Сепаратор и способ сухого обогащения алмазосодержащей руды

Сепаратор и способ сухого обогащения алмазосодержащей руды

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

[0001] Изобретение относится к обогащению руд, а именно к разделению или сортировке твёрдых рудных материалов сухим способом, в частности к сухому обогащению алмазосодержащей руды, т.е. ее сепарации с целью отделения содержащей алмазы породы от пустой породы с применением радиационных методов, а именно измерением вторичной эмиссии характерного ядерного гамма-излучения, возникающего под действием быстрых меченых нейтронов.

Предпосылки изобретения

[0002] Обнаружение алмазов в кимберлите методом меченых нейтронов известно из уровня техники (см., например, статью «Detection of diamonds in kimberlite by tagged neutron method», Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, A 785 (2015) 9-13).

[0003] Известны также способ и устройство для обнаружения алмазов в кимберлите с помощью метода меченых нейтронов (см. патент № RU 2521723 C1, опубликованный 10.07.2014 г.). Однако описанное в этом патенте устройство имеет недостаточную для промышленного применения производительность по алмазосодержащей руде, связанную: с малым телесным углом регистрации гамма-излучения, определяемым ограниченным числом детекторов гамма-излучения, расположенных только вне потока меченых нейтронов; с несовершенством конструкции конвейера, которая не обеспечивает постоянство высоты слоя алмазосодержащей породы, находящейся на ленте конвейера, в связи с отсутствием системы дозирования породы, а также в связи с отсутствием системы разделения и отбора облучаемой породы на концентрат и хвосты; с влиянием изменения температуры окружающей среды на характеристики регистрирующей аппаратуры устройства.

Раскрытие сущности изобретения

[0004] Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является повышение производительности сепаратора по обработке алмазосодержащей руды при использовании метода меченых нейтронов.

[0005] Еще одной технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является обеспечение надежного обнаружения алмазов, скрытых в кусках породы до ее дробления, что позволяет предотвратить повреждаемость алмазов.

[0006] Еще одной технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является обеспечение минимального выхода концентрата из руды при высокой производительности сепаратора.

[0007] Также предлагаемое изобретение решает задачу получения высокоэффективного и высокопроизводительного сепаратора для сухого обогащения алмазосодержащей руды.

[0008] Поставленные задачи решаются следующими средствами, изложенными в пунктах 1-20.

[0009] Пункт 1: Сепаратор для сухого обогащения алмазосодержащей руды, содержащий:

- систему подачи руды, предназначенную для подачи алмазосодержащей руды в нейтронный блок, причем нейтронный блок снабжён:

(a) нейтронным генератором, предназначенным для генерации потока меченых нейтронов и альфа-частиц, при этом в нейтронный генератор встроен многоэлементный альфа-детектор, и

(b) детекторами гамма-излучения, предназначенными для регистрации характеристического гамма-излучения, возникающего при облучении алмазосодержащей руды потоком меченых нейтронов;

- систему анализа данных, предназначенную для сбора и анализа данных, получаемых от альфа-детектора и детекторов гамма-излучения нейтронного блока;

- систему разделения алмазосодержащей руды;

- систему питания; и

- систему управления,

при этом система подачи руды снабжена по меньшей мере одним сосудом, выполненным с возможностью содержания порции алмазосодержащей руды, подлежащей облучению в нейтронном блоке, причем упомянутый по меньшей мере один сосуд имеет в сечении форму, соответствующую форме сечения потока меченых нейтронов,

и при этом система разделения выполнена с возможностью направлять облученную в сосуде порцию алмазосодержащей руды либо в концентрат, либо в хвосты по команде системы управления, в зависимости от выявленного системой анализа данных наличия или отсутствия алмаза(ов) в упомянутой порции алмазосодержащей руды.

[0010] Пункт 2: Сепаратор по пункту 1, в котором нейтронный генератор в нейтронном блоке расположен под сосудом, а детекторы гамма-излучения расположены в нейтронном блоке над сосудом.

[0011] Пункт 3: Сепаратор по пункту 1, в котором нейтронный генератор и детекторы гамма-излучения расположены в нейтронном блоке сбоку от сосуда.

[0012] Пункт 4: Сепаратор по пункту 3, в котором нейтронный генератор расположен с первой боковой стороны от сосуда, а детекторы гамма-излучения расположены со второй, противоположной первой боковой стороны от сосуда.

[0013] Пункт 5: Сепаратор по любому из пунктов 1-4, в котором упомянутый по меньшей мере один сосуд выполнен из безуглеродного материала, содержащего менее 1 мас.% углерода.

