Устройство для экспресс-анализа рудного сырья Советский патент 1988 года по МПК G01V5/00 G01N23/223 

Изобретение относится к геофизическим методам анализа и может най- ти применение в горном деле для крупнопорционной сортировки добьгоаемых руд в транспортньпс емкостях без предварительной пробоподготовки.

Целью изобретения является повышение точности анализа, выполняемого путем облучения руды электромагнитным излучением в области длин волн от инфракрасного до мягкого рентгеновского.

На чертеже изображена экранирующая камера в рабочем положении со спуско- подъемным механизмом.

Устройство содержит экранирующую камеру 1, корпус которой выполнен в форме закрытого сверху и открытого снизу тела вращения с размешенными в верхней его части источником 2 первичного излучения и детекторами 3 вторичного излучения. Коллиматоры 4 коллимируют первичное и вторичное излучения.так, что первичное излучение не попадает на внутреннюю поверхность корпуса камеры и детекторы 3 не видят его боковых стенок. На внутреннюю поверхность корпуса нанесено покрытие 5 из рудной пьши усредненного состава. Снаружи к корпусу камеры 1 прикреплены два кольцевых козырька 6 и 7, в нижнем козырьке 6 выполнены отверстия 8, а к краю козырька 6 прикреплена юбка 9 из эластичного материала с бахромой 10. В корпусе камеры н-иже нижнего козырька 6 имеются отверстия 11 для выхода воздуха и уноса пыли. К верхней части корпуса 1 подведен шланг 12, по Которому в камеру подается воздух от компрессора 13 для удаления пыли из камеры и с поверхности руды. Что- бы.исключить попадание пыли на детекторы 3, их,обдувают воздухом проходЯ щим через отверстия 14 в коллиматорах 4. По тому же шлангу 12 протянуты эластичные кабели 5 к пульту 16 управления , Спускоподъемный механизм включает в себя блок 17 подвески, электропривод 18, блок 19 и противовес 20.

Устройство работает следующим образом.

В исходном положении камера 1 поднята . При въезде транспорта с рудой (автомашины, вагонетки) по команде с пульта 16 электропривод 18 опускает подвешенную-на прочном армирован

5

0

5

0

5

0

5

0

5

ном шланге 12 камеру 1 на руду. При этом юбка 9, выполненная из нескольких рядов эластичного материала с бахромой 10, плотно прилегает к рудной поверхности, экранируя внутренний объем камеры от попадания внешнего электромагнитного излучения в диапазоне длин волн от инфракрасного до мягкого рентгеновского. Нагнетаемый в камеру с помощью компрессора 13 воздух обеспечивает удаление пыли из воздуха и с руды, благодаря чему устраняется поглощение излучения пыЛью и предотвращается ее осаждение на источнике 2, детекторах 3 и корпусе камеры 1. Для прохождения потока воздуха стенки коллиматора и корпус камеры перфорированы отверстиями 1 4 и 11. Кроме того, поток воздуха охлаждает источник 2 первичного излучения; После опускания камеры на руду включается источник 2 излучения, пучок которого, направляемый коллиматором 4, освещает участок поверхности руды. Детекторы 3, на которые попадает коллимированный пучок (вторичного рассеянного, люминесцентного или флуоресцентного) излучения от руды, несущий информацию о ее минеральном составе, регистрируют это излучение. Электрические сигналы от детектора 3 по кабелю 15 поступают в пульт 16 управления, который выделяет информативную составляющую сигнала. По интенсивности полезного сигнала определяют качество руды на исследуемом участке. После измерения камеру с датчиком поднимают в исходное положение.

На результаты анализа Существенное влияние оказывает неровность поверхности анализируемой руды, ее запыленность и изменение уровня фона поступающего извне излучения тех длин волн, к которым чувствительны используемые в устройстве детекторы.

Для снижения влияния неровности поверхности руды до выбранного уровня погрешности измерения интенсивности вторичного излучения () расстояние h от поверхности руды до детекторов (и источника) излучения выбра-но не менее чем вдвое превьшаю- щим диаметр d основания корпуса камеры. Максимальная неровность поверхности может быть образована полусферой с диаметром, равным диаметру основания корпуса камеры. При этом

средневзвешенная по потоку вторичного излучения неровность рельефа

d составит АМОКС Если плотность

вероятности распределения неровностей описьтается разномерным распределением (наиболее неблагоприятный случай), то среднее значение высоты рельефа лр вдвое меньше Дмолс , т.е. с А

Ар ,15 d. Тогда регистрируемая интенсивность вторичного излучения I- при выбранном отношении

h „

-7- 2 равна а

т К 3 - Zd tAp )

где К - коэффициент преобразования первичного излучения во вторичное; q - интенсивность первичного

излучения.

