СПОСОБ ЛЮМИНЕСЦЕНТНОЙ СЕПАРАЦИИ МИНЕРАЛОВ ИЗ ОБОГАЩАЕМОГО МАТЕРИАЛА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2009 года по МПК B07C5/346 B03B13/06 

Предлагаемые изобретения относятся к области обогащения полезных ископаемых, использующим возникающую под воздействием возбуждающего излучения люминесценцию для разделения обогащаемого материала на полезные минералы и сопутствующий материал, и могут быть реализованы на всех стадиях обогащения, преимущественно, алмазосодержащего сырья.

При рентгенолюминесцентной сепарации используют свойства минералов под воздействием рентгеновского облучения генерировать излучение в оптической области спектра. При этом интенсивность и кинетические характеристики люминесценции минерала зависят как от массы, размера, цвета, формы, структуры, степени загрязнения и укрывитости в движущемся облучаемом слое обогащаемого материала, так и от люминесцентных свойств окружающей минерал среды. Кроме того, на эти характеристики также влияют колебания параметров технологического процесса обогащения (сепарации), например, таких как изменение электрических параметров питающей сети, стабильности подачи воды, толщины сформированного и облучаемого слоя обогащаемого материала, скорости его перемещения в зоне облучения/обнаружения. Для повышения селективности извлечения минерала из обогащаемого материала в известных способах и устройствах рентгенолюминесцентной сепарации используют кинетические характеристики единичного сигнала люминесценции, регистрируемые как во время воздействия рентгеновского излучения, так и после него.

Например, из уровня техники известен способ рентгенолюминесцентной сепарации минералов (патент РФ №2191076, кл. В07С 3/342, опубл. 2002), включающий облучение исходного (обогащаемого) материала импульсами рентгеновского излучения для возбуждения люминесценции в полезном минерале, измерение интенсивностей короткой и длинной компонент возбужденной в нем люминесценции и извлечение полезного минерала из исходного материала по результатам сравнения полученного значения критерия разделения с заданным порогом.

Исходный (обогащаемый) материал в этом способе облучают непрерывно последовательностью коротких импульсов рентгеновского излучения, при этом зона облучения совпадает с зоной обнаружения люминесценции полезного минерала, т.е. измерение интенсивностей короткой и длинной компонент сигнала производят во время его нахождения в зоне облучения. Поскольку регистрируемые сигналы люминесценции в исходном материале имеют различные кинетические характеристики, то в качестве критерия разделения выбирают соответствующее только полезному (извлекаемому) минералу соотношение короткой и длинной компонент сигнала люминесценции.

Предлагаемая в этом известном способе обработка сигнала обеспечивает возможность разделения короткой и длительной компонент в регистрируемом сигнале люминесценции, что позволяет выбрать различные комбинации соотношения короткой и длительной компонент люминесценции в качестве критерия разделения.

Однако в этом известном способе критерий разделения определяется только для одного текущего сигнала люминесценции минерала, что негативно сказывается на эффективности и селективности выделения полезного минерала из обогащаемого материала, так как вычисленный таким образом критерий разделения зависит от колебаний параметров технологического процесса обогащения, например, таких как степени загрязнения и укрывитости минерала в движущемся облучаемом слое обогащаемого материала, от люминесцентных свойств окружающей минерал среды, от изменений электрических параметров питающей сети, от стабильности подачи воды, от толщины сформированного и облучаемого слоя обогащаемого материала, скорости его перемещения в зоне облучения/обнаружения.

Наиболее близким к предлагаемому способу по совокупности признаков и назначению является способ, известный из патента РФ №2271254, кл. В07С 5/342, опубл. 2006 г., основанный на обработке регистрируемой интенсивности сигнала люминесценции минерала согласно выбранному критерию разделения и выделении минерала из обогащаемого материала по результатам сравнения полученного значения критерия разделения с заданным порогом. В качестве критерия разделения в указанном известном способе выбирают автокорреляционную функцию сигнала люминесценции минерала, для чего интегрируют произведение регистрируемого сигнала на этот же сигнал, задержанный на определенное заданное время. Дополнительно нормируют полученное значение автокорреляционной функции сигнала люминесценции путем его деления на результат квадрата регистрируемого сигнала люминесценции и полученную величину сравнивают с заданным порогом.

Определение порога разделения в известном способе основано на построении распределения значений критерия разделения в зависимости от параметра разделения. Причем для определения порога разделения используют коллекцию эталонов, люминесцентные характеристики которых совпадают с характеристиками содержащихся в материале минералов

Известный способ позволяет устранить влияние шумов тракта регистрации, погрешности измерения и нестабильности работы системы возбуждения на результат обработки регистрируемого сигнала люминесценции и, в частности, устранить влияние амплитуды сигнала люминесценции на измеряемое значение критерия разделения.

