протекания какого-либо из перечисленных процессов зависит от энергии гамма-излучения. Фотоядерные реакции (γ, n), (γ, р) и (γ, α ), т.е. реакции с образованием нейтронов, протонов или альфа-частиц, называемые также ядерным фотоэффектом, протекают под действием гамма-излучения больших энергий. Протоны и альфа-частицы, обладая большой массой и зарядом, имеют низкую проникающую способность и практически не покидают объем облучаемого полезного ископаемого. Поэтому для радиометрического обогащения интерес представляет лишь реакция с испусканием нейтронов. Метод радиометрического обогащения, основанный на использовании различий в регистрируемой плотности потока нейтронов, возникающих при облучении гамма-квантами объемов полезного ископаемого, называется фотонейтронным. Разделение продуктов производится по плотности потока нейтронов. Необходимым условием для осуществления фотоядерной реакции является превышение энергии гамма-кванта Еγ над энергией отделения нейтронов En т.е. Еγ > Еn. Полное число образующихся фотонейтронов зависит от активности источника i, сечения фотоядерной реакции σ ф.я., расстояния от источника r, полного коэффициента ослабления гамма-излучения μ и содержания химического элемента С, вступающего в реакцию. В случае точечного источника монохроматических гамма-квантов число нейтронов, образующихся в секунду в единице объема вещества на расстоянии r, равно:
где n0 - число ядер в единице объема химически чистого расщепляемого вещества.
Каждый химический элемент характеризуется определенным порогом реакции (γ, n) и ее эффективным сечением σ фя. Минимальный порог фотонейтронных реакций имеют бериллий и дейтерий, а наибольший - углерод (18, 7 МэВ) и гелий (20 МэВ). Для большей части остальных химических элементов пороговая энергия находится в диапазоне 6... 16 МэВ. Сечение фотоядерного эффекта определяется по формуле где α – коэффициент, изменяющийся от 1, 5 до 3 и зависящий от обменных свойств ядер. Сечение реакции (γ, n) с возрастанием энергии гамма-квантов сначала увеличивается до некоторого максимального значения (область резонанса), а затем опять уменьшается. Таким образом, мощность потока нейтронов зависит от активности источника и содержания определяемого элемента в куске, а эффективность регистрации потока нейтронов определяется применяемыми детекторами и их расположением. Схемы обогащения бериллиевых руд мало отличаются от схем обогащения урановых руд. Они так же включают дробление руды до крупности 200 мм, грохочение руды, промывку и сепарацию материала крупнее 25 мм. Выход хвостов зависит от гранулометрической характеристики руды и ее контрастности, и составляет 49...63, 3 % от сепарируемого материала. Потери бериллия не превышают 3, 14...12, 6 %. В настоящее время гамма-нейтронный метод получил применение только для бериллиевых руд. Это связано с тем, что для бериллиевых руд имеет место высокая избирательность реакции (γ, n): 9Be + γ = 8Be + 1n Энергетический порог этой реакции составляет 1, 66 МэВ, а следующий элемент дейтерий, дающий реакцию (γ, и), имеет порог реакции 2, 2 МэВ. Для всех остальных элементов этот порог превышает 6 МэВ, поэтому гамма-лучи в диапазоне энергии больше 1, 66 МэВ и меньше 2, 2 МэВ будут вызывать фотоядерную реакцию только на ядрах бериллия. Низкий энергетический порог этой реакция позволяет использовать в качестве источника гамма-лучей ампульный радиоактивный изотоп сурьмы 124Sb. Сечение реакции (γ, п) на бериллий мало (8 = 10~3 барн, 1 барн = 10~28 м2). В связи с этим замер излучения необходимо вести в течение 1...3 с. Это требует применения весьма активного источника гамма-лучей и совершенствования конструкции сепаратора. У нас выпускают три типа фотонейтронных сепараторов (Таблица 4 - Фотонейтронные сепараторы). Таблица 4 - Фотонейтронные сепараторы
На одном отечественном бериллиевом месторождении установка радиометрического метода обогащения позволяет выделить 60 % товарной руды при извлечении до 91 % металла. При этом в отвал выводится 20 % хвостов с потерями 2, 1 %. Одновременно выделяется и складируется 20 % некондиционной руды. Популярное: |
Последнее изменение этой страницы: 2016-03-22; Просмотров: 897; Нарушение авторского права страницы