Способ рентгенолюминесцентной сепарации руд и устройство для его осуществления Советский патент 1990 года по МПК B03B13/06 

(21)4452717/27-12

(22)05.07.88

(46) 15.06.90. Бюл. № 22

(71)Кольский филиал Института Механобр

(72)А.А. Ежов, Д.В. Шепелев, Ю.П. Милохин, В.А. Хакулов

и A.M. Акулиничев

(53)622.275(088.8)

(56)Авторское свидетельство СССР № 1387245, кл. В 03 В 13/06, 1986.

(54)СПОСОБ РЕНТГЕНОЛЮМИНЕСЦЕНТНОЙ СЕПАРАЦИИ РУД И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

(57)Изобретение относится к обогащению руд и позволяет повысить эффективность сепарации. Способ сортировки заключается в облучении элементов руды двумя источниками излучения, один из которых является источником рентгеновского излучения, не создающего Фоновой засветки. Определяют интенсивность jooMHHecueHTHoro излучения и по результатам измерения производят выборку руды, при этом сигнал F люминесценции корректируют по формуле, приведенной в тексте описания. Устройство для сепарации содержит фотоприемник, ультразвуковой излучатель, рентгеновскую трубку, ультразвуковые приемники, усилитель, схемы сравнения, задатчики порогов рентгеновского и ультразвукового излучения, исполнительный механизм, элементы задержки, формирователь импульсов и вычислительные блоки. 2 с.п. ф-лы, 2 ил.

(

Изобретение относится к обогащению руд и позволяет повысить эффективность сепарации. Способ сортировки заключается в облучении элементов руды двумя источниками излучения, один из которых является источником рентгеновского излучения, не создающего фоновой засветки. Определяют интенсивность люминесцентного излучения и по результатам измерения производят выборку руды, при этом сигнал F люминесценции корректируют по формуле, приведенной в тексте описания. Устройство для сепарации содержит фотоприемник, ультразвуковой излучатель, рентгеновскую трубку, ультразвуковые приемники, усилитель, схемы сравнения, задатчики порогов рентгеновского и ультразвукового излучения, исполнительный механизм, элементы задержки, формирователь импульсов и вычислительные блоки. 2 с.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к обогащению руд, люминесцирующих в рентгеновских лучах, апатитовых, шеелитовых, флюоритовых и т.д., и может быть использовано в рентгенолюминесцентных сепараторах, применяемых на обогатительных фабриках.

Цель изобретения - повышение точности сепарации.

На Фиг. 1 изображена схема облучения и регистрации люминесценции кусков; на Фиг. 2 - структурная схема рентгенолюминесцентного сепаратора .

Сущность способа заключается в облучении элементов руды двумя источниками излучения - рентгеновского и

излучения, не создающего Фоновой засветки, определяют интенсивность люминесцентного излучения и по результатам измерения производят выборку руды, при этом сигнал люминесценции корректируют по формуле

рЕБйА

J

ч- В

моменты пересечения куском дополнительного излучения, определяемое по спаду его интенсивности, непрерывно определяемой;

где t(-t2

J - зарегистрированная интенсивность люминесценции А - расстояние по вертикали от источника рентгеновского излучения до фотоприемника ;

V - скорость движения куска в зоне дополнительного излучения, В - расстояние от фотослоя

Фотоприемника люминесценции до точки пересечения его продольной оси с вертикальной осью источника рентгеновского излученияj N - расстояние по горизонтали от источника рентгеновского излучения до источника дополнительного излучения, при этом угол составляет 5-40 . Схема облучения и регистрации люминесценции кусков содержит Фотопрн- емник 1 люминесценции, ультразвуке- вой излучатель 2, рентгеновскую трубу 3, куски 4 и 5 руды на разных траекториях, ультразвуковые приемники 6 и 7 .

Структурная схема рентгенолюми- несцентного сепаратора, реализующего предлагаемый способ, содержит вибропитатель 8, фотоприемник 1 люминесценции, ультразвуковой излучатель 2, рентгеновскую трубку 3, усилитель, схе мы сравнения, выполненные в виде компараторов 10 и 119 задатчик 12 порога интенсивности люминесценции, пнев- моклапан 13, усилитель 14 мощности, приемники концентрата и пустой породы соответственно 15 и 16, элементы 17 и 18 задержки, формирователь 19, вы- ,числительные блоки 20 и 21, один из них - блок вычисления временного интервала J другой - электронный усили- тель, задатчик 22 порога интенсивности ультразвукового излучения и схема сравнения в виде компаратора 23.

