Устройство для сепарации кусковых материалов Советский патент 1989 года по МПК B07C5/34 

Изобретение относится к горному делу, а более конкретно к устройствам для сепарации кусков руды на сорта, и может быть использовано для разделения кусков класса 100- 300 мм на уголь и породу при авто-

матической породовыборке на шахтах и обогатительных фабриках.

Цель изобретения - повышение точности сепарации путем уменьшения влияния размеров кусков на процесс сепарации.

На фиг, 1 показан желоб в месте установки источника и детектора, вид Сверху; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - функциональная схема устройства; на фиг. 4 - граЛик зависимости соотношения сигналов с детектора от угля и породы Ny/NfiOT В при Ь 60 мм const и расстоянии от источника (детектора) до кусков h 45-75 мм; на фиг. 5 - график зависимости соотношения сигналов Ny/Nn от L при В 30 мм const и h 45-75 мм; на фиг. 6 - график зависимости сигнала с детектора N от h для кусков угля и породы разной крупности (без учета изменения h при перемещении кусков по желобу); на фиг, 7 график зависимости сигнала N от h с учетом изменения положения кусков в желобе; на фиг. 8 график зависимости минимальных значений соотношений h Ny/N при изменениях -Ny и NfT от размеров кусков j от h с учетом изменения положения кусков разной крупности в желобе .

Устройство содержит загрузочный бункер 1, транспортирующий механизм 2 в виде желоба, по которому перемещаются куски 3 угля и породы. Источник 4 гамма-излучения закреплен в контейнере-коллиматоре 5. В качестве детектора 6 применен газоразрядный счетчик. Источник 4 и детектор 6 установлены под желобом 2 на расстоянии Н от верхней плоскости основания 7 желоба 2. Последний образован основанием 7 и наклонными боковыми стенками 8 и 9. В месте установки источника 4 и детектора 6 в основании желоба выполнена вставка 10 из материала с низким атомным номером (Z 4 26) .

Между основанием 7 и источником 4 и детектором 6 уатановлен защитньш экран 11 , в котором выполнены круглое отверстие 12 и прямоугольные отверстия 13. Счетчик 6 установлен под основанием 7 желоба 2 по его оси параллельно основанию. Экран 1 1 установлен так, что его круглое отверстие 12 находится перед источником 4, а прямоугольное отверстие 13 перед ближней к источнику частью счетчика (детектора) 6. Питание к детектору 6 подается от стабилизатора 14. Выход счетчика 6 соединен входом усилителя - нормализатора 15

выход которого соединен с входом радиометра 16. Вход радиометра 16 соединен с исполнительным механизмом 17, со шторкой 18, под которой уста-, новлены бункеры угля 19 и породы 20. Порог в радиометре задается за- датчиком 2.

Расстояние В источник - детектор, длийа Ь прямоугольного отверстия 13 в экране, длина L счетчика 6 и расстояние Н от источника 4 и детектора 6 до верхней плоскости основания 7 желоба 2 выбраны из условий.

L, (1,71-3,2)В;

L (2,25-3,0)L,; Н (1,6-2,8)В.

(1)

Ширина ho основания 7 желоба 2, ширина hj верхней части желоба 2, глубина h г - желоба 2 выбраны из условий DMOKC /DMWH ;

25

ho (1 ,0-1 ,I)DMM«; () C6,7-4,4)h,

(2)

0

5

0

5

0

где Вмдкс

и Омцн минимальный и максимальный размеры сепарируемых кусков.

Обоснования соотношений (1) и (2) подтверждены экспериментальными зависимостями, приведенными на фиг. 5-9.

Устройство работает следующим образом.