[0014] Пункт 6: Сепаратор по любому из пунктов 1-5, в котором в число детекторов гамма-излучения входит по меньшей мере один детектор гамма-излучения, расположенный в пределах потока меченых нейтронов, прошедшего через сосуд с алмазосодержащей рудой.

[0015] Пункт 7: Сепаратор по любому из пунктов 1-6, в котором детекторы гамма-излучения нейтронного блока расположены в виде двух групп:

- первой группы детекторов гамма-излучения, расположенной вокруг и вне потока меченых нейтронов и снабжённой защитой детекторов гамма-излучения от прямого попадания в них потока меченых нейтронов, и

- второй группы детекторов гамма-излучения, расположенной в пределах потока меченых нейтронов, прошедшего через сосуд с алмазосодержащей рудой.

[0016] Пункт 8: Сепаратор по любому из пунктов 1-7, в котором поток меченых нейтронов в нейтронном блоке имеет форму усеченной пирамиды, и, соответственно, сосуд тоже имеет форму усеченной пирамиды.

[0017] Пункт 9: Сепаратор по любому из пунктов 1-8, в котором детекторы гамма-излучения снабжены системой термокоррекции, соединенной линией связи с системой анализа данных.

[0018] Пункт 10: Сепаратор по любому из пунктов 1-9, в котором система подачи руды содержит конвейер с множеством установленных на нем сосудов.

[0019] Пункт 11: Сепаратор по любому из пунктов 1-10, в котором система подачи руды содержит загрузочный бункер с дозатором для подачи дозированной порции алмазосодержащей руды в сосуд, а система разделения выполнена с возможностью направления облученной порции алмазосодержащей руды либо в емкость для сбора концентрата, либо в емкость для сбора хвостов, причем загрузочный бункер с дозатором и система разделения соединены линией связи с системой управления.

[0020] Пункт 12: Сепаратор по любому из пунктов 1-11, в котором нейтронный блок предназначен для генерации потока меченых нейтронов и альфа-частиц при ускорении дейтронов и взаимодействии их с тритиевой мишенью за счет осуществления следующей бинарной реакции:

d + t → α + n,

где d – дейтрон, t – тритон, α – альфа-частица, n – нейтрон.

[0021] Пункт 13: Сепаратор по любому из пунктов 1-12, в котором нейтронный блок помещён в пылезащитный кожух.

[0022] Пункт 14: Сепаратор по любому из пунктов 1-13, в котором упомянутые система подачи руды, нейтронный блок и система разделения образуют модуль обогащения, причем сепаратор содержит по меньшей мере два таких модуля обогащения, которые выполнены с возможностью обогащать алмазосодержащую руду последовательно друг за другом или параллельно друг другу, при этом альфа-детектор и детекторы гамма-излучения каждого нейтронного блока в каждом модуле обогащения соединены с системой анализа данных, которая с помощью линий связи соединена с системой управления.

[0023] Пункт 15: Сепаратор по пункту 14, в котором система разделения алмазосодержащей руды каждого модуля обогащения, кроме последнего из упомянутых по меньшей мере двух модулей обогащения, выполнена с возможностью подачи концентрата в систему подачи руды следующего модуля обогащения для проведения дальнейшего облучения и обогащения концентрата из предыдущего модуля обогащения.

[0024] Пункт 16: Сепаратор по пункту 14 или 15, в котором система питания является общей или отдельной для всех модулей обогащения, и/или система анализа данных является общей или отдельной для всех модулей обогащения, и/или система управления является общей или отдельной для всех модулей обогащения.

[0025] Пункт 17: Сепаратор по любому из пунктов 14-16, в котором каждый нейтронный блок в каждом модуле обогащения помещён в пылезащитный кожух, и/или каждый модуль обогащения помещён в пылезащитный кожух.

[0026] Пункт 18: Сепаратор по любому из пунктов 1-17, содержащий по меньшей мере два упомянутых нейтронных блока, установленных последовательно друг за другом, причем система подачи руды является общей и выполнена с возможностью подачи алмазосодержащей руды в каждый из упомянутых нейтронных блоков, при этом каждый нейтронный блок выполнен с возможностью независимого облучения своей порции алмазосодержащей руды в отдельном сосуде.

[0027] Пункт 19: Сепаратор по пункту 18, содержащий общую систему питания, общую систему анализа данных и общую систему управления для всех нейтронных блоков.

[0028] Пункт 20: Способ сухого обогащения алмазосодержащей руды, осуществляемый с использованием сепаратора по любому из пунктов 1-19.

