Способ фотоабсорбционной сепарации прозрачных минералов Советский патент 1989 года по МПК B07C5/342 

Изобретение относится к разделению твердых минералов и может быть использовано для оптической се парации полезных ископаемых по степени их прозрачности, например квар- ца.

Целью изобретения является повышение селективности разделения прозрачных и замутненных минералов, обладающих направленно-рассеянным светоотражением.

На фиг. 1 приведена блок-схема устройства, реализующего способ; на фиг. 2 - фрагмент устройства{ на фиг. 3 - диаграммы сигналов от минералов.

31502

Способ заключается в том, что многосторонне облучают минералы плоским световым потоком, регистрируют световой поток, провзаимодействовав- ший с минералом, и его преобразуют в матрицу основных электрических сигналов, формируют б зовьй электрический сигнал, пропорциональный модулям разности амплитуд смежных по вертикали основных сигналов матрицы, формируют опорный электрический сигнал, пропорциональный сумме амплитуд основных электрических сигналов, дифференцируют базовый электрический сигнал, формируют результирующий сигнал и принимают решения об отклонении прозрачных минералов по величине амплитуды результирующего сигнала, формируют синхронизирующий эле- ктрический сигнал, пропорциональный размерам минерала, дифференцируют синхронизирующий электрический сиг- иап, по которому находят компенсирующий электрический сигнал, суммируют амплитуды базового электрического синала, по которым находят параметрический электрический сигнал, из которого вычитают амплитуды компенсирующего электрического сигнала и определяют скомпенсированный базовый электрический сигнал, из последнего вычитают опорный электрический сигнал и по разности этих сигналов находят скомпенсированный опорный эле- ктрический сигнал, при этом результирующий сигнал формируют пропорциональным отношениям амплитуд скомпенсированного базового и скомпенсированного опорного электрических сигналов.

Блок-схема содержит транспортный механизм 1, камеру 2 осмотра, осветители 3-1, 3-2, 3-3, проходные от- верстия А в камере 2 осмотра, сепарируемые минералы 5, фо томатрицы 6-1, 6-2,6-3, фотоприемники 7-1, 7-2, 7-3, сумматоры 8 и 9, вычитающие устройства 10 и И, устройства 12-1, 12-2,...12-п вычисления модуля разницы смежных по вертикали основных сигнапов матрицы (сокращенно УВМ) дифференцирующие устройства 13-1, 13-2,...13-п, (13(п+1) сравниваю- щие устройства 14-1,14-2,...,14-п, 14{п+1), аналоговые ключи 15-1,15-2, ...,15-п, задатчик 16 амплитуды, исполнительный механизм 17.

Блок-схема работает следующим образом.

Минералы 5, двигаясь по транспортному механизму 1, поштучно подаются в камеру 2 осмотра через проходные отверстия 4. Далее минералы пересекают световой поток, генерируемый осветителями 3-1,3-2,3-3. Световой поток, прореагировавший с минералом, регистрируется элементами фотоматриц 6-1, 6-2, 6-3. Элементы фотоматриц вырабатывают основные электрические сигналы DO, , . . . , DO , которые поступают на блоки УВМ 12-1,..., 12-п, вычисляющие модули разности сигнапов смежных по вертикали элементов фотоматриц 6-1,...,6-3. Таким образом формируется 1-й электрически сигнал li (в виде совокупности сигналов с выходов блоков УВМ 12-1, 12. . . , 1 2-п). Сигнал lJ,j проходит через дифференцирующие устройства 13-1, 13-2,..., 13-п. Здесь сигнал U дифференцируется и вьтрямляется. Совокупность сигналов с выходов дифференцирующих устройств 1.3-1 ,..., 13-п образует 3-й электрический сигнал L Электрический сигнал iJj поступает на сравнивающие устройства 14-1 ,14-2, ...,14-п. Если какая-либо его амплитуда превышает значение сигнала с вькода задатчика 16, то соответствующее сравнивающее устройство открывает один из к.гпочей 15-1,15-2,..., 15-п, через который проходит сигнал с соответствующего блока УВМ. Совокупность сигналов с выходов блоков 15-1,15-2 ,. . .,15-п суммируется сумматором 9, на выходе которого формируется 7-й электрический сигнал U-yПри пересечении минералом светового потока источников 3-1,3-2,3-3 на выходе фотоприемников 7-1,7-2, 7-3 формируется 5-й электрический сигнал, пропорциональный размеру минерала. (Сигнал на выходе фотоприемников 7 пропорционален размеру минерала благодаря глубокому коллими- рованию их оптических входов, в результате чего из-за сильной ориентированности светопропускания кварца вероятность попадания светового потока, прошедшего через минерал на фотоприемник, практически равна нулю