Недостатками указанного известного способа является то, что при его осуществлении критерий разделения определяется для одного текущего сигнала люминесценции минерала, а в качестве порогового значения критерия разделения принимается величина критерия разделения эталонного минерала, люминесцентные характеристики которого совпадают с характеристиками минералов, содержащимися в исходном обогащаемом материале, что не позволяет устранить влияние на критерий разделения колебаний параметров технологического процесса обогащения, например, от степени загрязнения и укрывистости минерала в движущемся облучаемом слое обогащаемого материала, от люминесцентных свойств окружающей минерал среды, от изменений электрических параметров питающей сети, от стабильности подачи воды, от толщины сформированного и облучаемого слоя обогащаемого материала, от скорости его перемещения в зоне облучения/обнаружения.

Из числа известных из уровня техники устройств люминесцентной сепарации минералов из обогащаемого материала из патента РФ №2249490, кл. В07С 5/342, опубл. 2005 г. известен сепаратор, содержащий средства подачи и транспортировки обогащаемого материала в зону обнаружения, источник возбуждающего облучения, последовательно подключенные средства регистрации сигнала люминесценции минерала, выполненные в виде, по крайней мере, одного фотоприемного устройства, и средства обработки сигнала люминесценции, включающие соединенные с шиной данных аналогово-цифровой преобразователь (АЦП), блок оперативной памяти, регистр порога разделения, регистр задержки, синхронизатор и микропроцессор для осуществления функций задания порога разделения, обработки цифровых сигналов люминесценции согласно критерию разделения, сравнения полученного значения критерия разделения с заданным порогом и выработки сигнала управления исполнительным механизмом, при этом микропроцессор снабжен дополнительной возможностью задания параметра разделения в виде величины времени задержки и возможностью обработки цифровых значений сигнала люминесценции для получения значения его автокорреляционной функции в качестве критерия разделения путем создания смещенной на заданное время задержки копии сигнала люминесценции и перемножение этих сигналов с последующим дискретным суммированием результатов перемножения.

Рассматриваемый известный сепаратор позволяет устранить влияние шумов тракта регистрации погрешности измерения и нестабильности работы системы возбуждения на результат обработки регистрируемого сигнала люминесценции, и, в частности, возможность устранения влияния амплитуды сигнала люминесценции на измеряемое значение критерия разделения, что улучшает селективность разделения и обеспечивает повышение качества обогащенного продукта, а также позволяет осуществлять автоматическую настройку системы регистрации и возбуждения.

Однако использованный в этом сепараторе алгоритм определения текущего значения критерия разделения, а также примененные для этой цели дополнительные технические средства (регистр порога разделения, регистр задержки, синхронизатор), не могут обеспечить высокую точность его оценки, так как основываются на анализе только одного сигнала люминесценции минерала, а пороговое значение критерия разделения вычисляется микропроцессором периодически при отсутствии в сепараторе облагораживаемого материала, что приводит к зависимости вычисляемого микропроцессором критерия разделения от параметров процесса обогащения материала, таких как, например, от меняющихся во времени люминесцентных свойств окружающей полезный минерал среды, от стабильности подачи воды в сепаратор, от толщины сформированного и облучаемого слоя материала, от изменения скорости его движения в зоне облучения и/или обнаружения. Кроме того, рассматриваемый сепаратор не универсален и не позволяет контролировать процесс обнаружения минералов в реальном масштабе времени, а также оперативно производить настройку сепаратора по пороговому значению критерия разделения при установившемся режиме обогащения материала.

Наиболее близким к заявляемому устройству является устройство для сепарации алмазосодержащих материалов, состоящее из транспортирующего механизма, источника импульсного возбуждения, фотоприемника, блока обработки сигналов интенсивности люминесценции - аналого-цифрового преобразователя (АЦП), блока вычисления величины соотношения компонент люминесценции - программируемого контроллера и блока выработки команд с исполнительным механизмом, причем выход источника импульсного возбуждения соединен с первым входом программируемого контроллера и со вторым входом АЦП, выход фотоприемника соединен в первым входом АЦП, выход которого соединен со вторым входом программируемого контроллера, выход которого соединен с входом блока выработки команд с исполнительным механизмом (патент РФ №2236311, Кл. В07С 5/342, опубл. 2004 г.).

