СПОСОБ СОРТИРОВКИ МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2013 года по МПК B03B13/00 

Изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых и может быть использовано для сортировки минерального сырья, в частности мелких классов крупности (-12+0) мм, по содержанию в нем полезного компонента с помощью устройств, осуществляющих сортировку радиометрическими методами. Изобретение может применяться как в процессе предварительной концентрации горной массы, так и на стадиях обогащения кондиционных и некондиционных руд.

Известен способ сортировки минерального сырья, включающий подачу на транспортирующую поверхность потока исходного продукта в зону измерения, определение критерия разделения по измерению в потоке исходного продукта выбранного разделительного признака на участке транспортирующей поверхности заданной площади, сравнение полученных данных с их граничным значением и разделение потока исходного продукта по результатам сравнения на полезный и отвальный продукты путем изменения направления движения потока исходного продукта (патент RU 2151643 от 27.06.2000). Транспортирующей поверхностью в этом способе может служить лента конвейера (транспортера), критерием разделения является сортировочно-технологический тип порции исходного продукта, определяемый по служащим разделительным признаком спектрам характеристического рентгеновского излучения, а площадь участка конвейерной (транспортерной) ленты, на котором происходит измерение, определяется характеристиками измерителя (размерами находящегося под воздействием излучения участка потока, с которого регистрируют необходимые характеристики).

Недостатками этого способа является то, что для обеспечения точности сортировки необходимо иметь однородные по крупности и массе порции сырья с кусками класса (-50+25) мм, а мелкозернистая фракция (-12+0) мм и сильно перемешанный исходный продукт этим способом вообще не сортируются.

В качестве прототипа для настоящего изобретения выбран способ сортировки минерального сырья, содержащего полезный и отвальный продукты, при котором осуществляют его подачу на транспортирующую поверхность, закрывая им полностью эту поверхность и образуя на ней сплошной поток минерального сырья в виде непрерывно следующих друг за другом одинаковых дискретных порций в зону измерения выбранного разделительного признака, определяют в качестве критерия разделения среднее содержание, по крайней мере одного полезного компонента минерального сырья в каждой порции, и разделяют их на полезный и отвальный продукты по результатам сравнения полученного значения критерия разделения с заданным граничным значением, прекращают подачу минерального сырья, если его количества недостаточно для образования им сплошного потока на транспортирующей поверхности (патент RU 2197329 от 27.01.2003).

Недостатком прототипа является то, что транспортирующая поверхность, выполненная из металла, например стали, вносит существенные погрешности при определении значения критерия разделительного признака для большого числа типов рудного сырья, например руд черных металлов. Изготовление транспортирующей поверхности из неметаллических материалов не обеспечивает ее надлежащей износоустойчивости. Недостатком прототипа является и то, что при нарушении подачи сплошного потока минерального сырья, то есть при образовании разрывов между его порциями, подача минерального сырья может быть не прекращена, так как определение значения критерия разделения в зоне разрыва порций будет невозможно на металлической транспортирующей поверхности.

Задачей изобретения является повышение надежности и точности определения значения критерия разделительного признака для всех типов рудного сырья, повышение производительности способа путем автоматического регулирования скорости подачи минерального сырья на транспортирующую поверхность и частоты срабатываний исполнительного механизма, а также автоматическое определение характеристик перерабатываемых руд и получение учетных данных для характеристик исходного минерального сырья и полученных из него полезных продуктов.