[0029] Предпочтительно, способ сухого обогащения алмазосодержащей руды по пункту 20 может включать следующие этапы:

(a) облучают потоком быстрых меченых нейтронов порцию алмазосодержащей руды, находящуюся в сосуде, имеющем в сечении форму, соответствующую форме сечения потока быстрых меченых нейтронов;

(b) регистрируют спектр характеристического гамма-излучения, возникающего при облучении на этапе (a) упомянутой порции алмазосодержащей руды потоком быстрых меченых нейтронов;

(c) анализируют спектр характеристического гамма-излучения, зарегистрированный на этапе (b) от упомянутой порции алмазосодержащей руды для получения информации о присутствии или отсутствии алмазов в упомянутой порции алмазосодержащей руды; и

(d) исходя из информации, полученной на этапе (c), направляют упомянутую порцию алмазосодержащей руды либо в концентрат, если в упомянутой порции присутствует по меньшей мере один алмаз, либо в хвосты, если в упомянутой порции алмаз отсутствует.

Краткое описание чертежей

[0030] Предлагаемое изобретение поясняется далее подробнее на примере следующих неограничительных чертежей.

[0031] На фиг. 1 изображен общий вид в перспективе с местными разрезами одного конкретного варианта воплощения сепаратора по изобретению, в котором все узлы размещены в пылезащитных кожухах.

[0032] На фиг. 2 изображен общий вид в перспективе с местным разрезом другого конкретного варианта воплощения сепаратора, размещенного внутри транспортного контейнера, причем нейтронный блок сепаратора закрыт пылезащитным кожухом (пылезащитные кожухи входной и выходной частей системы подачи руды сепаратора не изображены для ясности).

[0033] На фиг. 3 изображена технологическая схема работы одного конкретного варианта воплощения сепаратора по изобретению.

[0034] На фиг. 4 схематично изображен главный узел одного конкретного варианта воплощения сепаратора по изобретению, т.е. фрагмент системы подачи руды, выполненный в виде конвейера системы подачи руды с тремя сосудами и размещённый вокруг конвейера системы подачи руды нейтронный блок, причем на фиг. 4(a) показан продольный относительно конвейера системы подачи руды разрез по данному узлу, на фиг. 4(b) – поперечный относительно конвейера системы подачи руды разрез по данному узлу, а на фиг. 4(c) – вид данного узла в перспективе.

[0035] На фиг. 5 схематично изображен вид в перспективе еще одного конкретного варианта воплощения сепаратора по изобретению, причем этот сепаратор размещён на самоходном шасси и снабжен тремя последовательными модулями обогащения с отдельным нейтронным блоком и отдельной системой подачи руды в каждом из этих модулей.

[0036] На фиг. 6 схематично изображен общий вид в перспективе еще одного конкретного варианта воплощения сепаратора по изобретению, в котором четыре модуля обогащения расположены и работают с параллельным включением, как один из предпочтительных вариантов промышленного обогащения алмазосодержащей руды.

[0037] На фиг. 7 схематично изображён вид в перспективе с местными разрезами еще одного конкретного варианта воплощения сепаратора по изобретению, включающего в себя три нейтронных блока, расположенных на одном общем конвейере системы подачи руды внутри пылезащитных кожухов.

[0038] На фиг. 8 схематично изображён вид в перспективе с местным разрезом еще одного конкретного варианта воплощения сепаратора по изобретению с боковым расположением нейтронного генератора и детекторов гамма-излучения относительно сосуда с алмазосодержащей рудой в нейтронном блоке и с горизонтальным прохождением потока меченых нейтронов в нейтронном блоке через удерживаемую в неподвижном сосуде алмазосодержащую руду.

Подробное описание вариантов воплощения изобретения

[0039] Предлагаемое изобретение направлено, в частности, на решение хотя бы одной из следующих технических задач:

- надежное обнаружение алмазов (например, крупных алмазов более 5 каратов), видимых или скрытых в алмазосодержащей руде до стадии дробления кусков рудной породы, что позволит предотвратить разрушение крупных, а значит наиболее ценных, алмазов;

- повышение производительности сепаратора, т.е. увеличение количества алмазосодержащей руды, обрабатываемой сепаратором за единицу времени; и

- минимизация выхода концентрата из алмазосодержащей руды, т.е. обеспечение минимального отношения количества произведенного сепаратором концентрата к общему количеству обработанной сепаратором руды, или, иными словами, как можно большее снижение соотношения концентрат/хвосты.