Из загрузочного бункера 1 куски 3 по одному по желобу 2 подаются в зону контроля их качества. Если кусок 3 имеет минимальный размер 100 мм, он скользит по основанию 7 желоба 2. Если кусок 3 имеет максимальный размер DMQKC - 300 мм, он скользит по верхним частям боковых стенок 8 и 9 желоба 2 (и при этом основание куска находится на hf, дальше от источника и детектора, чем основание куска минимального раз - мера). Если кусок имеет промежуточный размер В,ц„ D DMQKC. , он скользит по боковым внутренним поверхностям боковых стенок 8 и 9 (фиг. 1). Таким образом, форма желоба 2 и соот- 5 ношение его размеров Ь,, hg, и hp по отношению к классу сепарируемых кусков размерами от Я DMQKC согласно условиям (2) обеспечивают изменение (увеличение) расстояния

5

от основания куска до источника и детектар,а h от значения Н до значения h MQKC H-h при увеличении крупности кусков от DMHH до DMQUC Из зависимостей (фиг. 6) следует, что зависимость h f(D) должна быть линейной. Затем обусловлена Плоская форма боковых стенок 8 и 9 желоба 2. Из фиг. б также следует, что с ростом D от D ими до D расстояние h должно увеличиться на 35 мм. Этим обуславливаются условия (2), обеспечивающие максимум наименьшего соотношения сигналов с детектора от угля Ny и породы N |„у %мцн fMQKt (фиг. 8) на уровне ,83 при изменении Н в пределах 58-70 мм с оптимумом при Н 65 мм.

Когда кусок 3 попадает в зону контроля, то на него от источника 4 гамма-излучения (из америции-241) попадает поток гамма-квантов (показаны сплошными линиями со стрелками на фиг. 1,2 и 3)

Часть провзаимодействовавших с куском 3 гамма-квантов рассеивается в направлении детектора 6, Энергии рассеянных к детектору гамма-квантов лежат в диапазоне 20-60 кэВ, причем вклад низкоэнергетических гамма- квантов в регистрируемую частью детектора интенсивность увеличивается с ростом расстояния от источника до соответствующей части детектора. Для повышения достоверности разделения кусков за счет одновременной компенсации влияния размеров кусков и увеличения минимального значения соотношения сигналов Ч необходимо оптимизировать геометрические параметры в зоне контроля кусков. ментальные исследования показьтают, что при изменениях h в диапазоне 45-75 мм и при L 60 мм зависимость отношения сигналов с детектора от кусков угля и породы NH 1 Ny/Nr, от расстояния источник - начало .детектора В носит экстремальный характер (зависимость Ч f/B (на фиг. 4), а максимум достоверности разделения, соответствующий Ц-МРКС наблюдается при В 30-5 мм. Исследуется также зависимость отношения Т от длины прямоугольного отверстия L, f(Lj при h 45- 75 мм и В ЗО мм (фиг. 5),

703646

Установлено, что MaKCin-pj M на зависимости, Ч f(L,) при В 30 мм (соответствует оптиму 5у) наблюдается при L 70+10 мм. Далее исследуют зависимости сигнала с детектора от кусков угля Ny и породы Nf от изменений расстояния между источником (детектором) и основанием кусков.

10 Экспериментальные зависимости N f(h) приведены на фиг.6. Видно, что максимум сигнала Nq соответствует изменению h в пределах 56-70 мм. На этой основе выбран ди15 апазон расстояний Н от источника (детектора) до верхней плоскости основания 7 желоба 2.

Повышение достоверности разделения, устранение влияния размеров

0 кусков и увеличение П . .. состоит в

- ММн

искусственном удалении основания куска от источника (детектора) так, чтобы сигнал от куска угля не изменялся при изменении размера куска.

25 Для этого до точек пересечения кривой Ny f(h) для куска угля, минимального размера с абсциссами h 55, 60, 65, 70, 75, 80 и 85 мм проводят горизонтальные прямые и

0 находят их пересечения с кривыми Ny f(h) для кусков угля других размеров. Точки пересечения зтих прямых с дают значения h, при которых сигнал Ni, не изменя2 ется с изменениями размера куска угля. Зависимости Ny f(h) в виде прямых показаны на фиг. 7. Для значений , соответствующих точкам пересечения прямых с кривыми Ny f (h) 0 для различных кусков угля, находят значения ..сигналов N длтг соответствующих кусков породы и строят зависимости Nfl f(h) (нижние кривые на фиг. 7) . По соотношениям Ny/Nn