Согласно изобретению эта задача решается за счет того, что в способе сортировки мелкозернистой фракции минерального сырья, содержащего полезный и отвальный продукты, при котором осуществляют его подачу на транспортирующую поверхность, закрывая им полностью эту поверхность и образуя на ней равномерный сплошной поток минерального сырья в виде непрерывно следующих друг за другом одинаковых дискретных порций в зону измерения выбранного разделительного признака, задают граничное значение выбранного разделительного признака, определяя в качестве критерия разделения среднее содержание, по крайней мере, одного полезного компонента минерального сырья в каждой порции, которую облучают источником радиометрического излучения, измеряют отраженный сигнал соответствующим источнику радиометрического излучения датчиком, осуществляя сбор информации, которую передают в электронный блок обработки сигналов, при этом задают интервал времени измерения, который определяют временем перемещения порции минерального сырья через зону измерения, разделяют порции, используя исполнительный механизм, путем изменения направления движения минерального сырья в зоне свободного падения на полезный и отвальный продукты по результатам сравнения измеренного значения критерия разделения с заданным граничным значением и прекращают подачу минерального сырья, если его количества недостаточно для образования им сплошного потока на транспортирующей поверхности, новым является то, что выбирают зоной измерения значения разделительного признака участок на траектории свободного падения минерального сырья, которую разделяют, как минимум, на четыре участка, на первом из которых разгоняют минеральное сырье, на втором, упомянутом выше участке, высоту которого определяют высотой свободного падения минерального сырья не менее чем за заданный интервал времени измерения, измеряют значения критерия разделительного признака, высоту третьего участка задают равной не менее высоты свободного падения минерального сырья за время срабатывания исполнительного механизма и высоту четвертого участка задают равной не менее высоты свободного падения минерального сырья за заданный интервал времени измерения. Новым является и то, что дополнительно определяют промежуток времени, в течение которого измеряют частоту срабатываний исполнительного механизма, сравнивают ее с заданными дискретными значениями частоты и изменяют скорость подачи минерального сырья на транспортирующую поверхность, регулируя частоту срабатываний исполнительного механизма. Новым является также и то, что в электронном блоке обработки сигналов собирают информацию о количестве обработанного минерального сырья в единицу времени, о значении критерия разделения в каждой порции, о количестве порций в продуктах разделения и общем времени работы, на основании которых определяют выходное содержание обогащенного и хвостового продуктов, а также входное содержание полезного продукта минерального сырья, по которым в реальном времени определяют характеристики перерабатываемых руд, архивируют все переработанные объемы руд и получают учетные данные для характеристики исходного минерального сырья и полученных из него полезных продуктов.

Заявителем не выявлены технические решения, идентичные настоящему изобретению, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию «новизна».

Благодаря совокупности признаков настоящего изобретения, приведенных в отличительной части формулы изобретения, с признаками, приведенными в ограничительной части формулы изобретения, достигаются новые свойства заявленного объекта: повышается надежность и точность определения значения критерия разделительного признака для всех типов рудного сырья, так как материал транспортирующей поверхности не оказывает никакого влияния на измерение выбранного разделительного признака; появляется возможность изменения скорости подачи минерального сырья на транспортирующую поверхность и регулирования частоты срабатываний исполнительного механизма, что повышает в целом производительность способа; определение в автоматическом режиме характеристик перерабатываемых руд, составление архивных данных всех объемов переработанных руд и получение учетных данных для характеристики исходного минерального сырья и полученных из него продуктов на основании сбора и обработки соответствующей информации электронным блоком.

Указанные обстоятельства обусловливают, по мнению заявителя, соответствие настоящего изобретения критерию «изобретательский уровень».

Для реализации способа сортировки минерального сырья по настоящему изобретению предлагается устройство для его осуществления.

Известен сепаратор для обогащения минерального сырья, содержащий устройство загрузки, средства формирования потока исходного продукта и подачи его в зону измерения, средства измерения методом рентгеновской люминесценции выбранного разделительного признака полезного компонента в потоке исходного продукта на участке заданной площади, включающее устройство сравнения полученных данных с заданным значением, связанные со средствами разделения потока исходного продукта на полезный и отвальный продукты, устройства раздельного сбора полезного и отвального продуктов и систему автоматического управления работой сепаратора. Устройство загрузки в этом сепараторе выполнено в виде загрузочного бункера и снабжено средствами контроля уровня его заполнения, выполненными в виде датчика давления и связанными со средствами автоматического управления работой сепаратора. Средства формирования потока исходного продукта и подачи его в зону измерения выполнены в виде гравитационного питателя и наклонного лотка с образованием на его сходе участка свободного падения сформированного монослойного потока исходного продукта. Зона измерения расположена на участке свободного падения потока, а средства измерения выбранного разделительного признака полезного компонента в потоке исходного продукта выполнены в виде двух систем, каждая из которых включает рентгеновскую трубку и блок фотоприемных устройств, соединенный с устройствами обработки сигналов, сравнения и выработки управляющей команды на средства разделения исходного продукта, выполненные в виде пневмоклапана. В качестве разделительного признака используется люминесцентное излучение полезного минерала, по интенсивности которого судят о наличии или отсутствии полезного минерала в каждой сортируемой порции исходного продукта (патент RU 2131781 от 20.06.1999).