[0040] При этом, в зависимости от обстоятельств, любая из этих технических задач может рассматриваться как главная, а остальные – как вспомогательные. Вместе с тем, в более предпочтительных вариантах воплощения изобретения все эти задачи решаются вместе в связи друг с другом.

[0041] С целью решения по меньшей мере одной из этих технических задач в сепараторе или способе по изобретению, предназначенных для обнаружения и сепарации алмазов из алмазосодержащей руды, облучают порции алмазосодержащей руды потоком быстрых меченых нейтронов, в результате такого облучения получают информацию о наличии или отсутствии алмазов в порциях алмазосодержащей руды и, исходя из полученной информации, производят сепарацию порций алмазосодержащей руды на порции с обнаруженными алмазами, направляемые в рудный концентрат, и порции без обнаруженных алмазов, направляемые в рудные отходы (так называемые «хвосты»), таким образом выполняя обогащение алмазосодержащей руды.

[0042] В настоящем изобретении в качестве алмазосодержащей руды, подлежащей обогащению, могут быть использованы любые алмазоносные руды или любые рудные материалы, потенциально содержащие в себе алмазы, причем предпочтительными типами руд являются, например, кимберлитовые и/или лампроитовые руды, а рудными материалами могут быть ранее полученные рудные концентраты или отходы переработки алмазоносных руд. И хотя дальнейшее описание приводится в основном применительно к кимберлитовой руде, изобретение не ограничено каким-то одним конкретным видом руды или рудного материала.

[0043] В сепараторе по настоящему изобретению обязательно имеется нейтронный блок, точнее, по меньшей мере один нейтронный блок. При этом упомянутый или каждый нейтронный блок содержит:

(а) нейтронный генератор и

(b) детекторы гамма-излучения.

[0044] Нейтронный генератор (а) служит в нейтронном блоке сепаратора в качестве источника быстрых меченых нейтронов. Нейтронный генератор снабжен детектором альфа-частиц, который далее для краткости называется просто «альфа-детектором» и который может быть любого типа при условии, что он способен детектировать альфа-частицы. Альфа-детектор подразделен на множество элементов (пикселей) и поэтому далее называется «многоэлементным», при этом такое множество элементов (пикселей) означает «два или более» и может быть любым целым числом, причем чем их больше, тем выше будет пространственное разрешение сепаратора. Альфа-детектор размещен и выполнен с возможностью работы внутри нейтронного генератора и поэтому называется далее «встроенным». К примеру, альфа-детектор может быть кремниевым. Например, нейтронный генератор может быть оборудован встроенным 9-канальным альфа-детектором или 64-элементным (64-пиксельным) кремниевым альфа-детектором, описанными в вышеуказанной статье. При этом нейтронный генератор может быть портативным. В частности, в одном конкретном варианте воплощения нейтронный генератор может быть генератором модели ИНГ-27, выпускаемым ФГУП ВНИИА им. Н.Л.Духова (Москва).

[0045] В частности, в качестве источника быстрых меченых нейтронов используется нейтронный генератор, в котором протекает следующая бинарная реакция:

d + t → α + n,

где d – дейтрон (т.е. ядро изотопа водорода дейтерия, ²H);

t – тритон (т.е. ядро изотопа водорода трития, ³H);

α – альфа-частица (т.е. ядро атома гелия, ⁴He);

n – нейтрон,

причем энергия дейтронов, падающих на мишень из трития, составляет порядка 100 кэВ, а значения энергий согенерируемых альфа-частицы и нейтрона составляют примерно 3,5 МэВ и 14,1 МэВ соответственно.