Сигнал с фотоприемников 7-1, 7-2, 7-3 проходит через дифференцирующее устройство 13т()1 на выходе которого формируется 6-й электрический

сигнал U. Этот, сигнал поступает на вычитающий вход блока 11, на вход + которого приходит 7-й электрический сигнал и. На выходе блока 11 формируется электрический сигнал L , Второй электрический сигнал U формируется сумматором 8, на вход которого поступают основные сигналы 0, U(jj, . . . ,Uo. Девятый электрический сигнал Ъ формируется блоком 10. Четвертьш электрический сигнал и формируется сравнивающим устройством 14-(п+1). Если сигнал U меньше сигнала t. в установленное число , то на выходе блока 14- -(п+1) появляется 4-й электрический сигнал и, в результате чего прозрачный минерал отделяется в концентрат- ный бункер (не показан) исполнительным механизмом 17. После окончания облучения минерала сумматор 9 и блок 10 устанавливаются в нулевое положение задним фронтом сигнала , Описанную совокупность операций можно представить в виде математического выражения

Цб

Ug

и

4

(1)

где

Ug и, - и 6 J

и.Ь;,

причем, сумма только тех Ъ, для которых соответствующий ему дифференциальный сигнал tj имеет заданную амплитуду задатчиком 16

Ui r-Uoi.

I 1

Формирование электрического сигнала L Y в соответствии с вьфажением

) Lj позволяет в числителе накапли1 1

вать только те сигналы, которые соответствуют световым потокам, прошедшим через прозрачные минералы. Это происходит следующим образом. Прозрачные минералы кварца представляют собой случайную модель линз, призм, и пр. оптических элементов. Проходя через такую модель, свет вращается, изменяет с большой скоростью свое первоначальное направление, фокусируется в яркие светящиеся точки и т.д. Это, в конечном итоге, приводит к большим скоростям движения световых

пятен по элементам фотоматриц. rii MmeM чем прозрачнее минерал, тем выше скорость движения его световых пятен по элементам фотоматриц, и соответственно больше амплитуда сигналов U,,..., и J , которые собственно являются производными от сигналов U ,..., . Устанавливают порог дискриминации си1-

налов bj,..,,Lj с помощью задатчиков 16. Если амплитуда какого-либо сигнала и,, Uj, ..., и 3 больше заданного уровня, то такой сигнал проходит через свое сравнивакщее устройство

14-2,... 14-п и открывает свой ключ 15-1,13-2,...15-п. Таким образом, за все время анализа куска, сумматор 9 суммирует амплитуды электрических сигналов, пропорциональных только тем световым потокам, которые прошли через прогэрачные минералы.

Уровень a mлитyды сигналов iJj, Uj,...,Uj, соответствующий прозрачным минералам, находят экспериментальным путем.

Формирование сигнала U,- и его выb

читание из сигнала U поз шляет устранить отрицательное влияние направленно-рассеянного светоотражения на селективность сепарации прозрачных минералов. Это происходит следующим образом. Слабопрозрачный минерал, обладающий плоскими и довольно

гладкими гранями а м б (фиг. 2), при входе отражает световой поток на нижний фотоэлемент 6-1-, при выходе - соответственно на верхний - 6-1-1. При этом изменение направления свето-

него потока и скорость движения его световых пятен по элементам 6-1-1 и 6-1-2 достигает уровней, соответствующих уровням скорости движения световых потоков, прошедших через

толщу прозрачных минералов. Это приводит к тому, что электрические сигналы -и, таких световых потоков (фиг.3, L((t,,t) беспрепятственно проходят на сумматор 9; так как амплитуды их

сигналов U превышают зяданиьй уровень амплитуд лля прозплчнь1х (фиг. 3 , J(t,t), Таким образом, если не принять ответных мер, то на блоке II через сумматор 9 начинает аккумулироваться искаженная информация. Для исключения искаженной информации мируют сигнал V, пропорциональный размерсШ минерала, и ;иифференцируя его, получают сигнал It (фиг.3,и,;.