Недостатком этого сепаратора является то, что в каждой порции минерального сырья определяется только наличие полезного компонента, а не его содержание. Сепаратор позволяет производить сортировку минерального сырья мелкими порциями, составляющие каждой из которых могут быть любого класса крупности, но не смешанными. Сортировку минерального сырья в этом сепараторе по среднему содержанию в нем полезного продукта производить вообще невозможно.

Известно также устройство, выбранное в качестве прототипа, для сортировки минерального сырья, содержащее узел накопления минерального сырья со средствами контроля уровня заполнения, средства формирования сплошного потока минерального сырья на транспортирующей поверхности и электрически связанные с вышеуказанными средствами контроля, состоящий из источника и приемника радиометрического излучения измерительный узел для измерения среднего содержания полезного компонента минерального сырья в качестве выбранного разделительного признака с устройством для сравнения полученных значений критерия разделения с его заданным граничным значением, связанным со средствами разделения потока минерального сырья на полезный и отвальный продукты, выполненными с возможностью изменения направления движения потока, и узел сбора разделенных продуктов (патент RU 2197329 от 27.01.2003).

Недостатком прототипа является то, что транспортирующая поверхность, выполненная из металла, например стали, вносит существенные погрешности при определении значения критерия разделительного признака для большого числа типов рудного сырья, например руд черных металлов. Изготовление транспортирующей поверхности из неметаллических материалов не обеспечивает ее надлежащей износоустойчивости. Недостатком прототипа является и то, что при нарушении подачи сплошного потока минерального сырья, то есть при образовании разрывов между его порциями, подача минерального сырья может быть не прекращена, так как определение значения критерия разделения в зоне разрыва порций будет невозможно на металлической транспортирующей поверхности.

Задачей настоящего изобретения является создание устройства, обеспечивающего повышение надежности и точности определения значения критерия разделительного признака для всех типов рудного сырья.

Согласно изобретению эта задача решается за счет того, что в устройстве, содержащем узел накопления минерального сырья со средствами контроля уровня заполнения, средства формирования сплошного потока минерального сырья на транспортирующей поверхности и электрически связанные с вышеуказанными средствами контроля, измерительный узел, включающий источник и приемник радиометрического излучения, источник задания интервала времени, определяющий порцию минерального сырья, и блок электронной обработки сигналов от упомянутого приемника радиометрического излучения для измерения в каждой порции среднего содержания полезного компонента минерального сырья в качестве выбранного разделительного признака с устройством для сравнения полученных значений критерия разделения с его заданным граничным значением, связанным с исполнительным механизмом, как средством разделения потока минерального сырья на полезный и отвальный продукты, выполненными с возможностью изменения направления движения потока, и узел сбора разделенных продуктов, новым является то, что измерительный узел размещен в устройстве с возможностью проведения упомянутых выше измерений в каждой порции минерального сырья на одном из участков в зоне свободного падения минерального сырья с транспортирующей поверхности, при этом траектория свободного падения минерального сырья содержит как минимум четыре последовательно расположенных участков, первый из которых расположен за транспортирующей поверхностью и служит для разгона минерального сырья, второй, упомянутый выше участок, определяющий зону измерения, по высоте, равен высоте свободного падения минерального сырья не менее чем за заданный интервал времени измерения, третий участок по высоте равен не менее чем высоте свободного падения минерального сырья за время срабатывания исполнительного механизма, четвертый участок, в котором размещен исполнительный механизм, по высоте равен не менее чем высоте свободного падения минерального сырья за заданный интервал времени измерения.

Заявителем не выявлены технические решения, идентичные настоящему изобретению, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию «новизна».