Однако это устройство характеризуется теми же недостатками, что и предыдущий аналог, а именно: использованный в этом сепараторе алгоритм определения текущего значения критерия разделения, а также примененные для этой цели дополнительные технические средства (блок обработки сигналов интенсивности люминесценции - аналого-цифрового преобразователя (АЦП), блок вычисления величины соотношения компонент люминесценции - программируемый контроллер, и блок выработки команд с исполнительным механизмом), не могут обеспечить высокую точность его оценки, так как основываются на анализе только одного сигнала люминесценции минерала, а пороговое значение критерия разделения задается оператором, что приводит к зависимости вычисляемого микропроцессором критерия разделения от параметров процесса обогащения материала, таких как, например, от меняющихся во времени люминесцентных свойств окружающей полезный минерал среды, от стабильности подачи воды в сепаратор, от толщины сформированного и облучаемого слоя материала, от изменения скорости его движения в зоне облучения и/или обнаружения. Кроме того, рассматриваемый известный сепаратор не позволяет контролировать процесс обнаружения минералов в реальном масштабе времени, а также оперативно производить настройку сепаратора по пороговому значению критерия разделения при установившемся режиме обогащения материала.

Единый технический результат, достигаемый при осуществлении заявленной группы изобретений, заключается в повышении эффективности и селективности выделения минерала из обогащаемого материала путем использования эффективного критерия разделения и устранения влияния на него переменных параметров технологического процесса обогащения, с обеспечением возможности одновременной оценки количества и качества выделяемых минералов в реальном масштабе времени. Кроме того, выбранные технические средства в виде программируемого контроллера реального времени и, собственно, критерий разделения, изменяющийся во времени, обеспечивают возможность оперативной настройки заданного порога разделения при установившемся технологическом режиме обогащения.

Для получения указанного единого технического результата в предлагаемом способе люминесцентной сепарации минералов из обогащаемого материала, включающем облучение обогащаемого материала непрерывным воздействующим излучением или его последовательными периодическими импульсами, регистрацию сигнала люминесценции обогащаемого материала, обработку этого сигнала, согласно выбранному критерию разделения, и извлечение люминесцирующего минерала из обогащаемого материала по результатам сравнения полученного значения критерия разделения с заданным порогом, согласно изобретению производят регистрацию множества сигналов люминесценции обогащаемого материала, причем регистрацию сигналов люминесценции обогащаемого материала производят в реальном масштабе времени в момент пребывания обогащаемого материала в зоне облучения и/или обнаружения с частотой измерения текущих мгновенных значений этого сигнала, достаточной для получения статистически достоверной выборки данных за время пребывания материала в указанной зоне, далее из ряда последних полученных текущих мгновенных значений в реальном масштабе времени формируют два смежных по времени массива данных, т.е. размещенных последовательно друг за другом, постоянно обновляемых с периодичностью не более времени пребывания обогащаемого материала в зоне его облучения и/или обнаружения, при этом первый массив данных из указанного ряда по длительности ограничен сверху временем, соизмеримым со временем пребывания обогащаемого материала в зоне облучения и/или обнаружения, а длительность второго массива превышает длительность первого не менее, чем в два раза, затем по соотношению параметров, производных от текущих мгновенных значений сигналов люминесценции упомянутых массивов, определяют текущий критерий разделения обогащаемого материала и извлекают минерал из обогащаемого материала при условии превышения указанного текущего критерия разделения над заданным порогом.

Текущие мгновенные значения сигнала люминесценции минерала измеряют с частотой 10-100 кГц.

Величину порога определяют по текущим значениям критерия разделения обогащаемого материала, изменяющегося во времени.

В качестве параметров, производных от текущих мгновенных значений сигналов люминесценции массивов, выбирают на участке послесвечения: или средние значения этих текущих мгновенных значений, или среднюю площадь под кривой сигнала люминесценции, построенной по текущим мгновенным значениям, или математические параметры этой кривой.

При осуществлении способа дополнительно производят оценку количества извлекаемых минералов за определенный промежуток времени по числу случаев превышения текущим критерием разделения заданного порогового значения.

При осуществлении способа дополнительно производят оценку качества извлекаемых минералов по степени превышения текущего критерия разделения заданного порогового значения и по форме люминесцентных сигналов минерала в момент его прохождения в зоне облучения и/или обнаружения.

При воздействии на обогащаемый материал последовательными импульсами облучения текущие мгновенные значения величин сигнала люминесценции материала измеряют в зоне послесвечения люминесцентного импульса обогащаемого материала.

При облучении обогащаемого материала непрерывным воздействующим излучением, регистрацию сигнала люминесценции производят в зоне обнаружения, смещенной по ходу движения обогащаемого материала, достаточной для регистрации сигнала в зоне послесвечения минерала.

