УСТРОЙСТВО ДЛЯ УСРЕДНЕНИЯ КАЧЕСТВА РУД Российский патент 1996 года по МПК B03B13/06 

Изобретение относится к технологии усреднения качества руд в условиях действующего радиометрического обогащения в и горнодобывающей промышленности и может быть использовано для усреднения качества товарных руд меди, цинка, свинца, никеля, молибдена, вольфрама и других полезных ископаемых.

Известен способ усреднения качества руд, основанный на геофизическом экспресс-анализе в вагонетках и автосамосвалах при формировании горизонтально-слоевого штабеля из последовательных слоев [1] Недостатком способа послойно-сортового штабеля является то, что его нельзя использовать до полного завершения штабеля.

Известны способы и устройства для радиометрической сортировки и сепарации кусковатых руд меди, цинка, свинца, никеля, молибдена, вольфрама, редкоземельных и других элементов [2, 3] Кусковатый материал руд крупностью - 300-20 мм с успехом сепарируется при помощи различных типов сепараторов, которые обеспечивают высокую чувствительность [2] Недостатком радиометрической сепарации является то, что граничная величина процесса сепарации остается постоянной величиной, а в практике усреднения качества руд необходимо, чтобы граничное содержание процесса сепарации регулировалось [5]
Известен способ усреднения качества руд на основе эстакадного усреднения рудного сырья с применением результатов транспортно-рудничного опробования [3, 4] Недостатком эстакадного способа является невозможность совместить усреднение качества руд с процессом покусковой сепарации.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является устройство усреднения качества руд в процессе покусковой радиометрической сепарации, содержащее три группы ядерно-физических детекторов рудоконтролирующей станции с индивидуальными микроЭВМ, установленных на входе подачи исходной горной массы в сепаратор и выходах из сепаратора обогащенных продуктов и отвальных хвостов, и блок регулирования величины граничного содержания сепарации, вход которого и выходы индивидуальных микроЭВМ каждой группы ядерно-физических детекторов рудоконтролирующей станции подключены к микроЭВМ сепаратора [5]
Усреднение осуществляется на основе измерения содержания полезных компонентов и массы порций исходной руды, поступающей на сепарацию, а также измерения содержания полезных компонентов и массы обогащенного продукта и отвальных хвостов покусковой сепарации, при этом если содержание полезных компонентов в обогащенном редукторе выше оптимального содержания, то граничное содержание покусковой сепарации уменьшают на получаемую величину изменения граничного содержания, а при содержании полезного компонента в обогащенном продукте меньше оптимального содержания, граничное содержание покусковой сепарации увеличивает на получаемую величину изменения граничного содержания.

Недостатком усреднения качества руд в процессе покусковой сепарации [5] является низкая точность определения содержания полезных компонентов в отвальных хвостах и обогащенном продукте, поскольку эффективный объем исследования ядерно-физическими детекторами не превышает несколько процентов от полного объема рудной массы. Указанный недостаток в процессе усреднения качества руд увеличивает потери металла в отвальных хвостах [2, 5]
Целью предлагаемого изобретения является повышение степени усреднения качества руд и уменьшение потерь металла посредством повышения точности определения содержания полезных компонентов ядерно-физическими детекторами рудоконтролирующей станции (РКС) на входе в сепаратор и выходе отвальных хвостов и обогащенного продукта.

Поставленная цель достигается тем, что в известном устройстве каждая группа ядерно-физических детекторов снабжена блоками повышения точности измерений, первый и второй входы которого соединены соответственно с входами ядерно-физического детектора индивидуальными микроЭВМ, а выход подключен к входам блока регулирования величины граничного содержания сепаратора, при этом каждый блок повышения точности измерений состоит из двух блоков считывания, двух блоков умножения, датчика весовых коэффициентов, анализатора, блока памяти, блока сравнения, сумматора, индикатора качества, индивидуального блока регулирования граничного содержания и блока управления, выходы которого подключены к первым входам блоков считывания, блоков умножения, сумматора, блока сравнения, индикатора качества, датчика весовых коэффициентов, блока памяти и анализатора, второй вход которого является первым блоком повышения точности измерений, а выход анализатора подключен ко второму входу блока памяти, первый и второй входы которого подключены ко вторым входам первого и второго блоков считывания, соответственно, выход первого блока считывания подключен к второму входу первого блока умножения к третьему входу блока умножения, к третьему входу которого и к третьему входу второго блока умножения подключены выходы датчика весовых коэффициентов, а выход первого блока умножения подключен к третьему входу блока памяти, выход второго блока считывания через последовательно соединенные сумматор, второй блок умножения и блок сравнения подключены к второму входу индикатора качества, выход которого является выходом блока повышения точности измерений, а третий вход блока сравнения соединен с выходом индивидуального блока регулирования граничного содержания, вход которого является вторым входом блока повышения точности измерений.