Благодаря совокупности признаков настоящего изобретения, приведенных в отличительной части формулы изобретения, с признаками, приведенными в ограничительной части формулы изобретения, достигаются новые свойства заявленного объекта: повышается надежность и точность определения значения критерия разделительного признака для всех типов рудного сырья, так как материал транспортирующей поверхности не оказывает никакого влияния на измерение выбранного разделительного признака.

Указанные обстоятельства обусловливают, по мнению заявителя, соответствие настоящего изобретения критерию «изобретательский уровень».

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором схематически показан один из вариантов осуществления изобретения.:

фиг.1 - рентгенолюминесцентное устройство сортировки минерального сырья.

Устройство сортировки минерального сырья (фиг.1) содержит бункер 1, минеральное сырье (исходный продукт) 2, датчик 3 уровня минерального сырья в бункере 1, шибер 4, вибропитатель 5 с плоским лотком, источник 6 рентгеновского излучения, фотоприемное устройство (ФПУ) 7, блок 8 сравнения и обработки сигналов, включающий тактовый генератор (не показан), блок 9 накопления информации, блок 10 управления, механизм 11, выполненный в виде подающего вибропитателя с плоским лотком, исполнительный механизм 12 и приемники 13 и 14 соответственно отвального и полезного продуктов.

Устройство сортировки (фиг.1) работает следующим образом.

Бункер 1 заполняется исходным продуктом 2. При превышении исходным продуктом заданного уровня по сигналу датчика 3 вибропитатель 5 включается в работу и подает равномерным потоком исходный продукт 2 на механизм 11 и далее в зону свободного падения, в которой продукт 2 облучается рентгеновским излучением от источника 6 на участке потока заданной площади, а люминесценция полезного компонента с этого участка измеряется ФПУ 7. При снижении в бункере 1 уровня исходного продукта 2 ниже контролируемого уровня по сигналу датчика 3 отключается вибропитатель 5 и прекращаются измерения в потоке, непрерывность поверхности которого нарушена. Шибер 4 устанавливают в положении, обеспечивающем надежную саморазгрузку исходного продукта 2 из бункера 1 на лоток вибропитателя 5 и затем питающего вибропитателя 11 слоем, полностью закрывающим поверхности лотков и образующим в зоне измерения сплошную поверхность потока. Интенсивность люминесценции полезного компонента выбрана в качестве разделительного признака, например, для апатитовых и флюоритовых руд она пропорциональна содержанию полезного компонента в исходном продукте 2. Поскольку в зоне измерения поток исходного продукта 2 имеет сплошную поверхность и площадь участка, на котором происходит измерение люминесценции, является постоянной заданной величиной, то измеряемая ФПУ 7 интенсивность люминесценции прямо пропорциональна среднему значению содержания полезного компонента в каждой последовательно облучаемой порции исходного продукта 2. При непрерывной работе устройства облучение продукта 2 и измерение его люминесценции также происходит непрерывно и определение среднего содержания полезного компонента в каждой порции продукта 2 происходит за время, определяемое временем прохождения этой порции через облучаемый участок заданной площади. В блоке 8 величину непрерывно измеряемого ФПУ 7 сигнала разделяют с помощью тактового генератора (на чертеже не показан) на равные участки, соответствующие времени измерения каждой порции продукта 2, и средние значения этих дискретных участков сигнала сравнивают с заданной величиной сигнала, характеризующего граничное значение среднего содержания полезного компонента.

