發光揀選

發光揀選是以某些礦物在激發源照射下具有選擇性發光，而與其伴生的絕大多數脈石礦物不發光的原理為依據，從而進行分選的方法。

基本介紹

• 中文名：發光揀選
• 外文名：luminescence sorting
• 含義：依據礦物選擇性發光為原理的揀選
• 套用：金剛石揀選、某些礦物揀選

發光揀選簡介

發光揀選，是套用得最為成功的揀選技術之一。在它的套用領域中，更具有理論和實踐意義的，應首推金剛石礦物的發光揀選。因為金剛石與其伴生礦物單體解離之後，其激發光性能比較穩定，受外界影響小。因此，最易用發光法檢測，也就易於實現分選。（英）崗森·索特克斯公司的金剛石X光電揀選機，已定型化、系列化。其類別有粗選設備及精選設備；乾選設備及濕選設備，大粒級分選設備及小顆粒分選設備等，規格齊全。XRl21CA-10W型細粒級濕式揀選設備的問世，使金剛石分選工藝，實現全流程揀選化成為現實。因此，專家們認為：在金剛石選礦史上，X光電揀選技術的出現，是繼淘洗盤、油膏選礦之後，出現的第三次重大技術突破。

70年代以來，我國一些金剛石礦山和研究單位，也先後研製成功了金剛石X光電揀選機，並在生產實踐中取得了很好的效果。其中技術性能較高者。應首推GXJ-Ⅱ型金剛石X光電揀選機。

發光揀選除對金剛石很有效以外，對其它幾種具備螢光性的工業礦物亦很有效，如白鎢礦、螢石礦等。

揀選原理

發光揀選是以某些礦物在激發光源照射下，具有選擇性發光，而與其伴生的絕大多數脈石礦物不發光的原理為依據，從而進行分選的方法。

自然界中有一些物質具有發光性。即它們在可見光、紫外光、X射線、γ射線、β射線和其他快速微粒輻射，以及在加熱或電勢差的影響下，其中的電子獲得能量，從而進入激髮狀態，由低能級軌道躍遷到高能級軌道；當該物質從激發恢復到正常狀態時。電子從高能級軌道回到低能軌道，剩餘的能量以輻射形式放出，這種現象稱作發光。

發光過程由三個階段組成：物質對激發射線能量的吸收，物質內部激發能量的轉換和傳遞以及物質內發光中心的發光和物質內部平衡狀態的恢復。

物質的發光有不同的形式，在某些情況下，發光與激發同時存在同時消失，這種光叫作螢光。發螢光的物質稱作螢光物質。在另一種情況下，當激發停止後，發光仍能繼續一段時間，有時長達1～2h，這種光叫磷光。發磷光的物質稱作磷光物質。

研究結果表明，礦物的發光可分為光致發光、X發光、陰極射線發光和放射發光等。

1.光致發光

某些物質如鹼土金屬的氧化物和硫化物等，它們在可見光或紫外線照射下的發光，稱作光致發光。

研究的結果還表明，金剛石的發光特徵與它們的外形無關，而與內部構造和各種晶體所固有的結構缺陷有關。並且溫度對發光影響很大，總趨勢是隨溫度升高，發光強度降低，同時不同類型的金剛石發光強度不同。

2.陰極發光

陰極發光即β射線發光。它是高速運動的一次電子（β射線）與物質的原子多次碰撞時，引起被撞擊物質形成大量的慢速（二次）電子，二次電子的能量以發光形式釋放出來的結果。屬陰極發光的礦物也不少，如金剛石、螢石、白鎢礦等。

3.放射發光

這類發光，是屬於物質本身性質而引起的發光。如鈾礦、白鎢礦等。

4.X發光

X發光系指物質在X射線作用下的發光。在各種發光中，經X發光最重要。它具有發光效率高、選擇性好、經濟、方便等優點。因此，套用日趨廣泛，以X射線為光源的金剛石X光電揀選機日臻完善，產品已系列化。成為揀選技術中套用得最為成功的方法之一，是一種重要的揀選手段。

某些礦物本身離子和各種雜質離子所決定的礦物發光資料列於下表。

在發光礦物中，除金剛石之外，還有其他一些礦物具有發光性。在發光揀選作業中，對伴生礦物的發光，應予以足夠重視，否則它們將破壞分選過程，使分選指標（如精礦產率）變壞，甚至會使揀選過程無法進行下去。因此，在可選性研究過程中，必須對目的礦物及伴生礦物進行發光考察，在此基礎上方可制定分選方案。

金剛石的發光揀選

眾所周知，金剛石具存發光性。金剛石既能發螢光也能發磷光。它在X射線、γ射線、陰極射線、紫外線照射下，都能發出一種特殊顏色的螢光。甚至在日光曝曬下，也能發出清晰的藍色磷光（移至暗室中觀察）。

在不同的激發光作用下，金剛石發出的光在強度和光譜組成方面是有區別的；在一種激發形式下發光的金剛石，在另一種激發形式下可能不發光。因此，發光是有條件、有區別、有特徵的。

可以根據以下特徵對金剛石進行揀選。

發光礦物的發光顏色，隨著激發光源的不同將有很大區別。右表列出的是三種激發光源下一些礦物的發光顏色和金剛石的四種不同類型和不同發光顏色的發光光譜。

從表中的一組光譜圖中明顯看出：不同類型金剛石的紫外線是有差異的，很多礦物在紫外線照射下會發光，金剛石的伴生礦物也不例外，各種礦物在紫外線下的發光顏色見下表。

在紫外線下礦物按發光顏色分類

陰極射線的選擇性要高於X射線的選擇性；紫外光的選擇性差，其發光效率遠低於X射線，在紫外線下不發光的，在X射線下常能發光。

以γ射線作為金剛石的激發光源，是很有套用前景的。前蘇聯曾採用¹⁷⁰銩（¹⁷⁰Tm）作為光源（亦稱射源），研製了IIACA-1M型射線發光分選機。該機的基本原理是利用在γ射源作用下，金剛石選擇性發光的特性。它的分選過程與X光電揀選機是一樣的。該設備結構如下圖所示。

IIACA一1M型揀選機示意圖

該設備以蓄電池為電源，體積小，質量輕，適合地質部門在野外套用。

英國崗森·索特克斯公司也研製出以γ射線為射源的揀選機，型號為RM161。

為了探索新光源，原山東蒙陰金剛石研究所，於1978年，先後在北京、淄博、煙臺和濟南等地，用⁶⁰Co治療機和²⁴¹Am對金剛石和伴生礦物進行了發光考察。

從試驗結果看，60Co作金剛石的激發光源是可行的。⁶⁰Co的射線為γ射線，由於考慮到γ射線的防護比較複雜，防護投資也相當可觀，因此，一般仍以採用X射線為光源比較適宜。