[0046] Таким образом, с помощью этого нейтронного генератора порции алмазосодержащей руды облучают потоком быстрых нейтронов с энергией примерно 14,1 МэВ и с высокой интенсивностью, например, от 5×10⁷ до 4×10⁸ нейтронов в секунду (н/с). В результате неупругого рассеяния быстрых нейтронов на ядрах атомов, входящих в состав алмазосодержащей руды, возникает характеристическое (т.е. характерное для каждого конкретного вида химического элемента) гамма-излучение с энергиями порядка 0,5-10 МэВ. Это характеристическое гамма-излучение регистрируют с помощью детекторов гамма-излучения (b), также входящих в состав нейтронного блока. Предпочтительно, детекторы гамма-излучения могут быть выполнены на основе кристаллов германата висмута (BGO) или ортосиликата иттрия-лутеция (LYSO), однако настоящее изобретение не ограничено конкретным типом детекторов гамма-излучения при условии, что они способны детектировать гамма-излучение с указанной энергией. При этом с помощью многоэлементного альфа-детектора, встроенного в нейтронный генератор, регистрируют также направление вылета быстрых нейтронов из тритиевой мишени нейтронного генератора, приблизительно соответствующее направлению, противоположному направлению вылета альфа-частиц из тритиевой мишени (фактический угол разлета между согенерируемыми альфа-частицей и нейтроном составляет 171-175 градусов, для диапазона энергии дейтронов 50-150 кэВ ), т.е. альфа-детектор производит так называемое «мечение» нейтронов (от англ. «tagging») по направлению их вылета в пространстве и по моменту их вылета во времени, поэтому в дальнейшем здесь в отношении быстрых нейтронов используется термин «меченые нейтроны». Здесь следует отметить, что быстрые нейтроны испускаются нейтронным генератором в полный телесный угол 4π, однако за счет такого «мечения» быстрых нейтронов альфа-детектором поток меченых нейтронов, принимаемых в расчет при последующем анализе характеристического гамма-излучения, имеет расходящуюся от мишени форму с намного меньшим телесным углом, определяемым размерами альфа-детектора и расстоянием между тритиевой мишенью и альфа-детектором. При этом число и положение в пространстве отдельных пучков меченых нейтронов в их общем потоке определяется числом и положением элементов (пикселей) альфа-детектора относительно тритиевой мишени нейтронного генератора. Характеристическое гамма-излучение, исходящее от алмазосодержащей руды в виде спектров, регистрируют с помощью детекторов гамма-излучения. Зарегистрированные спектры характеристического гамма-излучения, поступающие с детекторов гамма-излучения, анализируются системой анализа данных в совпадениях с сигналами с альфа-детектора, соответствующими каждому вокселю облучаемого куска кимберлита. Здесь «вокселем» называется элемент объема куска алмазосодержащей руды, причем в направлении потока меченых нейтронов размер вокселя определяется временным разрешением системы альфа-гамма-совпадений (α-γ совпадений), а в плоскости, перпендикулярной потоку меченых нейтронов, размеры вокселя определяются линейными размерами пикселя альфа-детектора и соотношением расстояний от тритиевой мишени нейтронного генератора до альфа-детектора и до облучаемого куска алмазосодержащей руды, находящегося в объеме каждого вокселя. При этом однозначное заключение о наличии либо отсутствии алмазов в облучаемом куске алмазосодержащей руды делают на основании сравнения интенсивности линии характеристического гамма-излучения углерода с энергией 4,43 МэВ, измеренной в каждом из вокселей, с интенсивностью этой же линии на уровне фона, найденном путем усреднения данной линии по всем вокселям, принадлежащим облучаемому куску алмазосодержащей руды, при этом критерием обнаружения алмазов в куске алмазосодержащей руды является величина превышения интенсивности указанной линии гамма-излучения с энергией 4,43 МэВ хотя бы в одном из вокселей над уровнем фона. Дополнительные подробности работы нейтронного блока в сепараторе по изобретению можно найти в вышеупомянутой статье, содержание которой включено сюда во всей своей полноте посредством ссылки.