Среднее относительное отклонение зарегистрированной интенсивности сост тавляет

д1

)lli2dtO, 1 5d).

(2dVo7T5d)

ft:±0,3.

С ростом значения отношения -gпогрешность измерения, обусловленная неровностью рельефа, снижается.

Погрешность измерения, обусловленная неровностями измеряемой поверхности, носит статистический характер. Поэтому для получен 1я более высокой точности анализа одного рудного объема измерения выполняют многократно .

Благодаря применению устройства наддува, включающего компрессор .13 и шланг 12, конец которого подсоединен к вершине камеры, пыль, поднимакнцая- ся при опускании камеры на поверхность руды, удаляется (движение воздха показано на чертеже стрелками) из камеры и благодаря этому не осаждается, на чувствительной поверхности источника 2 и детекторов 3. В камере, коллиматоре и козырьке имеются отверстия 11, 14 и 8 для свободного прохождения нагнетаемого воздуха.

I .

Поскольку часть интенсивности потока излучения, падающего на детектор, вследствие многократного отражения стенками камеры, зависит от состояния поверхности стенок, состав - минеральной пыли на стенках сказьша- ется на качестве измерений. Для устранения этого в устройстве предусмотрено нанесение на корпус стенки камеры специального покрытия из рудной пыли усредненного минерального состаQ ва., В этом случае наличие и отсутствие на стенках камеры поднятой с рудной поверхности пыли не искажает результаты анализа.

Измерение вторичного излучения

5 при экспресс-анализе крупнодробленного {Уудного сырья должно осуществлять- .ся в условиях нормальной рудничной освещенности. Устранение проникновения внешнего излучения, имеющего

весьма широкий спектр длин волн ( от инфракрасного до мягкого рентгеновского), является необходимым условием для обеспечения высокого качества измерений, так как его неконтроли5 руемое изменение приводит к вариа.циям уровня регистрируемого фона. 1 Роль светозащиты особенно возрастает при айализе руд цветных или редких металлов, в которых содержание

0 рудных минералов может составлять лишь проценты или доли процента, и выделение информативной составляющей, даже в отсутствии фона, представляет весьма сложную задачу. Радикаль ным средством устранения влияния внешнего излучения является экранирование камеры. В предлагаемрм устройстве оно обеспечивается кольцевой юбкой 9, прикрепленной к кольцеQ вому внешнему козырьку 6. Многорядная юбка 9 выполнена из эластичного материала, по нижней кромке имеющего бахрому 10,что обеспечивает внедрение юбки под действием силы

g тяжести в полости между кусками породы и тем самым надежную защиту рабочего объема камеры от проникновения внешнего излучения.

Устройство может быть использовад но для опробования и разбраковки руд различными методами с использованием электромагнитного излучения различных длин волн (от инфракрасного до мягкого рентгеновского): фотометрнс ческим, спектральным, люминесцентным, рентгенорадиометрическим.

Перспективным объектом для фотометрического анализа являются руды черных металлов, например темнодветные руды марганца, вмещающие породы которых состоят из светлых известняков, доломитов, магнезитов. В этом случае в качестве источников могут применяться источники видимого излучения. При фотометрической сортировке доломитов из потока добываемого сьфья может быть удалено некондиционное сырье с-высокими концент- рациями темно-цветных примесей (порфирита, сепентинита, хлорита).

При использовании в качестве источника излучения малогабаритного лазера можно эффективно сортировать сырье, представленное вкраплениями минералов с повьшенной отражательной способностью (молибденит, галенит, халькопирит и т.д.).

Источники рентгеновского излуче- ния могут быть эффективно использованы для разделения руд фтора, марганца, хрома, редкоземельных элементов, урана, сурьмы по люминесцентному излучению. Эффективность применения указанных методов может быть повышена использованием спектрального анализа регистрируемого излучения, многократно расширяющего круг анализируемых элементов.