Для достижения единого технического результата для заявляемой группы изобретений предлагается устройство люминесцентной сепарации минералов из обогащаемого материала, включающее следующие конструктивные элементы: средство подачи и транспортирования обогащаемого материала, источник возбуждающего излучения, средство регистрации сигнала люминесценции, аналого-цифровой преобразователь АЦП, программируемый контроллер и исполнительный механизм, при этом указанные конструктивные элементы соединены друг с другом посредством системы связи «вход-выход», при этом согласно изобретению, устройство дополнительно снабжено узлом обработки, хранения и отображения информации в реальном масштабе времени с получением данных о текущем критерии разделения, качестве и количестве обнаруженных минералов, форме люминесцентных сигналов минерала в момент его прохождения в зоне облучения и/или обнаружения, а в качестве программируемого контроллера устройство содержит программируемый контроллер реального времени, выполненный с функциями регистрации во времени упомянутой информации в виде множества сигналов люминесценции обогащаемого материала с заданной частотой измерений текущих мгновенных значений этого сигнала, достаточной для получения статистически достоверной выборки данных за время пребывания обогащаемого материала в зоне облучения и/или обнаружения, а также с возможностью определения текущего критерия разделения и выработки команды исполнительному механизму, причем указанный программируемый контроллер снабжен одним входом и двумя выходами, а АЦП - двумя входами и одним выходом, а упомянутая система связи «вход-выход» конструктивных элементов выполнена следующим образом: средство регистрации сигнала люминесценции соединено с первым входом АЦП, а источник возбуждающего излучения соединен со вторым входом АЦП, выход АЦП соединен с входом программируемого контроллера, первый выход программируемого контроллера соединен с входом узла обработки, хранения и отображения информации, а второй выход программируемого контроллера - с входом исполнительного механизма.

В качестве средства регистрации сигнала люминесценции устройство содержит, по крайней мере, один фотоприемник.

В качестве узла обработки, хранения и отображения информации устройство содержит персональный компьютер.

Оба выхода программируемого контроллера снабжены цифровыми платами, через которые указанные выходы контроллера соединены соответственно с узлом обработки, хранения и отображения информации и с исполнительным механизмом.

Совокупность отличительных признаков предлагаемых изобретений и их взаимосвязь с ограничительными признаками обеспечивают возможность более точного определения критерия разделения по текущим мгновенным значениям сигналов люминесценции обогащаемого материала, представленным в двух смежных массивах данных, что приводит к уменьшению влияния временных колебаний параметров процесса обогащения и позитивно сказывается на эффективности и селективности извлечения полезных минералов из обогащаемого материала, одновременно появляется возможность оценить качество и количество извлекаемых минералов из обогащаемого материала в реальном масштабе времени.

В предлагаемом способе использован новый критерий разделения, что не только обеспечивает решение поставленной задачи улучшения эффективности и селективности разделения обогащаемого материала, но и позволяет быстро и эффективно производить настройку сепаратора на любой требующий извлечения минерал, изменяя порог - пороговое значение критерия разделения, которое оперативно определяется по текущим значениям критерия разделения обогащаемого материала.

Сущность предлагаемых изобретений поясняется данными, представленными на фиг.1-5, где:

на фиг.1 изображен рентгенолюминесцентный сигнал минерала - алмаза, измеренный с частотой 45 КГц в момент прохождения минерала через зону облучения и/или обнаружения, с указанием участка послесвечения и зон облучения и/или обнаружения;

на фиг.2 приведены текущие значения критерия разделения в виде «бегущей строки» одновременно для двух каналов измерения рентгенолюминесцентного сепаратора с указанием пороговых значений критерия разделения и момента обнаружения в обогащаемом материале полезного минерала;

на фиг.3 представлены данные о времени извлечения минерала, величине критерия разделения и трех сигналах люминесценции минерала в момент прохождения им зоны облучения и/или обнаружения;

на фиг.4 изображена корреляционная зависимость между массой извлеченных рентгенолюминесцентным сепаратором алмазов и определенными для них критериями разделения в момент прохождения алмазами зоны облучения и/или обнаружения;

на фиг.5 приведена структурная схема предлагаемого устройства.

Предлагаемое устройство (фиг.5) содержит средство подачи и транспортирования обогащаемого материала, состоящее из бункера 1, питателя 2 и транспортирующего механизма 3 (как вариант - наклонный лоток 3), который подает материал в зону облучения. Также устройство содержит источник 4 возбуждающего излучения, который формирует, например, импульсы рентгеновского излучения; последовательно подключенные друг к другу три механизма: средство регистрации сигнала люминесценции - фотоприемник 5, АЦП 6 и программируемый контроллер 7. Причем выход источника 4 возбуждающего излучения подключен ко второму входу АЦП 6. При этом указанный контроллер 7 имеет два выхода, один из которых подключен к входу узла 8 обработки, хранения и отображения информации, перекачиваемой на него с контроллера 7, а второй выход соединен с входом исполнительного механизма 9, который в свою очередь направляет полезный минерал в концентратный приемник 10, а остальной материал - «хвосты», направляет в хвостовой приемник 11. В качестве указанного устройства 7 используется программируемый контроллер, выполненный с возможностью регистрации, обработки и хранения упомянутой информации в виде множества сигналов люминесценции минерала в реальном масштабе времени. Первичная регистрация текущих мгновенных значений этого сигнала осуществляется с частотой измерений, достаточной для получения статистически достоверной выборки данных за время пребывания обогащаемого материала в зоне облучения и/или обнаружения. Программируемый контроллер 7 реального времени также определяет текущий критерий разделения обогащаемого материала по заданному алгоритму, сравнивает его с пороговым значением и выдает команду исполнительному механизму 9 на извлечение минерала из обогащаемого материала.