[0047] Обращаясь теперь к конкретным и предпочтительным вариантам воплощения изобретения, сепаратор для сухого обогащения алмазосодержащей руды может быть выполнен следующим образом, как изображено на фиг. 1-4. Сепаратор содержит загрузочный бункер 1 с решеткой 2, просеивающей алмазосодержащую руду и тем самым определяющей размер кусков породы, попадающих при загрузке алмазосодержащей руды в загрузочный бункер 1. Сепаратор также содержит дозатор 3, определяющий массу алмазосодержащей руды, загружаемой в каждый из сосудов 4, закрепленных на цепи 5 конвейера 6 системы подачи руды. Конвейер 6 системы подачи руды по очереди перемещает каждый установленный на конвейере 6 сосуд 4 в область облучения загруженного рудой сосуда потоком меченых нейтронов 7, создаваемых нейтронным генератором 8, расположенным под конвейером 6. Помимо нейтронного генератора 8, нейтронный блок 9 имеет внешний блок питания 10 и содержит внутри себя детекторы 11 характеристического гамма-излучения, испускаемого из алмазосодержащей руды 12 при ее облучения потоком меченых нейтронов 7. Детекторы 11 гамма-излучения расположены в виде двух групп – первой группы, расположенной вокруг потока меченых нейтронов 7, и второй группы, расположенной в пределах прямого потока меченых нейтронов 7 (детально изображено на фиг. 4). Нейтронный блок 9 содержит также защиту 13 первой группы детекторов 11 гамма-излучения от прямого попадания в них меченых нейтронов, испущенных нейтронным генератором 8, а также биологическую защиту 16, окружающую весь нейтронный блок 9 со всех его сторон. В конце конвейера 6 расположен селектор 18 руды, направляющий по команде блока 14 управления конвейером содержимое сосуда 4 либо в концентрат по соответствующему желобу 15, ведущему в емкость 20 для сбора концентрата, либо в хвосты, отводимые по соответствующему желобу 17, ведущему в емкость для сбора хвостов 21 или просто в отвал хвостов. Нейтронный блок 9 снабжён также пылезащитным кожухом 19, выполненным, например, из тонкой стали и препятствующим попаданию пыли от алмазосодержащей руды 12 на нейтронный генератор 8 и детекторы 11 гамма-излучения. Сепаратор может быть включен и выключен с помощью пульта 23 оператора. Направление содержимого сосуда 4 осуществляется автоматически системой управления. Входная и выходная части конвейера 6 системы подачи руды могут быть также снабжены пылезащитными кожухами 19, препятствующими попаданию пыли от алмазосодержащей руды 12 на нейтронный генератор 8 и детекторы 11 гамма-излучения. Сепаратор может быть помещен внутри контейнера 24 (см. фиг. 2). Если сепаратор расположен в контейнере 24 (фиг. 2), то в таком контейнере 24 заключены все основные узлы сепаратора, включая нейтронный блок 9 с нейтронным генератором 8 и детекторами 11 гамма-излучения, блок 10 питания, блок 26 регистрирующей электроники, электрощит 27, к которому может быть подведено питание извне (например, питание 380/220 В) и который, в свою очередь, запитывает блок 10 питания нейтронного генератора, блока 26 регистрирующей электроники и блока 14 управления конвейером системы подачи руды. Блок 14 управления конвейером системы подачи руды, в свою очередь, запитывает электроэнергией дозатор 3 и селектор 18 породы. Управление сепаратором предпочтительно осуществляется с помощью интерфейса пульта 23 оператора. Сепаратор может также быть снабжен системой термокоррекции (не показана), содержащей термодатчики, закреплённые на кристаллах детекторов 11 гамма-излучения и находящиеся в тепловом контакте с ними. Сигналы с этих термодатчиков по линиям связи, которые могут быть в принципе любыми, в том числе проводными и/или беспроводными, поступают на вход амплитудно–цифрового преобразователя(ей) (АЦП) и компьютера (например, миникомпьютера или другого контроллера), при этом термодатчики соединены линией питания с АЦП, установленным(и) в блоке 26 регистрирующей электроники, соединенном линией связи с интерфейсом пульта 23 оператора.

[0048] Один из важных признаков изобретения заключается в том, что каждый сосуд 4 имеет в своем сечении форму, соответствующую форме потока меченых нейтронов 7. При этом данный признак в настоящем изобретении подразумевает, что сечение сосуда 4 проходящей через него плоскостью практически соответствует по своей геометрической форме сечению потока меченых нейтронов 7 этой же самой плоскостью. Так, если посмотреть на фиг. 4(a) и обозначить ось, лежащую в плоскости листа бумаги и идущую слева-направо по ходу конвейерной цепи 5, за ось X, ось, лежащую в плоскости листа бумаги и идущую снизу-вверх, – за ось Y, а ось, идущую перпендикулярно плоскости листа бумаги, – за ось Z, то указанным сечением можно считать, например, сечение продольной плоскостью X-Y, совпадающей с плоскостью листа бумаги, как показано на фиг. 4(a), или поперечной плоскостью Y-Z, перпендикулярной плоскости листа бумаги, как показано на фиг. 4(b), или плоскостью X-Z, перпендикулярной плоскости листа бумаги и параллельной дну сосуда 4, или же сечение любой плоскостью, совпадающей с осью Y и не перпендикулярной осям X и Z. Такое соответствие между формой сечения потока меченых нейтронов 7 и между формой сечения сосуда 4 обеспечивает облучение мечеными нейтронами 7 всего содержимого сосуда 4 в полном объеме, что гарантирует, что меченые нейтроны 7 не пролетят мимо (не пропустят) ни одного алмаза, содержащегося в порции алмазосодержащей руды, находящейся в этом сосуде, а значит, каждый алмаз будет учтен при принятии решения о том, направлять ли содержащуюся в данном сосуде руду в концентрат или в отходы.

