СПОСОБ КОНТРОЛЯ РАБОТЫ СЕПАРАТОРА МИНЕРАЛОВ Российский патент 2003 года по МПК B03B13/06 

Настоящее изобретение относится к области обогащения дробленого минерального сырья, а именно к способам контроля работы обогатительной установки - сепаратора минералов. В частности, предлагаемое изобретение относится к способам контроля работы рентгенолюминесцентного сепаратора минералов, где для обогащения сырья используется свойство некоторых минералов люминесцировать под воздействием рентгеновского излучения в оптической области спектра.

Известен способ контроля работы рентгенолюминесцентного сепаратора, включающий введение эталонного образца обогащаемого минерала в зону обнаружения сепаратора, его периодическое облучение импульсами рентгеновского излучения, подсчет числа обнаружений и сравнение этого числа с числом циклов облучения /1/.

Такой способ удобен для наладки и предпускового контроля работы сепаратора, но не может быть использован в процессе его функционирования в рабочем режиме при непрерывном прохождении обогащаемого материала через зону обнаружения сепаратора.

В качестве прототипа выбран способ контроля, включающий периодическое введение индикаторов, обладающих люминесцентными и диамагнитными свойствами, в зону обнаружения сепаратора одновременно с прохождением обогащаемого материала, регистрацию сигналов люминесценции индикаторов, регистрацию сигналов, свидетельствующих о диамагнитных свойствах индикаторов, синхронизацию этих сигналов с сигналами ввода индикаторов, подсчет числа обнаружений индикаторов рентгенолюминесцентным блоком, его сравнение с числом введенных индикаторов и определение степени извлечения сепаратора по результатам сравнения /2/.

К недостаткам такого способа контроля относятся усложнение конструкции сепаратора, так как в нем должны использоваться специальный узел ввода индикаторов и дополнительный узел их обнаружения по диамагнитным свойствам, сложность создания калиброванных эталонных индикаторов, а также трудности его применения в сепараторах мелких классов крупности минералов (-6+2), когда из-за малых размеров индикаторов сигнал "магнитного" датчика становится очень слабым.

Все вышеописанные способы контроля рассчитаны на сепараторы, работающие в одностадийном режиме обогащения. Для двухстадийных сепараторов, где обогащаемый материал проходит последовательно две одинаковые стадии обогащения, на каждой из которых в концентрат выделяется часть обогащаемого минерала, использование вышеописанных способов контроля приводит к существенному усложнению конструкции сепаратора и затрудняет автоматизацию процесса контроля его работы.

Предлагаемое изобретение решает задачу обеспечения эффективного автоматического контроля работы двухстадийного сепаратора за счет выявления нарушений обнаружения обогащаемого минерала в каждой стадии сепаратора.

Поставленную задачу решает способ контроля работы сепаратора минералов, включающий подачу контролируемых объектов в зону обнаружения, облучение их рентгеновским излучением, регистрацию люминесценции контролируемых объектов и подсчет числа обнаружений при проходе контролируемых объектов через зону обнаружения, при этом для контроля работы двухстадийного сепаратора облучение, регистрацию люминесценции и подсчет числа обнаружений контролируемых объектов осуществляют отдельно для каждой стадии сепаратора и результат контроля считают положительным, если между числом обнаружений n1 в первой стадии сепаратора и числом обнаружений n2 в его второй стадии выполняется соотношение:

где Е<1 - паспортный коэффициент извлечения сепаратора минералов, гарантируемый изготовителем.

В отличие от прототипа в предлагаемом способе для контроля работы двухстадийного сепаратора облучение, регистрацию люминесценции и подсчет числа обнаружений контролируемых объектов осуществляют отдельно для каждой стадии сепаратора и результат контроля считают положительным, если между числом обнаружений n1 в первой стадии сепаратора и числом обнаружений n2 в его второй стадии выполняется соотношение:

где Е<1 - паспортный коэффициент извлечения сепаратора минералов, гарантируемый изготовителем.

Для многоканального двухстадийного сепаратора при подсчете числа обнаружений в каждой стадии сепаратора осуществляют подсчет числа обнаружений в каждом ее канале и полученные результаты суммируют.

Кроме того, в качестве контролируемого объекта могут выбирать обогащаемый минерал.

Предлагаемая в изобретении совокупность отличительных и ограничительных признаков не описана в известной авторам литературе. Предлагаемое техническое решение имеет изобретательский уровень, поскольку использование для контроля работы сепаратора новой характеристики в качестве критерия оценки его работы, позволяет не только обеспечить эффективный автоматический контроль работы двухстадийного сепаратора, но и отказаться от использования дополнительно вводимых в сепаратор эталонных элементов или специальных индикаторов. При этом использование предлагаемого способа контроля позволяет упростить конструкцию сепаратора, а следовательно, повысить надежность контроля. Неочевидность предлагаемого решения также подтверждается отсутствием подобных решений в течение, по крайней мере, 20 лет, несмотря на актуальность решаемой задачи.