Предлагаемый по настоящему изобретению способ целесообразно осуществлять в заявляемом устройстве. При реализации предлагаемого способа осуществляют следующие операции в нижеуказанной последовательности:

- обогащаемый материал, преимущественно, алмазосодержащий, подается средством подачи и транспортирования с постоянной скоростью около 3-10 м/мин. в зону облучения по наклонному лотку 3 шириной 0,3 метра и длиной 0,7 метра;

- в указанной зоне производится его облучение источником 4 возбуждающего излучения, например, периодическими (дискретными) импульсами рентгеновского излучения с периодичностью 4 миллисекунды;

- под действием облучения, обогащаемый материал и находящийся в нем минерал, подлежащий выделению, начинают люминесцировать в момент входа в зону облучения, перемещения по ней и при выходе из нее;

- люминесцентное свечение обогащаемого материала и минерала, подлежащего выделению, преобразуется средством регистрации сигнала люминесценции - фотоприемником 5 в непрерывный во времени электрический сигнал, текущие мгновенные значения которого подаются на первый вход АЦП 6, регистрируются посредством АЦП 6 и программируемым контроллером 7 в реальном масштабе времени с частотой, например, 10 кГц-100 кГц, причем регистрацию сигналов люминесценции материала производят в реальном масштабе времени в момент его пребывания в зоне облучения и/или обнаружения с частотой измерения текущих мгновенных значений этого сигнала, достаточной для получения статистически достоверной выборки данных за время пребывания материала в указанной зоне. Кроме того, следует пояснить, что при реализации предлагаемого способа возможно совмещение зон облучения и обнаружения (когда излучение подается в ту же зону, в которой происходит регистрация люминесцентного сигнала посредством фотоприемника 5) или относительное смещение зон облучения и обнаружения в пространстве (когда излучение подается в одну зону, а регистрация люминесцентного сигнала посредством фотоприемника 5 происходит в другой автономной зоне обнаружения);

- одновременно с сигналом люминесценции с фотоприемника 5 на второй вход АЦП 6 поступает сигнал с источника 4 возбуждающего излучения;

- АЦП 6 синхронизирует поступающий с фотоприемника 5 аналоговый сигнал с учетом сигнала от источника 4 возбуждающего излучения и преобразует его в цифровой сигнал, который подается на вход программируемого контроллера 7 реального времени,

- далее контроллер 7 обрабатывает поступивший от АЦП 6 сигнал во времени, и из ряда последних полученных текущих мгновенных значений в реальном масштабе времени формирует два смежных по времени массива данных, т.е. размещенных последовательно друг за другом и постоянно обновляемых с периодичностью, не более времени пребывания обогащаемого материала в зоне его облучения и/или обнаружения,

- причем первый массив данных из указанного ряда по длительности ограничен временем пребывания обогащаемого материала в зоне облучения и/или обнаружения и включает в себя информацию о нескольких единичных импульсах, например, трех;

- а второй массив данных должен превышать длительность первого массива не менее чем в 2 раза, т.е. количество импульсов, у которых анализируется сигнал, должно быть как минимум в 2 раза больше, чем количество импульсов для первого массива данных, т.е., например, не менее шести;

- затем по соотношению параметров, производных от текущих мгновенных значений сигналов люминесценции упомянутых массивов (соотношение может быть определено путем деления однотипных параметров первого массива ко второму или однотипных параметров второго массива к первому), в преимущественном варианте, определенных в зоне послесвечения, определяют текущий критерий разделения. Причем в качестве параметров, производных от текущих мгновенных значений сигналов люминесценции массивов, могут быть выбраны на участке послесвечения: или средние значения текущих мгновенных значений или средняя площадь под кривой сигнала люминесценции, построенная по текущим мгновенным значениям, или математические параметры этой кривой, (т.е. исходя из вышеизложенного и принимая во внимание конкретные условия реализации способа, контроллер 7, используя свое программное обеспечение, в реальном масштабе времени собирает, хранит и обрабатывает информацию в объеме трех сигналов (импульсов), рассчитывает критерий разделения, сравнивает с заданным порогом, дает команду на отсечку исполнительному механизму 9 и отправляет файл со временем обнаружения минерала, с информацией о его качестве - по массе, три сигнала в виде графика на узел 8 обработки, хранения и отображения информации),

- если установленный текущий критерий разделения больше заданного порога, то программируемый контроллер 7 реального времени выдает команду исполнительному механизму 9 на извлечение (отсечку) минерала из обогащаемого материала, при этом полезный минерал направляется в концентратный приемник 10, а остальной материал - «хвосты», направляется в хвостовой приемник 11;

- такой процесс обогащения алмазосодержащего материала (или любого другого люминесцирующего) осуществляется непрерывно, пока он движется через зону облучения и/или обнаружения.