[0049] Наиболее предпочтительным вариантом воплощения изобретения является практически полное совпадение между внутренними поверхностями всех стенок сосуда 4 и внешним контуром потока меченых нейтронов 7, проходящего через сосуд 4, что позволяет облучать мечеными нейтронами полностью все содержимое сосуда 4, но при этом не облучать мечеными нейтронами стенки сосуда 4. В одном предпочтительном варианте воплощения поток меченых нейтронов 7 имеет форму перевернутой усеченной пирамиды, а соответственно, каждый из сосудов 4 тоже имеют форму перевернутой усеченной пирамиды (как показано на фиг. 4(a), (b) и (c)), что обеспечивает полное и беспрепятственное высыпание руды из сосудов 4 при их переворачивании вверх дном.

[0050] Вместе с тем, следует понимать, что настоящее изобретение не ограничено ни вышеуказанной предпочтительной формой сечения в виде перевернутой усеченной пирамиды, изображенной на фиг. 4(a), (b) и (c), ни показанным на фиг. 4(a), (b) и (c) предпочтительным расположением нейтронного генератора 8 под конвейером системы подачи руды, а детекторов 11 гамма-излучения – над конвейером системы подачи руды. Таким образом, в другом предпочтительном варианте воплощения форма сечения сосуда 4 и соответствующая ей форма сечения потока меченых нейтронов 7 могут быть произвольными, например, прямоугольными, квадратными, овальными или иными. Кроме того, в других вариантах воплощения эти конструктивные элементов могут быть расположены в нейтронном блоке обратным образом (т.е. нейтронный генератор 8 – над конвейером системы подачи руды, а детекторы 11 гамма-излучения – под конвейером системы подачи руды). Возможен также предпочтительный вариант воплощения, когда система подачи руды подает руду сверху вниз. Тогда нейтронный генератор 8 и детекторы 11 гамма-излучения могут быть расположены примерно на одном уровне по вертикали, при этом нейтронный генератор 8 находится с одной боковой стороны от системы подачи руды (например, слева от сосуда 4 на фиг. 4(b)), а детекторы 11 гамма-излучения находятся с другой боковой стороны от системы подачи руды (например, справа от сосуда 4 на фиг. 4(b)). Такой предпочтительный вариант воплощения изображен на фиг. 8, где поток меченых нейтронов 7 проходит через сосуд 4 в целом горизонтально слева направо. В еще одном предпочтительном варианте воплощения поток меченых нейтронов может проходить через сосуд справа налево (не показано на фигурах).

[0051] Также следует понимать, что употребляемый здесь термин «сосуд» означает любой сосуд, способный содержать алмазосодержащую руду. Таким образом, форма, размеры и материал сосуда, форма, число и толщина стенок сосуда могут быть произвольными при наличии вышеуказанной способности. В конкретных вариантах воплощения сосуд может представлять собой лоток (т.е. в целом плоский ящик с меньшей высотой по сравнению с его шириной и длиной), ковш (т.е. сосуд, приспособленный по толщине и материалу стенок для зачерпывания некой порции алмазосодержащей руды определенного объема или массы), и любые другие возможные примеры сосудов. В одном конкретном варианте воплощения сосуды могут быть одинаковыми или разными по своим форме, размерам, материалу и/или толщине стенок на всей системе подачи руды или во всем сепараторе, в то время как в других вариантах воплощения сосуды могут быть одинаковыми или разными по своим форме, размерам, материалу и/или толщине стенок на одной системе подачи руды или в одном модуле обогащения, но иными – на другой системе подачи руды или в другом модуле обогащения сепаратора.

[0052] В одном конкретном варианте воплощения сосуды могут быть выполнены в виде ковшей, которые способны сами зачерпывать добытую алмазосодержащую руду, а в другом конкретном варианте воплощения руда лишь подается в сосуды, например в виде лотков (в частности, засыпается в лотки до некоего уровня, постоянного или переменного, например, вплоть до полного или частичного заполнения лотков) дозатором через загрузочный бункер сепаратора.