5 ДЛЯ соответствующих значений h находят минимальные соотношения Чммн Ni,/Nnj.,Qj.H строят зависимость rj,y f(h) (кривая на фиг.8). Видно, что

максимум на зависимости ммн ц(п(, , 0 соответствующий наибольшей дос товер- ности разделения с учетом изменений размеров кусков, наблюдается в диапазоне h 56-70 мм. На этом основании h выбрано в пределах 56-70 мм. Та- 5 КИМ образом оптимальные соотношения геометрических параметров в зоне контроля согласно (1) и (2). На счетчик 6 от стабилизатора 14 подается стабилизированное постоянiioe напряжение 400 В, обеспечивающее работу счетчика на плато его счетной характеристики. При попадании в счетчик рассеянного в куске гамма- излучения в нем возникают импульсы напряжения, поступающие на вход уси- лителя-нормализато ра 15. Средняя частота импульсов с детектора увеличивается с ростом содержания угольного вещества в куске, для куска угля практически не зависит от размера куска в диапазоне , 100-300 мм и слабо зависит от размера кусков породы. Импульсы напряжения нормали- зуются по длительности и амплитуде в усилителе-нормализаторе 1 5 и поступают на вход радиометра 16, на второй вход которого поступает пороговый сигнал NHOP . Значение порогового сиг- нала зависит от назначения устройства.

Если устройство предназначено для автоматической породовыборки и основньтм его показателем является недопустимость отбрасьгвания куска угля в бункер 2Q. породы, то выбирается лишь немного большим от среднего сигнала с детектора от куска породы разной крупности N /Nnop Nr,+ + 2, где G n - среднее квадратиче- ское отклонение ;,сигнала с детектора при прохождении перед ним кусков породы разной крупности.

Если же устройство предназначено для сортировки кусков на два сорта и одинаково убыточно направить кусок угля в бункер породы или кусок породы в бункер угля, то Nnop,, выбирают из условия Nnc l/2(Ny+Nn) где Ny -- средний сигнал с детектора от кусков угля.

В радиометре 16 сигнал N с вькода усилителя-нормализатора сравнивается с пороговым Nnop . Если N Nnop , то на вьгходе радиометра 1 6 возникает (запаздьшающий на время движения куска от зоны контроля до места установки шторки 18) сигнал, под действием которого исполнительный механизм 17 поднимает шторку 18 в показанное на фиг. 3 положение на короткое время и кусок породы шторкой 18 отбрасывается в бункер 20. Если же сигнал N N пор , то сигнал на выходе радиометра 16 не возникает, исполнительный механизм не срабатывает, шторка 18 остается в нормальном положении (показанном пунктиром

Q 5 0

5

0

5

0

5

0

5

на фиг. 3) и куски с желоба 2 свободно падают в бункер 19 для угля.

Таким образом, в устройстве обеспечиваются независимость сигнала с детектора от размеров кусков и максимальная достоверность разделения кусков на уголь и породу.

В предложенном устройстве по сравнению с известным устраняется влияние флуктуации размеров кусков на сигналы с детектора, что позволяет повысить достоверность разделения кусков; увеличивается чувствительность к зольности кусков, что позволяет одновременно повысить достоверность разделения кусков, увеличить быстродействие (производительность) устройства и упростить градуировку, снижается стоимость за счет применения Г азоразряд- ного счетчика, одновременно повышается временная стабильность и уменьшается требование к стабильности питающего напряжения.

Формула изобретения Устройство для сепарации кусковых материалов, содержащее загрузочньй бункер, транспортирующий механизм, узел контроля, содержащий источник- гамма-излучения и детектор, и размещенный между н.ими защитный экран, схему формирования управляющего сигнала, выходом связанную с входом исполнительного механизма, отличающееся тем, что, с целью повьш1ения точности сепарации путем уменьшения влияния размеров кусков на процесс сепарации, транспортирующий механизм выполнен в виде трапецеидального, желоба, детектор выполнен в виде газоразрядного счетчика, при этом газоразрядный счетчик и защитный экран установлены под основанием желоба вдоль его продольной оси, причем в защитном экране выполнены круглое и прямоугольное отверстия по его оси, а источник гамма-излучения и газоразрядный счетчик установлены соответственно под круглым и прямоугольным отверстиями, причем взаимное расположение отверстий защитного экрана определяют по следующим соотношениям: L, (i,71-3,2)B;

L,. (2,25-3,0) Н (1 ,6-2,8)В, где В 25-40 мм;

147036410

1™ Р -оУ ольного отвер- ределяютея из следующ. -соотношенией:

.

