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 Рисунок 26. В развитие этих методов большой вклад внесли советские ученые. В 1939 году 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 году 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.
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 варьироваться 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 двухватентного марганца, присутствует еще примесь свинца. Другие примеси, 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 3,8·10-3 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. Длина волны 1,0... 10 Å, энергия больше 10 кэВ.
Цвет люминесценции минералов зависит от характера источника возбуждения и длины волны. Например, шеелит хорошо возбуждается "короткими (1800...2500 А) или длинными (3500...3800 А) 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.
Люминесцентной сепарации подвергаются якутские алмазы на отечественных сепараторах типа ЛС и РЛС. Кроме алмазов, люминесцентной сепарации подвергают берилл-флюоритовые руды и шеелитовые концентраты.
С 1968 года рентгенолюминесцентные сепараторы для обогащения алмазов выпускаются в Англии. Во Франции разрабатывались сепараторы для шеелита, основанные на его свойстве люминесцировать под воздействием ультрафиолетового излучения.
Рентгенолюминесцентная сепарация позволяет выделять до 40 % отвальных хвостов из руды, поступившей на сепараторы. Производительность сепараторов составляет 35...40 т/час.