[0053] Сосуд может быть выполнен из «безуглеродного» материала, чтобы исключить ложные срабатывания, связанные с неоднородным распределением углерода в материале сосуда. Реализуемая предложенным сепаратором методика поиска алмазов в алмазосодержащей руде основана на обнаружении локального превышения концентрации углерода над средней концентрацией углерода в порции руды, облучаемой потоком меченых нейтронов. При использовании, например, ленты конвейера на органической основе, содержащей значительное количество углерода, резко возрастает процент ложных срабатываний, имитирующих сигнал алмаза, так как в количественном отношении вариация содержания углерода по толщине ленты может превосходить массу искомого алмаза, составляющую, в среднем, менее 1 г. В одном конкретном варианте воплощения конструктивные элементы конвейера системы подачи руды, заходящие при работе сепаратора в нейтронный блок, также выполнены из «безуглеродного» материала. При этом термин «безуглеродный материал» означает в данном изобретении материал, который содержит менее 1 мас.% углерода, например, менее 0,5 мас.%, менее 0,1 мас.%, менее 0,05 мас.% или менее 0,01 мас.% углерода, или даже менее 0,005 мас.% углерода, в расчете на общую массу сосуда. В частности, к «безуглеродному материалу» в данном смысле могут быть отнесены как высокоуглеродистые и среднеуглеродистые стали, так и низкоуглеродистые стали, в частности, одним из подходящих для выполнения сосуда материалов является ультранизкоуглеродистая сталь с содержанием углерода до 0,002 мас.%.

[0054] Также возможно использование в сепараторе такой системы подачи руды, в которой все детали, проходящие сквозь область облучения руды мечеными нейтронами в нейтронном блоке или находящиеся в этой области, выполнены из «безуглеродного» материала, например, из металлического материала, в частности, из низкоуглеродистой стали.

[0055] Кроме того, следует понимать, что употребляемый здесь термин «поток меченых нейтронов» означает по меньшей мере один пучок меченых нейтронов, необходимый для обеспечения принципиальной возможности реализации заявленного сепаратора. Вместе с тем, в предпочтительных вариантах воплощения поток меченых нейтронов в целом может состоять из множества нейтронных пучков, число которых может быть равно числу нейтронных генераторов или числу пикселей в многоэлементном альфа-детекторе, например, 2, 3, 4, 5, 10, 16, 25, 36, 49, 64, 100, 192, 256, 500 и более пучков. Таким образом, употребляемые в отношении меченых нейтронов термины «поток» и «пучок» могут быть или не быть эквивалентными друг другу.

[0056] Обращаясь теперь к фиг. 5, изображенный там предпочтительный сепаратор для сухого обогащения алмазосодержащей руды 12 содержит три последовательных модуля обогащения, размещённые на самоходном шасси 25 (например, на гусеничном шасси, как показано, или на колесном шасси, не показано) и снабженные последовательно соединёнными по ходу руды нейтронными блоками 9 и конвейерами 6 системы подачи руды, последовательно осуществляющими обогащение алмазосодержащей руды 12 и позволяющими получать на выходе из сепаратора алмазосодержащую руду 12 с высоким содержанием алмазов – концентрата 20, а также получать практически не содержащий обнаруживаемых алмазов отвал хвостов 21.

[0057] На фиг. 6 изображен предпочтительный сепаратор с множественными (в данном случае – четырьмя) модулями 22 обогащения, каждый из которых размещён в отдельном контейнере 24 (аналогично фиг. 2) и которые расположены и работают параллельно. При этом добытая алмазосодержащая руда 12 поступает в линию 28 загрузки сепаратора рудой 12 (причем такая загрузка может производиться экскаваторами, как показано на фиг. 6, или любыми другими подходящими средствами и способами, не показано), далее руда 12 подается по линии 28 загрузки в общий для всех модулей 22 обогащения загрузочный бункер 1, затем транспортёрами 29 руда 12 подается в отдельные модули 22 обогащения, откуда практически безалмазные хвосты подаются транспортёрами 30 в отвалы хвостов 21, а обогащенный алмазами рудный концентрат подается транспортёром(ами) 31 в место складирования концентрата 20. При этом в данном и других вариантах воплощения место складирования концентрата 20 может принимать вид кучи концентрата 20 на земле или в специально предназначенной для сбора концентрата емкости 20, такой как, например, кузов грузовика (самосвала), как показано на фиг. 6. Кроме того, в данном и других вариантах воплощения хвосты 21 из отвала(ов) могут быть погружены погрузчиком в специальную емкость, в данном случае – кузов грузовика (самосвала), как показано на фиг. 6, и удалены в подходящее место хранения хвостов.

[0058] На фиг. 7 изображен предпочтительный сепаратор с множественными нейтронными блоками 9, последовательно по ходу руды расположенными вдоль одного конвейера 6 системы подачи руды.

[0059] Способ работы сепаратора в предпочтительных вариантах воплощения по обогащению алмазосодержащей руды 12 может содержать один или более из следующих конкретных операций (этапов).

[0060] Перед началом работы сепаратора производят подачу электрического напряжения с электрощита 27 на блок 10 питания, с последующим включением нейтронного генератора 8 в режим "подготовки", на детекторы 11 гамма-излучения, на блок 14 управления