Uj(). Электрический сигнал U вычитают из сигнала 1 и получают новый сигнал IJg, в котором нет искажения информации о прозрачности минерала.

Устранение искаженной информации происходит следующим образом. При входе минерала в зону облучения начинает уменьшаться световой лоток, падающий на фотоприемники 7-1, 7-2, 7-3. Причем замечено и в дальнейшем экспериментально подтверждено, что чем меньше угол об (см.фиг. 2), тем круче растет фронт сигнала Uj и в то же время увеличивается вероятность появления значительных по амплитуде сигналов L3 от слабопрозрачных минералов с гладкими и плоскими поверхностями. Экспериментально так- же установлено, что появление значительных по амплитуде сигналов U (соответственно t) от таких минералов, совпадает с сигналами также значительньсх амплитуд сигналами Ug (дифференциал от сигнала V, пропорционального размерам минерала). Поэтому, если произвести вычитание сигнала U из сигнала U, то получится сигнал Ug котором сигналы Ij (и) от слабопрозрачных минералов уничтожаются сигналом U. Амплитуда сигналов и экспериментально подбирается равной амплитуде сигналов при пробросе слабопрозрачных минералов с гладкими и плоскими поверхностями Подбор амплитуд 1) осуществляется изменением коэффициента светопреоб- раэования фотоприемников 7-1,7-2, 7-3. Постоянная дифференцирования сигнала U выбирается равной или близкой к постоянной дифференцирования сигналов I),, и, . . ., Uj,. Это позволяет наиболее эффективно подавлять те сигналы от слабопрозрачных минералов, которые имеют спектр, совпадающий со спектром сигналов ;U,...,L ) от прозрачных минералов.

Вычитание сигиала Ug из сигнала Uj позволяет поднять вероятность обнаружения прозрачных минералов. Это происходит следующим образом. В прототипе разделительный признак Кр формируется по 4«рмуле

Р

i«l

;;

I

(2)

Эту формулу можно привязать к жению

йЕ/м Ку/ц+ АЕп Куп

Кр - - ;

п м

&Е,

U Е - сумма модулей разницы осве- щенностей нижних и верхних элементов матриц при пролете минерала} с индексом М - сумма для его замутненной составляющей, а с индексом П - для его прозрачной составляющейi

Е - суммарная освещенность элементов матрицы, соответственно от прозрачной и замутненной составляющих минерала;

коэффициенты , учитывающие скорость движения лучей по элементам матрицы, соответственно прошедших через замутненную и прозрачные части минерала.

ак как Л Е, Ед, Ку для прозрачмииералов приблизительно равны , то выражение (3) примет вид

UE п Куп S п

(А)

В данном способе разделительный признак через освещенности элементов матрицы принимает следующий вид ЛЕп

К

Р

(5)

iM

так как в числителе согласно выражению (1) накапливается только освещенность тех световых пятеа, которые обладают скоростью, равной или выше заданного значения, т.е. прошедших через прозрачную составляющую минерала, а в знаменателе накапливается освещенность только тех световых пятен, которые прошли через замутненную составляющую минерала, т.е. обладающих скоростью световых пятен по элементс1м фотомагриц ниже заданной.

Известно, что на с лективность фотоабсорбционной сепарации в особенности отрицательно сказывается толщина минералов. Это приводит к тому, что плоский (толщило; : до 1 мм) замутненный минерал могуст датт. в 5-8

раз большее отношоиис

&ЕП

чем

прозрачный минерал округлой формы, средним диаметром 15-20 мм. При этом умножение отношения на коэффициент скорости лучей Ку не исключае ошибок, так как скорости движения световых пятен лучей, прошедших через такие минералы, различаются в 3-5 раз. Поэтому при обогащении руд минералы которых имеют специфице- скую форму (статистический коллекти плоских и кубических кусков), у прототипа происходит существенное засорение концентрата плоскими замутненными минералами.