Пример конкретного выполнения.

В качестве исходного обогащаемого материала использовали алмазосодержащий концентрат. Указанный концентрат посредством наклонного лотка 3, ширина которого была постоянной и равнялась ширине сепаратора, поступал с постоянной скоростью, приблизительно 5 м/мин, в зону облучения. В указанной зоне производилось его периодическое облучение каждые 4 мс (фиг.1) импульсами рентгеновского излучения источником 4 возбуждающего излучения. Возникающий при облучении люминесцентный сигнал обогащаемого материала и извлекаемого минерала - алмаза, преобразовывали с помощью фотоприемника 5 в непрерывный электрический сигнал в виде «напряжение-время» U(t), который измеряли с частотой 45 кГц (эта частота при съеме информации является постоянной и может быть выбрана из диапазона 10 кГц-100 кГц). Результаты измерений фиксировали в реальном масштабе времени. При этом частота измерений (количество измерений) текущих мгновенных значений этого сигнала была выбрана такой, чтобы получить статистически достоверную выборку данных, и равнялась приблизительно 200 измерений для единичного сигнала длительностью 4 мс.

Далее, используя полученные данные, формировали два постоянно обновляемых смежных массива данных, представляющих собой последовательный ряд этих данных U(t) с разделением на две части: U(t₁) и U(t₂). Причем первый массив данных «напряжение-время» по своей длительности t₁ должен быть ограничен временем пребывания алмазосодержащего материала в зоне облучения и/или обнаружения (в примере эти зоны совпадают), например, его длительность, согласно фиг.1, для предлагаемого устройства, не должна превышать 24 мс.

Второй массив данных «напряжение-время» по своей длительности t₂ должен быть больше первого не менее чем в 2 раза (оптимальный вариант - не менее чем в 20 раз) и по примеру эта длительность составляла 480 мс.

При этом указанные текущие массивы данных в конкретном примере характеризовались средними величинами текущих мгновенных значений сигналов люминесценции в зоне послесвечения. В частности, при воздействии на обогащаемый материал последовательными импульсами облучения, например, с периодичностью 4 мс, рассчитывают средние значения мгновенных сигналов в зоне послесвечения каждого импульса облучения (фиг.1) и из них формируют первый массив, например, длительностью 12 мс (три импульса), и - второй массив, например, длительностью 1200

мс (триста импульсов). Затем определяются средние значения мгновенных сигналов в зоне послесвечения для всех импульсов соответственно первого и второго массивов данных, находят соотношение указанных средних значений мгновенных сигналов первого и второго массива каждые 4 мс (можно также использовать соотношение данных второго массива к данным первого массива) и по этому соотношению судят о величине текущего критерия разделения.

Текущее значение критерия разделения на компьютере (узел 8 обработки, хранения и отображения информации) визуально можно представлять в виде «бегущей строки» (фиг.2). Если текущее значение критерия разделения больше значения заданного порога, то минерал извлекается из исходного обогащаемого материала (отсечка) (фиг.2). Одновременно в момент обнаружения и извлечения минерала на узле 8 обработки, хранения и отображения информации фиксируются: время извлечения минерала из обогащаемого материала, параметры сигнала люминесценции минерала в зоне облучения и/или обнаружения, значение критерия разделения минерала в момент его обнаружения (фиг.3), по последнему - оценивается масса выделенного алмаза (фиг.4).

Пороговое значение критерия разделения (заданный порог) определяется по его текущим мгновенным значениям, представленным в виде «бегущей строки», например, принимается равным 2-3 величинам дисперсии текущей величины критерия разделения (фиг.2).

Возможно определение порогового значения с использованием имитаторов, близких по люминесцентным свойствам к извлекаемым минералам, путем их принудительного введения в бункер, питатель или лоток предлагаемого устройства и фиксации момента обнаружения (фиг.2).

Ниже в таблице показана эффективность извлечения алмазов из обогащаемого материала (концентрата) с применением предлагаемого способа и способа по прототипу.

Данные, приведенные в таблице, показывают, что эффективность предлагаемого способа, реализованного с применением заявляемого устройства, в сравнении с прототипом выше при извлечении алмазов среднего класса в 5,4 раза по массе и в 2,1 раза по количеству; а для мелкого класса - в 2,2 раза по массе и в 3,0 раза по количеству.