Формула изобретения 1. Устройство для экспресс-анализа рудного сырья, включающее экранированную от внешнего излучения камеру, в корпусе которой размещены источник первичного и детекторы вторичного излучения, причем к корпусу камеры прикреплен шланг для подачи воздуха в область расположения источника и детекторов, а в стенках выполнены отверстия для удаления воздуха, отличающее.с я тем, что, с целью повьш1ения точности анализа, выполняемого путем облучения руды электромагнитным излучением в области длин волн от инфракрасного до мягкого рентгеновского, корпус камеры выполнен в форме открытого снизу тела вращения, диаметр нижнего основания которого не менее чем вдвое меньше расстояния от Нижнего основания корпуса до источника излучения, камера сверху прикреплена к спускоподъемно- му механизму, снабжена двумя кольцевыми козырьками, в нижнем из которых выполнены отверстия, а к его краю прикреплена юбка, выполненная не менее чем из двух рядов эластичного материала с бахромой, экранирующего от внешнего излучения, и спускающаяся ниже нижнего основания корпуса, приУстройство испытано в промышленных условиях при разбраковке светлых, с желтоватым оттенком, пегматитов и нерудных темно-цветных сланцев (почти черных) в автосамосвалах. При зна- 35 чем нижний козырек расположен выще чительном содержании (более 5-10%) отверстий в корпусе, выполненных рав- .сланцев пегматиты не обогащаются, такие руды удаляются в отвал. Использован фотометрический метод анализа. Источник света - лампа накаливания, детекторы вторичного излучения - фотодиоды. Относительная погрешность

40

номерно по его диаметру, а источник и детекторы размещены в коллиматорах в-верхней части корпуса.

2. Устройство по п.1, о т л и - чающееся тем, что на внутреннюю поверхность корпуса камеры нанесено покрытие из рудной пыли усредненного состава.

анализа при измерении в трех точках составила 1 0-.1 5% . Из Сортируемой

массы руд выделено около 1% отвального продукта.

Формула изобретения 1. Устройство для экспресс-анализа рудного сырья, включающее экранированную от внешнего излучения камеру, в корпусе которой размещены источник первичного и детекторы вторичного излучения, причем к корпусу камеры прикреплен шланг для подачи воздуха в область расположения источника и детекторов, а в стенках выполнены отверстия для удаления воздуха, отличающее.с я тем, что, с целью повьш1ения точности анализа, выполняемого путем облучения руды электромагнитным излучением в области длин волн от инфракрасного до мягкого рентгеновского, корпус камеры выполнен в форме открытого снизу тела вращения, диаметр нижнего основания которого не менее чем вдвое меньше расстояния от Нижнего основания корпуса до источника излучения, камера сверху прикреплена к спускоподъемно- му механизму, снабжена двумя кольцевыми козырьками, в нижнем из которых выполнены отверстия, а к его краю прикреплена юбка, выполненная не менее чем из двух рядов эластичного материала с бахромой, экранирующего от внешнего излучения, и спускающаяся ниже нижнего основания корпуса, причем нижний козырек расположен выще отверстий в корпусе, выполненных рав-

ем нижний козырек расположен выще отверстий в корпусе, выполненных рав-

номерно по его диаметру, а источник и детекторы размещены в коллиматорах в-верхней части корпуса.

2. Устройство по п.1, о т л и - чающееся тем, что на внутреннюю поверхность корпуса камеры нанесено покрытие из рудной пыли усредненного состава.

////////////////

Л

18 J3 5 /

/5

Изобретение относится к устройствам для экспресс-анализов геофизическими методами и может применяться для крупнопорционной сортировки добытых руд в транспортньрс емкостях без предварительной пробоподго.товки. Целью изобретения является повьппение точности анализа, выполняемого путем облучения ру.цы электромагнитным излучением в области длин волн от инфракрасного до мягкого рентгеновского. Эта цель достигается экранированием корпуса камеры от внешних электромагнитных излучений, выбором соотношения размеров диаметра (d) основания корпуса камеры и расстояния (h) от поверхности руды до источника излучения, а именно h/d22, и созданием условий для эффективного удаления из камеры пьши продувкой воздухом. Экранирование снизу камеры осуществляет юбка из эластичного матери- ала с бахромой. Устройство позволя- ет проводить экспресс-анализ руды фо- / тометрическим, люминесцентным спектральным, рентгеиорадиометрическим методами. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.