В предлагаемом устройстве совместно используют рудоконтролирующую станцию (РКС) с тремя ядерно-физическими детекторами и сепаратор с изменяющимися граничными содержаниями.

Согласно прототипу [5] если содержание полезных компонентов по данным ядерно-физических детекторов РКС в отвальных хвостах радиометрической сепарации Q_x будет выше среднего содержания отвальных хвостов для обогатительной фабрики Q_xo, более, чем на 2-5% то через блок качества руды устройства для повышения точности измерений детекторов РКС передают информацию на блок регулирования граничного содержания и микроЭВМ сепаратора для уменьшения величины граничного содержания покусковой сепарации на величину разности между содержанием в отвальных хвостах сепарации Q_x и содержанием для отвальных хвостов обогатительной фабрики Q_xo.

Величину изменения граничного содержания определяют по выражению
ΔQ₁= K(Q_x-Q_xo) (1)
где ΔQ₁ величина изменения граничного содержания по данным ядерно-физических детекторов остальных хвостов РКС,
K постоянный коэффициент масштабирования (определяется экспериментально).

Уменьшение величины граничного содержания осуществляют автоматически до момента, когда
Q_x Q_xo в пределах ±2-5% (2)
Если содержание полезных компонентов по данным РКС в обогащенном продукте радиометрической сепарации Q_K будет выше среднего содержания полезных компонентов для обогатительной фабрики Q_KO более чем на ±2-5% то через блок считывателя (фиг. 2) передаст информацию на микроЭВМ сепаратора для уменьшения величины граничного содержания покусковой сепарации на величину разности между содержанием в обогащенном продукте сепарации Q_K и содержанием для обогатительной фабрики Q_KO.

Величину изменения граничного содержания определяют по выражению
ΔQ₂=K(Q_к-Q_ко) (3)
где ΔQ₂ величина изменения граничного содержания ядерно-физических детекторов обогащенного продукта РТС,
К постоянный коэффициент масштабирования (определяется экспериментально).

Увеличение величины граничного содержания осуществляют автоматически до момента, когда

Известно [2, 3] что эффективный объем исследования ядерно-физическими детекторами не превышает нескольких процентов от полного объема рудной массы. Представительность исследований, а следовательно, и точность низкие. Для повышения представительности, а следовательно, и точности измерений используют несколько результатов измерений [2, 3]
Принцип повышения точности предлагаемого технического решения заключается в учете весового вклада измерений 3, уменьшающегося по мере уменьшения порядкового номера отобранной рудной порции в геометрической прогрессии, т. е. в осреднении результатов данного Q_n и последующих Q_n-1 результатов измерений согласно выражению

где осредненный результат (содержание металла в руде);
K коэффициент влияния (знаменатель геометрической прогрессии);
i номер порции, отсчитываемый в обратной последовательности (i 0 - номер последней порции; i 1 номер (n 1)ой порции и т.д.).

j количество предыдущих учитываемых результатов (порций);
Δ остаточный член ряда, определяемый по формуле [3]

где среднее содержание металла в рудах месторождения.

Параметры К, j, Δ определяются опытным путем, исходя из условий достижения требуемого уровня точности измерений [3]
Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг. 1 представлена блок-схема устройства для усреднения качества руд, на фиг. 2 представлена схема трех блоков устройства для повышения точности измерений содержания полезных компонентов ядерно-физическими детекторами.