Таким образом, предлагаемые способ разделения обогащаемых материалов по их люминесцентным свойствам и устройство для его осуществления обеспечивают повышение эффективности и селективности разделения обогащаемого материала. Выбранный критерий разделения, основанный на сравнении параметров большого количества единичных сигналов люминесценции, в значительной степени устраняет влияние на него переменных факторов технологического процесса сепарации и позволяет в реальном масштабе времени контролировать качество и количество извлекаемых минералов из обогащаемого материала.

№ п/п Класс алмазов Вид технологической схемы Процент до извлечения алмазов Эффективность извлечения алмазов по предлагаемому способу По массе По количеству По массе По количеству 1 Средний Вариант «А»: Способ по прототипу + последующая обработка предлагаемым способом хвостов, оставшихся после способа по прототипу, (характеризует процент дополнительного выделения алмазов из «хвостов», оставшихся после обработки обогащаемого материала способом по прототипу) 35,0 25,0 5,4 2,1     Вариант «Б»: Предлагаемый способ + последующая обработка способом по прототипу хвостов, оставшихся после предлагаемого способа (характеризует процент дополнительного выделения алмазов из «хвостов», оставшихся после обработки обогащаемого материала предлаг. способом) 5,5 8,0     2 Мелкий Вариант «А» 1,6 0,4 2,2 3,0     Вариант «Б» 0,5 0,1     Примечание: Пример расчета эффективности извлечения алмазов по предлагаемому способу в сравнении с прототипом: (35,0-5,5)/5,5=5,4

Изобретения относятся к области обогащения полезных ископаемых, а именно к способам разделения обогащаемых материалов, использующим возникающую под воздействием возбуждающего излучения люминесценцию извлекаемого минерала. Согласно предложенному изобретению в способе люминесцентной сепарации минералов из обогащаемого материала производят регистрацию множества сигналов люминесценции обогащаемого материала, причем регистрацию сигналов люминесценции обогащаемого материала производят в реальном масштабе времени в момент пребывания обогащаемого материала в зоне облучения и/или обнаружения с частотой измерения текущих мгновенных значений этого сигнала, достаточной для получения статистически достоверной выборки данных за время пребывания материала в указанной зоне. Далее из ряда последних полученных текущих мгновенных значений в реальном масштабе времени формируют два смежных по времени массива данных, т.е. размещенных последовательно друг за другом, постоянно обновляемых с периодичностью не более времени пребывания обогащаемого материала в зоне его облучения и/или обнаружения. Первый массив данных из указанного ряда по длительности ограничен сверху временем, соизмеримым со временем пребывания обогащаемого материала в зоне облучения и/или обнаружения. Длительность второго массива превышает длительность первого не менее, чем в два раза, затем по соотношению параметров, производных от текущих мгновенных значений сигналов люминесценции упомянутых массивов, определяют текущий критерий разделения обогащаемого материала и извлекают минерал из обогащаемого материала при условии превышения указанного текущего критерия разделения над заданным порогом. Способ осуществляют с помощью устройства дополнительно снабженного узлом обработки, хранения и отображения информации в реальном масштабе времени с получением данных о текущем критерии разделения, качестве и количестве обнаруженных минералов, форме люминесцентных сигналов минерала в момент его прохождения в зоне облучения и/или обнаружения. В качестве программируемого контроллера устройство содержит программируемый контроллер реального времени, выполненный с функциями регистрации во времени упомянутой информации в виде множества сигналов люминесценции обогащаемого материала с заданной частотой измерений текущих мгновенных значений этого сигнала, достаточной для получения статистически достоверной выборки данных за время пребывания обогащаемого материала в зоне облучения и/или обнаружения, а также с возможностью определения текущего критерия разделения и выработки команды исполнительному механизму. Указанный программируемый контроллер снабжен одним входом и двумя выходами, а аналого-цифровой преобразователь АЦП - двумя входами и одним выходом. Система связи «вход-выход» конструктивных элементов выполнена следующим образом: средство регистрации сигнала люминесценции соединено с первым входом АЦП, а источник возбуждающего излучения соединен со вторым входом АЦП, выход АЦП соединен с входом программируемого контроллера, первый выход программируемого контроллера соединен с входом узла обработки, хранения и отображения информации, а второй выход программируемого контроллера - с входом исполнительного механизма. Технический результат - повышение эффективности и селективности разделения обогащаемого материала. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 5 ил., 1 табл.