стия в защитном экране; Lj - длина газоразрядного счетчи- Кха;

Н -.расстояние от источника

га мма-излучения до основания желоба,

В.- расстояние между центром круглого отверстия и обращенной к нему стороной прямоугольного отверстия а геометрические размеры желоба оп10

- .- . 1и1А|,лл. I П /ШС1Г1ИС 1

li . h (1 ,0-1 ,1)В„,-,

Ьб- Ь„ (6,7-4,4)he,.

где DMQKC

и DMHH - максимальный и минимальный размеры кусков,- ho - ширина основания желоба; hft - ширина верхней части желоба;hr - глубина желоба.

ределяютея из следующ. -соотношенией

.

0

- .- . 1и1А|,лл. I П /ШС1Г1ИС 1

li . h (1 ,0-1 ,1)В„,-,

Ьб- Ь„ (6,7-4,4)he,.

где DMQKC

и DMHH - максимальный и минимальный размеры кусков,- ho - ширина основания желоба; hft - ширина верхней части желоба;hr - глубина желоба.

Изобретение относится к горному делу, а более конкретно к устройствам для сепарации кусков руды на сорта, может быть использовано для разделения кусков класса 100-300 мм на уголь и породу при автоматической породовыборке на шахтах и обогатительных фабриках и позволяет повысить точность сепарации путем уменьшения влияния размеров кусков. Устройство для сепарации кусковых материалов содержит загрузочный бункер, транспортирующий механизм, электронный блок, исполнительный механизм, бункеры, источник гамма-излучения в контейнере-коллиматоре и детектор, установленные под транспортирующим механизмом, а также защитный экран. При этом транспортирующий механизм выполнен в виде желоба, в защитном экране выполнены круглое и прямоугольное отверстия, в качестве детектора применен газоразрядный счетчик, установленный под основанием желоба по его оси параллельно основанию, а между источником гамма-излучения и детектором и основанием желоба установлен экран, круглое отверстие которого находится перед источником, а прямоугольное отверстие - перед ближней к источнику частью детектора, причем расстояние В источник-детектор, длина L₁ прямоугольного отверстия в экране, длина L₂ детектора и расстояние Н от источника и детектора до основания желоба выбраны из условий L₁=(1,71-3,2)B

L₂=(2,25-3,0)L₁

H=(1,6-2,8)B, а ширина основания H₀, ширина верхней части H_в и глубина H_г желоба выбраны из условий H_в/H_о=Д_макс/Д_мин

H_O=(1,0-1,1)Д_мин

(H_в-H_O)=(6,7-4,4)H_г, где Д_макс и Д_мин - максимальный и минимальный размеры кусков. 8 ил.

Фи$.1

Фаг. 2

Фиг. 3

.0

1-..

Nhoftodbf

w fS30 6075

Фи,г.

и ,jVW«i ffujf Nf

породы маке

О 20 40 50 ВО 70 80 90 Ц Фиг. 5

У/М/Л У/.

h 5-75MM

if 60 MM

300мм 200мм

тмл

90

3000

- Н ЭЗмн о

-г-Х H GSHii

т-В).

--.Ш H.9HM,

ism

Фае. б

гооо

// 55

1300

«at

50 so 10 80 90 по W tfte.7

Редактор А. Козориз

Составитель Е. Хйчатурова

Техред л. Олийнык Корректор т. Колб

Заказ 2761

Тираж 542

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

,./А,

Г. 7

50 S5 во 65 V

. 9

7S 80 h,nH

Подписное