В предлагаемом способе в числителе выражения (1) накапливаются сигналы, соответствующие световьм лучам, обладающим равной или большей заданной скоростью движения световых пятен по фотоматрицам, в знаменателе - меньшей.Это позволяет существенно снизить ошибки, так как скорости движения световых пятен по фотоматрицам световых потоков. Прошедших соответственно через плоский замутненный минерал и округлый прозрачный, разливаются друг относительно друга в 3-5 раз. Поэтому в предДЕп

лагаемом способе К

Р

для

прозрачных стремится к бесконечности так как его Е, пренебрежимо мала.

Кроме того, данный способ позво ляет эффективно отбраковьтать прозрачные минералы, имеющие замутненные участки, так как у таких минералов Ед, значительно больше Е для прозрачных мииералов, не имеющих замутненных дефектов.

Формула изобретения

Способ фотоабсорбциоиной сепарации прозрачных минералов, включающий многостороннее облучение минера

0214010

лов коллимироВсЧнным световым потоком, регистраци снетоного потока, пргкччп- имодейсФвовавшего с мииерлл(1м, и его преобразовалие в мл1рнцу основных электрических сигнплов, формирование базового электрического сигнала, пропорционального модулям разности амнлитуд, смежных по вертикали основ10 ных сигналов матрицы, формирование опорного электрического сигнала, пропорционального сумме амплитуд основных электрических сигналов, дифференцирование базового электрического сиг15 нала ;- формирование результирующего сигнала и принятие решения об отклонении прозрачного минерала по величине амплитуды результирующего сигнала, о т л и ч а ю m и 11 с я тем ,

20 что, с целью повышения селективности разделения прозрачных и замутненных минералов, обладающих направленно- рассеянным светоотражением, формируют синхронизирующий электрический

25 сигнал, пропорциональньгй размерам минерала, дифференцируют синхронизирующий электрический сигнал, по которому находят компенсирующий электрический сигнал, суммируют ампли30 туды базового электрического сигнала, по которым находят параметрический электрический сигнал, из которого вычитают амплитуды компенсирующего электрического сигнала, и опредезг ляют скомпенсированный базовый электрический сигнал, из последнего вычитают опорный электрический сигнал и по разности этих сигналов находят скомпенсированный опорный эле40 ктрический сигнал, при этом результирующий сигнал формируют пропорциональным отношением амплитуд скомпенсированного базового и скомпенсированного опорного электрических

45 сигналов.

Колли па тор

Изобретение относится к разделению твердых минералов (М) и предназначено для оптической сепарации полезных ископаемых по степени их прозрачности. Цель - повышение селективности разделения прозрачных и замутненных М, обладающих направленно-рассеянным светоотображением. Для этого М многосторонне облучают плоским световым потоком. Световой поток, провзаимодействующий с М регистрируют и преобразуют его в матрицу основных электрических сигналов (ЭС). Пропорционально модулям разности амплитуд смежных по вертикали основных сигналов матрицы, формируют базовый ЭС и дифференцируют его. Пропорционально сумме амплитуд основных ЭС формируют опорный ЭС. Затем пропорционально размерам М формируют синхронизирующий ЭС, дифференцируют его и по нему находят компенсационный ЭС. Амплитуды базового ЭС суммируют и по ним находят параметрический ЭС, из которого вычитают амплитуды компенсирующего ЭС и определяют скомпенсированный базовый ЭС. Из последнего вычитают опорный ЭС и по разности находят скомпенсированный опорный ЭС. Пропорционально отношению амплитуд скомпенсированного базового и скомпенсированного опорного ЭС формируют результирующий ЭС. По величине его амплитуды принимают решения об отклонении прозрачного М. 3 ил.

6 hZ

Фиг. 2

UM

Заданный уровень ля Ърозра ч Ь1Х

Фиг.З