1. Способ люминесцентной сепарации минералов из обогащаемого материала, включающий облучение обогащаемого материала непрерывным воздействующим излучением или его последовательными периодическими импульсами, регистрацию сигнала люминесценции обогащаемого материала, обработку этого сигнала согласно выбранному критерию разделения и извлечение люминесцирующего минерала из обогащаемого материала по результатам сравнения полученного значения критерия разделения с заданным порогом, отличающийся тем, что производят регистрацию множества сигналов люминесценции обогащаемого материала, причем регистрацию сигналов люминесценции обогащаемого материала производят в реальном масштабе времени в момент пребывания обогащаемого материала в зоне облучения и/или обнаружения с частотой измерения текущих мгновенных значений этого сигнала, достаточной для получения статистически достоверной выборки данных за время пребывания материала в указанной зоне, далее из ряда последних полученных текущих мгновенных значений в реальном масштабе времени формируют два смежных по времени массива данных, т.е. размещенных последовательно друг за другом, постоянно обновляемых с периодичностью не более времени пребывания обогащаемого материала в зоне его облучения и/или обнаружения, при этом первый массив данных из указанного ряда по длительности ограничен сверху временем, соизмеримым со временем пребывания обогащаемого материала в зоне облучения и/или обнаружения, а длительность второго массива превышает длительность первого не менее, чем в два раза, затем по соотношению параметров, производных от текущих мгновенных значений сигналов люминесценции упомянутых массивов, определяют текущий критерий разделения обогащаемого материала и извлекают минерал из обогащаемого материала при условии превышения указанного текущего критерия разделения над заданным порогом.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что текущие мгновенные значения сигнала люминесценции минерала измеряют с частотой 10-100 КГц.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что величину порога определяют по текущим значениям критерия разделения обогащаемого материала, изменяющегося во времени.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве параметров, производных от текущих мгновенных значений сигналов люминесценции массивов, выбирают на участке послесвечения: или средние значения этих текущих мгновенных значений, или среднюю площадь под кривой сигнала люминесценции, построенной по текущим мгновенным значениям, или математические параметры этой кривой.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что при его осуществлении дополнительно производят оценку количества извлекаемых минералов за определенный промежуток времени по числу случаев превышения текущим критерием разделения заданного порогового значения.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что при его осуществлении дополнительно производят оценку качества извлекаемых минералов по степени превышения текущего критерия разделения заданного порогового значения и по форме люминесцентных сигналов минерала в момент его прохождения в зоне облучения и/или обнаружения.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что при воздействии на обогащаемый материал последовательными импульсами облучения текущие мгновенные значения величин сигнала люминесценции материала измеряют в зоне послесвечения люминесцентного импульса обогащаемого материала.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что при облучении обогащаемого материала непрерывным воздействующим излучением регистрацию сигнала люминесценции производят в зоне обнаружения, смещенной по ходу движения обогащаемого материала, достаточной для регистрации сигнала в зоне послесвечения минерала.

9. Устройство люминесцентной сепарации минералов из обогащаемого материала, включающее следующие конструктивные элементы: средство подачи и транспортирования обогащаемого материала, источник возбуждающего излучения, средство регистрации сигнала люминесценции, аналого-цифровой преобразователь АЦП, программируемый контроллер и исполнительный механизм, при этом указанные конструктивные элементы соединены друг с другом посредством системы связи «вход-выход», отличающееся тем, что устройство дополнительно снабжено узлом обработки, хранения и отображения информации в реальном масштабе времени с получением данных о текущем критерии разделения, качестве и количестве обнаруженных минералов, форме люминесцентных сигналов минерала в момент его прохождения в зоне облучения и/или обнаружения, а в качестве программируемого контроллера устройство содержит программируемый контроллер реального времени, выполненный с функциями регистрации во времени упомянутой информации в виде множества сигналов люминесценции обогащаемого материала с заданной частотой измерений текущих мгновенных значений этого сигнала, достаточной для получения статистически достоверной выборки данных за время пребывания обогащаемого материала в зоне облучения и/или обнаружения, а также с возможностью определения текущего критерия разделения и выработки команды исполнительному механизму, причем указанный программируемый контроллер снабжен одним входом и двумя выходами, а АЦП - двумя входами и одним выходом, а упомянутая система связи «вход-выход» конструктивных элементов выполнена следующим образом: средство регистрации сигнала люминесценции соединено с первым входом АЦП, а источник возбуждающего излучения соединен со вторым входом АЦП, выход АЦП соединен с входом программируемого контроллера, первый выход программируемого контроллера соединен с входом узла обработки, хранения и отображения информации, а второй выход программируемого контроллера - с входом исполнительного механизма.

10. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве средства регистрации сигнала люминесценции оно содержит, по крайней мере, один фотоприемник.

11. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве узла обработки, хранения и отображения информации оно содержит персональный компьютер.

12. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оба выхода программируемого контроллера снабжены цифровыми платами, через которые указанные выходы контроллера соединены соответственно с узлом обработки, хранения и отображения информации и с исполнительным механизмом.