Для осуществления предлагаемого способа контроля работы двухстадийного рентгенолюминесцентного сепаратора минералов в зоне обнаружения первой стадии сепаратора поток обогащаемого материала облучают рентгеновским излучением, регистрируют люминесценцию обогащаемого минерала и подсчитывают число обнаружений, т. е. число зарегистрированных импульсов люминесценции. На выходе первой стадии сепаратора минералы, люминесценция которых была зарегистрирована, отделяются из потока обогащаемого материала в концентрат, а оставшаяся часть потока поступает на вторую стадию сепаратора, где ее в зоне обнаружения второй стадии облучают рентгеновским излучением, регистрируют люминесценцию обогащаемого минерала и подсчитывают число обнаружений. На выходе второй стадии сепаратора минералы, люминесценция которых была зарегистрирована, отделяются из потока в концентрат, а оставшаяся часть материала удаляется. Если на вход первой стадии сепаратора в составе обогащаемого материала поступит N элементов обогащаемого минерала, то (при достаточно большом N) после прохождения через обе стадии сепаратора должно быть отделено в концентрат не менее
n=N•E (1)
элементов, где Е<1 - паспортный коэффициент извлечения сепаратора, гарантируемый изготовителем.

Для сепаратора минералов, содержащего две стадии обогащения, можно считать, что паспортный коэффициент обогащения Е связан с коэффициентами обогащения отдельных стадий - Е1 и Е2 соответственно, соотношением
Е=Е1+Е2-Е1•Е2 (2)
Коэффициенты извлечения стадий можно считать одинаковыми, т.е. Е1=Е2, так как обычно обе стадии выполнены идентичными. В этом случае получим
Е=2•Е1-Е1² (3)
откуда

Таким образом, число элементов обогащаемого материала, извлеченных первой стадией
n1=N•E1, (5)
а число элементов, извлеченных второй стадией
n2 = (N-n1)•Е1=N(1-Е1)•Е1, (6)
откуда следует соотношение

или, переходя к паспортному коэффициенту извлечения Е:

Предлагаемый способ контроля работы сепаратора, включающий подсчет числа обнаружений контролируемых объектов на каждой стадии, основывается на определении отношения числа объектов, обнаруженных соответственно на первой и второй стадиях сепаратора, и сравнении этого отношения со значением, полученным из приведенного выше соотношения (8).

Для многоканальных двухстадийных сепараторов предлагаемый способ предусматривает предварительное постадийное суммирование числа объектов, обнаруженных в каждом из каналов первой и второй стадий, т.е.

Еще одной особенностью предлагаемого способа контроля работы сепаратора минералов является то, что в качестве контролируемого объекта можно использовать сам обогащаемый минерал, т.е. введения в обогащаемый материал никаких специальных эталонных объектов не требуется.

Очевидно, что, поскольку текущие значения обнаруженного числа объектов носят вероятностный характер, соотношения (5) - (8) можно рассматривать как математические ожидания, справедливые при неограниченном числе обнаруженных объектов. Для оценки справедливости конечного выражения (8) оценим его сходимость в функции числа обнаружений.

Считая значения числа обнаружений распределенными по биномиальному закону, перепишем соотношения (5).-.(8) в вероятностной форме (см., например, /3/):
m1 = np,
m2=n(1-p)p=npq, (10)
где m1, m2 - математические ожидания соответственно для n1, n2;

q=l-p
Дисперсии D1, D2 указанных величин n1, n2 (также см. /3/):
D1=n•p•q, (11)
D2=n•p•q²
В этих обозначениях соотношение (8) как соотношение математических ожиданий примет вид:

Для определения дисперсии этого отношения как функции двух случайных величин n1 и n2:

воспользуемся соотношением из /4/, переписав его для случая двух случайных величин в виде:

Заменив n1, n2, D1, D2 их выражениями через математические ожидания и исходные вероятности, получим для дисперсии соотношения (8):

а для среднеквадратического отклонения:

С учетом выражений (10) и (10а) перепишем последнее соотношение в форме:

Приняв за максимальное отклонение величину ±3σ, на основе соотношения (16) можно составить таблицу возможных отклонений соотношения (8) от математического ожидания при различных коэффициентах извлечения Е и различном количестве контролируемых объектов.

Таблица может быть продолжена и для других значений коэффициента извлечения Е.