При среднем значении содержания полезного продукта в измеряемой порции, большем заданной велечины, с ФПУ 7 подается сигнал, оценивающий продукт 2 как полезный, блок 8 выдает команду на блок 10 управления механизмом 11. Питающий вибропитатель 11 увеличивает амплитуду вибрации, увеличивается скорость перемещения по его лотку исходного продукта 2, который сбрасывается мимо исполнительного механизма 12 в приемник 14 полезного продукта. Питающий вибропитатель 11 работает в режиме увеличенной амплитуды вибрации до тех пор, пока измеренное ФПУ 7 среднее значение содержания полезного продукта превышает заданное значение. В противном случае подаются команды на снижение амплитуды колебаний вибропитателя 11, скорость перемещения продукта 2 по лотку питающего вибропитателя 11 снижается и очередная порция минерального сырья сбрасывается до исполнительного механизма 12 в приемник 13 отвального продукта. Одновременно с выработкой команд для блока 10 измеренные ФПУ 7 средние значения участков сигнала и количество временных интервалов, соответственно выше и ниже заданного значения, поступают в блок 9 накопления информации, где раздельно накапливаются в течение заданного времени сортировки. Это позволяет в единицу времени (час, рабочую смену или сутки) определить средние значения содержаний полезного компонента в накопленных полезном и отвальном продуктах. Суммируя измеренные ФПУ 7 в течение заданного времени сортировки средние значения всех участков сигнала и общее количество интервалов, определяют среднее содержание полезного компонента в исходном продукте, прошедшем через зону измерения за это время. Эти данные могут использоваться для контроля содержаний полезных компонентов в объемах горных выработок и для подсчета баланса металлов, проходящих через устройство сортировки. Обратная связь между блоком 9 накопления информации и блоком 8 сравнения и обработки сигналов позволяет автоматически изменять задаваемую величину граничного значения среднего содержания по команде извне или регулярно через заданные промежутки времени по результатам определения среднего значения содержания полезного компонента в накопленном за тот же период времени отвальном продукте, если его величина превышает заданный уровень извлечения. При необходимости, наличие обратной связи между блоками 9 и 8 может обеспечить также автоматическое изменение задаваемой величины граничного значения среднего содержания полезного элемента по результатам определения среднего значения содержания полезного компонента в полезном продукте, накопленном за заданное время сортировки, для поддержания в реальном времени постоянной величины среднего содержания полезного компонента в получаемом в результате сортировки полезном продукте.

С помощью предлагаемых в изобретении способа и устройства сортировки можно осуществлять сортировку различных руд, в том числе и полиметаллических, используя различные радиометрические и фотометрические методы и выбирая в соответствии со свойствами сортируемых руд подходящие средства измерения разделительного признака и критерии разделения.

Изложенное свидетельствует о том, что способ и устройство по настоящему изобретению могут быть использованы при обогащении полезных ископаемых для сортировки минерального сырья, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию «промышленно применимо».

Изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых и может быть использовано для сортировки минерального сырья по содержанию в нем полезного компонента с помощью устройств, осуществляющих сортировку радиометрическими методами. Может применяться как в процессе предварительной концентрации горной массы, так и на стадиях обогащения кондиционных и некондиционных руд. В способе сортировки мелкозернистой фракции минерального сырья, содержащего полезный и отвальный продукты, выбирают зоной измерения значения разделительного признака участок на траектории свободного падения минерального сырья, которую разделяют, как минимум, на четыре участка. На первом из участков разгоняют минеральное сырье. На втором участке, высоту которого определяют высотой свободного падения минерального сырья не менее чем за заданный интервал времени измерения, измеряют значения критерия разделительного признака. Высоту третьего участка задают равной не менее высоты свободного падения минерального сырья за время срабатывания исполнительного механизма и высоту четвертого участка задают равной не менее высоты свободного падения минерального сырья за заданный интервал времени измерения. Способ осуществляют на устройстве, содержащем узел накопления минерального сырья со средствами контроля уровня заполнения, средства формирования сплошного потока минерального сырья на транспортирующей поверхности и электрически связанные с вышеуказанными средствами контроля, узел сбора разделенных продуктов. Измерительный узел размещен в зоне свободного падения минерального сырья с транспортирующей ленты и состоит из источника и приемника радиометрического излучения. Узел сравнения полученных значений критерия разделения с его заданным граничным значением связан со средствами разделения потока минерального сырья на полезный и отвальный продукты, выполненными с возможностью изменения направления движения потока. Технический результат - повышение надежности и точности определения значения критерия разделительного признака для всех типов рудного сырья, а также повышение производительности. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ сортировки мелкозернистой фракции минерального сырья, содержащего полезный и отвальный продукты, при котором осуществляют его подачу на транспортирующую поверхность, закрывая им полностью эту поверхность и образуя на ней равномерный сплошной поток минерального сырья в виде непрерывно следующих друг за другом одинаковых дискретных порций в зону измерения выбранного разделительного признака, задают граничное значение выбранного разделительного признака, определяя в качестве критерия разделения среднее содержание, по крайней мере, одного полезного компонента минерального сырья в каждой порции, которую облучают источником радиометрического излучения, измеряют отраженный сигнал соответствующим источнику радиометрического излучения датчиком, осуществляя сбор информации, которую передают в электронный блок обработки сигналов, при этом задают интервал времени измерения, который определяют временем перемещения порции минерального сырья через зону измерения, разделяют порции, используя исполнительный механизм, путем изменения направления движения минерального сырья в зоне свободного падения на полезный и отвальный продукты по результатам сравнения измеренного значения критерия разделения с заданным граничным значением, и прекращают подачу минерального сырья, если его количества недостаточно для образования им сплошного потока на транспортирующей поверхности, отличающийся тем, что выбирают зоной измерения значения разделительного признака участок на траектории свободного падения минерального сырья, которую разделяют, как минимум, на четыре участка, на первом из которых разгоняют минеральное сырье, на втором, упомянутом выше участке, высоту которого определяют высотой свободного падения минерального сырья не менее чем за заданный интервал времени измерения, измеряют значения критерия разделительного признака, высоту третьего участка задают равной не менее высоты свободного падения минерального сырья за время срабатывания исполнительного механизма и высоту четвертого участка задают равной не менее высоты свободного падения минерального сырья за заданный интервал времени измерения.