Устройство для усреднения качества руд (фиг. 1) содержит бункер исходной руды 1, использует рудоконтролирующую станцию (РКС) с тремя группами ядерно-физических детекторов, которые устанавливают на входе 2 сепаратора 3 и выходах отвальных хвостов 4 и обогащенных продуктов 5. Ядерно-физические детекторы 6 входа исходной группы регистрируют содержание в бункере и информацию передают на блок считывания 7. Для повышения точности измерений используют устройство повышения точности измерений 8. При помощи сепаратора горнорудную массу разделяют на обогащенный продукт 9 и отвальные хвосты 10. Обогащенный продукт поступает в бункер 11, где регистрируют содержание при помощи ядерно-физических детекторов РКС 12 и через блок считывания 13 информация поступает в микроЭВМ 14 сепаратора. Для повышения точности измерений содержаний в обогащенном продукте используют устройство повышения точности измерений 15. Отвальные хвосты поступают в бункер 16, содержание регистрируют при помощи ядерно-физических детекторов РКС 17 и через блок считывания 18 информация поступает в микроЭВМ сепаратора. Для повышения точности измерений содержаний в отвальных хвостах используют устройство повышения точности измерений 19. Регулировку граничного содержания сепаратора осуществляют в специальном блоке 20, куда информация поступает через блок качества руды. Рециркуляцию отвальных хвостов осуществляют через блок 21. Для обогащенного продукта информация регулирования проходит через элементы 3, 5, 9, 11, 12, 13, 15, 18, 20 (фиг. 1). Для отвальных хвостов через элементы 3, 4, 10, 14, 16, 17, 18, 19, 20, 21 (фиг. 1).

Процесс регулирования величины граничного содержания при покусковой сепарации реализуют автоматически [5]
Функциональная схема трех блоков устройства для повышения точности измерений содержит три блока, фиг. 2; блок отвальных хвостов 1, блок обогащенных продуктов 22 и блок исходной руды 41.

Блок устройства для повышения точности измерений отвальных хвостов 1 сепарации содержит выход на ядерно-физические детекторы 2, первый блок 3 считывания, первый блок 4 умножения, анализатор 5, первую 6, вторую 7, третью 8, четвертую 9 ячейки памяти, дополнительную ячейку 10 памяти, датчик 11 весовых коэффициентов, вывод на блок регулирования граничного содержания 12, блок управления 13, второй блок 14 считывания, сумматор 15, второй блок 16 умножения, блок 17 сравнения и индикатор 18 качества руды (фиг. 2).

Аналогичные устройства для повышения точности измерений обогащенного продукта 22-39 (фиг. 2) и исходной руды 41-53 (фиг. 2) устанавливают в структурной схеме трех блоков устройств для усреднения качества руд (фиг. 2).

Управление тремя блоками устройств повышения точности измерений (фиг. 2) осуществляют элементами 13, 34, 53 управления по шинам с помощью кодированных сигналов. По команде "Начало цикла" значение 1 с помощью второго блока 2 считывания переносят в сумматор 15, открывают входы первой ячейки 6 памяти и анализатора 5 и в течение экспозиции t c в первую ячейку 6 памяти записывается информация с анализатора 5. Затем следует полуцикл считывания информации с второго блока считывания и перенос ее в сумматор 15. По кодированной комнате информация с четвертой ячейки 9 памяти передается в сумматор 15. Далее с помощью кодированных команд информация из остальных ячеек таким же образом переносится в сумматор 15. В следующий полуцикл выполняется ранее описанный процесс умножения и переноса информации из предыдущих ячеек в последующие (фиг. 2).

Накопленную в сумматоре 15 информацию с помощью второго блока 16 умножения умножают на множитель 1-К, сигнал которого поступает с второго выхода датчика весовых коэффициентов. Полученный результат в блоке сравнения сравнивают с значением граничного содержания разделения руд, сигнал которого поступает с блока 12 регулирования граничного содержания. Аналогичным образом реализуют управление блоками обогащенных продуктов 22 и исходной руды 41.

Три блока устройств 1, 22, 41 (фиг. 2) повышения точности измерений через блоки качества руд и блоки считывания передают информацию на микроЭВМ сепаратора 20 (фиг. 2), полученную информацию обрабатывают в блоке регулирования граничного содержания 21 (фиг. 2) и совместно обеспечивают автоматизацию процесса усреднения качества руд при помощи предлагаемого устройства (фиг. 1).