Используя приведенные в таблице данные, можно, например, определить, что при суммарном числе обнаруженных объектов n = 1000 и реальном коэффициенте извлечения сепаратора Е = 0.98 соотношение числа обнаружений по стадиям будет n1/n2 ≈ ± 0.73. Иными словами, значение отношения в пределах 5.3 - 6.8 (при суммарном числе обнаружений больше 1000) соответствует нормальной работе сепаратора. В случае, если соотношение выходит за указанные пределы, можно предположить наличие нарушения работы какого либо канала регистрации.

Таким образом, рассуждения, поясняемые соотношениями (9) - (16), показывают возможность контроля работы сепаратора с использованием соотношения числа обнаружений по стадиям.

Предлагаемый способ контроля работы сепаратора минералов может быть реализован, например, в рентгенолюминесцентном сепараторе ЛС-Д-4-03 /5/. В системе автоматического управления сепаратора имеется функция непрерывного подсчета числа обнаружений по каждому каналу регистрации. Эта функция реализована с помощью управляющего микропроцессорного блока (контроллера) параллельно с запуском исполнительных устройств, отделяющих обнаруженный обогащаемый минерал от потока материала. Счетчики обнаружений сформированы в оперативной памяти контроллера, а их содержимое выводится на индикаторную панель. Для реализации предлагаемого способа программу контроллера необходимо дополнить операцией суммирования содержимого счетчиков по стадиям в соответствии с выражением (9), а также операцией вычисления соотношения по выражению (8) и сравнения результата с приведенной выше таблицей. В случае, если определенное по (8) соотношение выходит за границы допустимых значений (приведенных, например, в таблице), на индикаторной панели появляется сообщение об отрицательных результатах контроля.

Поскольку исходная информация (число обнаружений по каналам) уже находится в памяти контроллера, то для использования предлагаемого способа не требуется изменения схемы и конструкции сепаратора.

Таким образом, предлагаемый способ контроля работы сепаратора минералов обеспечивает эффективный автоматический контроль работы двухстадийного сепаратора за счет выявления нарушений обнаружения обогащаемого минерала в каждой стадии сепаратора. Кроме того, использование этого способа практически не усложняет конструкцию сепаратора, что повышает надежность контроля.

Источники информации
1. Свидетельство РФ на полезную модель 10120, В 03 В 13/06, 1999 г.

2. Авторское свидетельство СССР 1105230, В 03 В 13/06, 1984 г.

3. Г. Хан, С. Шапиро. Статистические модели в инженерных задачах., М., "Мир", 1969, стр. 171.

4. Г. Хан, С. Шапиро. Статистические модели в инженерных задачах., М., "Мир", 1969, (7.7), стр.267.

5. Рентгеновский сепаратор люминесцентный ЛС-Д-4-03, Техническое описание. ТУ 4276-011-00227703-97, 1997 г.

Настоящее изобретение относится к области обогащения дробленого минерального сырья, а именно к способам контроля работы обогатительной установки - сепаратора минералов. В частности, оно может быть использовано для контроля работы двухстадийного рентгенолюминесцентного сепаратора минералов. Техническим результатом изобретения является обеспечение эффективного автоматического контроля работы двухстадийного сепаратора за счет выявления нарушений обнаружения обогащаемого минерала в каждой стадии сепаратора. Предложенный способ основан на подсчете числа обнаружений контролируемых объектов, проходящих через зону обнаружения отдельно для каждой стадии сепаратора. О положительном результате контроля судят по соотношению между числом обнаружений п1 в первой стадии сепаратора и числом обнаружений п2 в его второй стадии, приведенному в формуле изобретения. При этом для многоканального сепаратора минералов при подсчете числа обнаружений в каждой стадии сепаратора осуществляют подсчет числа обнаружений в каждом ее канале и полученные результаты суммируют. В качестве контролируемого объекта при осуществлении предлагаемого способа может быть выбран обогащаемый минерал. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Способ контроля работы сепаратора минералов, включающий подачу контролируемых объектов в зону обнаружения, облучение их рентгеновским излучением, регистрацию люминесценции контролируемых объектов и подсчет числа обнаружений при проходе контролируемых объектов через зону обнаружения, отличающийся тем, что для контроля работы двухстадийного сепаратора облучение, регистрацию люминесценции и подсчет числа обнаружений контролируемых объектов осуществляют отдельно для каждой стадии сепаратора и результат контроля считают положительным, если между числом обнаружений п1 в первой стадии сепаратора и числом обнаружений п2 в его второй стадии выполняется соотношение

где Е<1 - паспортный коэффициент извлечения сепаратора минералов, гарантируемый изготовителем. 2. Способ контроля по п.1, отличающийся тем, что при подсчете числа обнаружений в каждой стадии сепаратора осуществляют подсчет числа обнаружений в каждом его канале и полученные результаты суммируют. 3. Способ контроля по п. 1 или 2, отличающийся тем, что в качестве контролируемого объекта выбирают обогащаемый минерал.