2. Способ сортировки по п.1, отличающийся тем, что определяют промежуток времени, в течение которого измеряют частоту срабатываний исполнительного механизма, сравнивают ее с заданными дискретными значениями частоты и изменяют скорость подачи минерального сырья на транспортирующую поверхность, регулируя частоту срабатываний исполнительного механизма.

3. Способ сортировки по пп.1 и 2, отличающийся тем, что в электронном блоке обработки сигналов собирают информацию о количестве обработанного минерального сырья в единицу времени, о значении критерия разделения в каждой порции, о количестве порций в продуктах разделения и общем времени работы, на основании которых определяют выходное содержание обогащенного и хвостового продуктов, а также входное содержание полезного продукта минерального сырья, по которым в реальном времени определяют характеристики перерабатываемых руд, архивируют все переработанные объемы руд и получают учетные данные для характеристики исходного минерального сырья и полученных из него полезных продуктов.

4. Устройство для осуществления способа по п.1, содержащее узел накопления минерального сырья со средствами контроля уровня заполнения, средства формирования сплошного потока минерального сырья на транспортирующей поверхности и электрически связанные с вышеуказанными средствами контроля, измерительный узел, включающий источник и приемник радиометрического излучения, источник задания интервала времени, определяющий порцию минерального сырья, и блок электронной обработки сигналов от упомянутого приемника радиометрического излучения для измерения в каждой порции среднего содержания полезного компонента минерального сырья в качестве выбранного разделительного признака с устройством для сравнения полученных значений критерия разделения с его заданным граничным значением, связанным с исполнительным механизмом, как средством разделения потока минерального сырья на полезный и отвальный продукты, выполненными с возможностью изменения направления движения потока, и узел сбора разделенных продуктов, отличающийся тем, что измерительный узел размещен в устройстве с возможностью проведения упомянутых выше измерений в каждой порции минерального сырья на одном из участков в зоне свободного падения минерального сырья с транспортирующей поверхности, при этом траектория свободного падения минерального сырья содержит как минимум четыре последовательно расположенных участка, первый из которых расположен за транспортирующей поверхностью и служит для разгона минерального сырья, второй, упомянутый выше участок, определяющий зону измерения, по высоте равен высоте свободного падения минерального сырья не менее чем за заданный интервал времени измерения, третий участок по высоте равен не менее, чем высоте свободного падения минерального сырья за время срабатывания исполнительного механизма, четвертый участок, в котором размещен исполнительный механизм, по высоте равный не менее, чем высоте свободного падения минерального сырья за заданный интервал времени измерения.