Пример 1. Рассмотрим получение обогащенного продукта медных руд Удоканского месторождения после радиометрической сепарации. Содержание меди в руде, поступающей на фабрику флотационного обогащения равно Q_KO 2,65% Cu. Выход отвальных хвостов радиометрического обогащения 26% а извлечение металла не ниже 90% Условие усреднения 2,39<Q_KO<2,92. В текущий момент времени содержание обогащенного продукта равно граничное содержание при этом Q_iгр 0,30% Cu, а содержание меди в отвальных хвостах Q_xo <0,15% Cu. При прохождении очередной порции руды измеряют в ней содержание меди Q_i+1 и ее массу m_i+1. Далее происходит разделение горнорудной массы по значению граничного содержания Q_iгр 0,30% Cu. Если Q_i+icp <0,3% Cu, то порцию отправляют в отвальные хвосты, при Q_i+1гр>0,3% Cu, порцию отправляют в обогащенный продукт, при этом содержание Cu в ней равно Q_i+1, и граничное содержание Q_i+1гр изменяется на величину Процесс продолжается, так как стремится к Q_OK, а граничное содержание автоматически изменяется, стремясь поддержать выполнение условия
Чтобы обеспечить максимальное ресурсосбережение, т.е. минимальные потери металла, кроме условия необходимо выполнить условие, когда Q_xi <0,15% Cu.

Рассмотрим текущий случай, когда для порции Q_xi 0,15% Cu. Условие соблюдается, при Q_xi 0,15% Cu извлечение равно 90% то есть соответствует достигнутому извлечению 90%
Чтобы обеспечить необходимое ресурсосбережение, нужно чтобы изменение граничного содержания превышало величину Q_i+1гр 0,30% на такую величину, чтобы выполнялось условие Q_xi< 0,15% Cu. Если это условие не выполняется, то порции, в которых Q_xi>0,30% Cu рециркулируют на вход сепаратора, смешивают с текущей рудой и повторно сепарируют при других граничных содержаниях. Количество рециркуляций порций отвальных хвостов зависит от контрастности руд. Для высококонтрастных и среднеконтрастных руд, всегда имеется большое количество кусков, в которых Q_xi 0,30% и количество рециркуляций не велико. Экспериментально установлено, что для руд с показателем контрастности более 1,2, количество рециркуляций не превышает 2-5% а для руд, где показатель контрастности равен 0,9-1,2, количество рециркуляций находится в пределах 3-12% от количества измеренных порций.

Пример 2. Работу устройства для повышения точности измерений (фиг. 2) рассмотрим на примере измерения медной руды Удоканского месторождения с концентрацией металла Q 4,0% Cu, причем 1% соответствует 10 импульсам за время экспозиции t c. Другие условия: K 1/2, j 6, Δ=1 %, λ_гр= 0,3 %. Перед началом измерений необходимо выполнить три измерения с одной пробой. Четвертый результат и все последующие будут информативны. При первом измерении в первой ячейке 6 памяти фиксируют 40 импульсов, после чего эта информация с помощью первого блока 3 считывания поступает в блок 4 умножения, после умножения, в котором (Q_xx 40x1/2=20 мин) информация поступает во вторую ячейку 7 памяти, информацию в первой ячейке 6 памяти стирают. После второго измерения ее вновь заполняют информацию на второй ячейки 7 памяти после умножения (20х1/2010 имп), переносят в третью ячейку 8 памяти, информацию из первой ячейки 6 памяти (40х1/2=20) переносят во вторую ячейку 7 памяти, а информацию в первой ячейке 6 памяти стирают и так далее. После четвертого измерения в ячейке памяти будет записана информация: 40; 20; 10; 5 имп. Снимая эту информацию с помощью второго блока 14 считывания и суммируя ее с остаточным членом ряда Δ=1 a затем согласно выражению 5 умножая ее на множитель 1-К, получим результат
Q_n (1-1/2)(40+20+10+5)+1 38
который, согласно условию, равен любому из частных результатов.

Среднеквадратичная погрешность усреднения с помощью предлагаемого устройства на 25-30% ниже, чем при использовании известных приемов.

Повышение точности измерений за счет увеличения их представительности позволяет повысить точность экспресс-анализа и точность сортировки и сепарации медных руд.

Эффективность усреднения качества бедных и забалансовых руд, при помощи предлагаемого устройства (фиг. 2) за счет повышения представительности и точности измерений, повышается на 25-30% Если в качестве детекторов РКС используются рентгенорадиометрические детекторы, то эффективность усреднения качества руд при помощи предлагаемого устройства (фиг. 2) повышается на 60-80%

Назначение: изобретение относится к радиометрическому обогащению и усреднению качества руд и может быть использовано в горнорудной промышленности. Сущность изобретения: устройство осуществляет транспортирование руд, их экспресс-анализ ядерно-физическими методами, покусковую сепарацию с регулируемой величиной граничного содержания. С целью уменьшения потерь металла в процессе покусковой сепарации при усреднении качества руд, устройство содержит три группы ядерно-физических детекторов с блоками повышения точности измерений, установленных на входе подачи исходной горной массы в сепаратор и выходе из сепаратора обогащенных продуктов и отвальных хвостов. Дополнительно в устройство введены три блока качества руд и три блока считывания, которые передают информацию на микроЭВМ сепаратора. Полученную информацию обрабатывают в блоке регулирования величины граничного содержания. Блок повышения точности измерений дополнительно снабжен двумя блоками считывания, двумя блоками умножения, датчиком весовых коэффициентов и блоком сравнения. Дополнительно введенные блоки обеспечивают повышенную эффективность рециркуляции порций отвальных хвостов на вход сепаратора и уменьшают уровень потерь металла в отвальных хвостах. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Устройство усреднения качества руд в процессе покусковой радиометрической сепарации, содержащее три группы ядерно-физических детекторов рудоконтролирующей станции с индивидуальными микроЭВМ, установленных на входе подачи исходной горной массы в сепаратор и выходах из сепаратора обогащенных продуктов и отвальных хвостов, и блок регулирования величины граничного содержания сепарации, выход которого и выходы индивидуальных микроЭВМ каждой группы ядерно-физических детекторов рудоконтролирующей станции подключены к микроЭВМ сепаратора, отличающееся тем, что каждая группа ядерно-физических детекторов снабжена блоком повышения точности измерений, первый и второй выходы которого соединены соответственно с выходом ядерно-физического детектора и индивидуальной микроЭВМ, а выход подключен к входу блока регулирования величины граничного содержания сепарации, при этом каждый блок повышения точности измерений состоит из двух блоков считывания, двух блоков умножения, датчика весовых коэффициентов, анализатора, блока памяти, блока сравнения, сумматора, индикатора качества, индивидуального блока регулирования граничного содержания и блока управления, выходы которого подключены к первым выходам блоков считывания, блоков умножения, сумматора, блока сравнения индикатора качества, датчика весовых коэффициентов, блока памяти и анализатора, второй вход которого является первым входом блока повышения точности измерений, а выход анализатора подключен ко второму входу блока памяти, первый и второй выходы которого подключены ко вторым входам первого и второго блоков считывания соответственно, выход первого блока считывания подключен ко второму входу первого блока умножения, к третьему входу которого и к третьему входу второго блока умножения подключены выходы датчика весовых коэффициентов, а выход первого блока умножения подключен к третьему входу блока памяти, выход второго блока считывания через последовательно соединенные сумматор, второй блок умножения и блок сравнения подключен ко второму входу индикатора качества, выход которого является выходом блока повышения точности измерений, а третий вход блока сравнения соединен с выходом индивидуального блока регулирования граничного содержания, вход которого является вторым входом блока повышения точности измерений. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок памяти выполнен в виде последовательного ряда ячеек памяти, при этом управляющие входы блока объединены и являются первым входом блока памяти, информационный вход первой ячейки является вторым входом блока памяти, информационные входы всех последующих ячеек объединены и являются третьим входом блока памяти, первые информационные выходы всех ячеек памяти объединены и являются первым выходом блока памяти, а вторые информационные выходы всех ячеек памяти объединены и являются вторым выходом блока памяти.