Предлагаемый способ сепарации осуг ществляется следующим образом.

Куски 4 и 5 руды перед входом в зону рентгеновской трубки 3 дополнительно облучаются излучателем 2. Приемники 6 и 7 непрерывно измеряют интенсивность лучей, прошедших -через

траекторию кусков, i

Сигнал рентгенолюминесценции J на выходе Фотоприемника 1 можно определить согласно следующим образом:

J -

J0Ј

к, с

(1)

где JQ - интенсивность излучения рентгеновской трубки; 8 - коэффициент, характеризуюший Физические свойства минерала преобразующего рентгеновское излучение в люминесценцию; 21 коэффициент усиления фотоэлектронного тракта; К - расстояние от рентгеновской

трубки до куска; С - расстояние от фотоприемника

до куска.

Предположим, что величины J0 и 6 в процессе работы сепаратора не изменяются. Тогда для исключения влияния Флуктуации траектории на сигнал рентгенолюминесценции умножим обе части выражения на величину получим скорректированный сигнал люминесценции F

F TKV -

F JKl C-Kfcl-

(2)

Определим с помощью приемников 6 и 7 интервал времени t между фиксированными моментами tt и t2 спада интенсивности дополнительного излучения при прохождении куском промежутка (X.; по частной траектории

t t, - tft .

(3)

Теперь определим величину промежутка

Ы; V(t - Т4).

(4)

Тогда расстояние К от куска руды до рентгеновской трубки с учетом (3), (4)определится

К; Mj + N

ot;

tgot

+ N

t +N.

tgot

(5)

По величине К (4) определим С

С; - + А4 + В

(6)

+ N + А2 + В

Подставим в выражение (2) значения К- и С. и получим сигнал рентгенолюминесценции F, не зависящий от траектории кусков

F J

V(t4 U) tgo6

V(t, - ta) + , tgo6

1

+ N + A + В

Величину острого угла oi следует задавать в пределах диапазона 5-40 . При угле ot, меньшем 5 , уменьшается точность определения величин К и С, а :;ри угле, большем 40 , возникают конструктивные трудности размещения приемников дополнительного излучения в камере разделения- сепаратора.

В качестве вида дополнительного облучения можно использовать любое облучение, не создающее фоновой засветки фотоприемнику люминесценции. Таковыми могут быть: ультразвуковое, инфракрасное, радиочастотное и др. Предлагаемый способ рентгенолюминес- центной сепарации руд может быть применен в многоканальных сепараторах и в сепараторах с односторонним анализом кусков.

Сепаратор (фиг.2), реализующий предлагаемый способ рентгенолюминес- центной сепарации, включает: вибропитатель 8 для подачи кусков 4 и 5 руды на траектории свободного падения, рентгеновскую трубку 3 с коллиматором излучения, фотоприемник 1 люминесценции, излучатель 2 и приемники 6 и 7 дополнительного ультразвукового излучения, электронную систему, пневмоклапан 13, приемники 15 коцентрата и пустой породы 16.

Электронная схема регистрации и управления пневмоклапаном включает следующие узлы и блоки: усилитель 9, первый вычислительный блок 21, второй вычислительный блок 20, схемы сравнения в виде компараторов 10 и 1 и задатчик порога интенсивности люминесценции, элемент 17 задержки, компаратор 23 с задатчиком 22 порога интенсивности ультразвукового излучения, Формирователь 19, элемент 18 задержки, усилитель 14 мощности. Причем усилитель 9 подключен входом к фотоприемнику 1, а выходом через первый вычислительный блок 21 - к первому входу компаратора 23, к другому входу которого подсоединен выход задатчика 22 порога. Элементы 23, 19 18 и 14 соединены последовательно, а выход элемента.14 соединен с пневмоклапаном 1 3.

70777

Первые входы компараторов 10 и И подключены соответственно к приемникам 6 и 7 ультразвукового излучения,

, а другие входы подключены к выходу задатчика 12 порога. Выходы компараторов 10 и 11 подключены соответственно к информационным входам t,,, t второго вычислительного блока 20, а

Ю его вход t2 через элемент 17 задержки соединен с собственным управляющим входом R. Выход второго вычислительного блока 20 соединен с входом t первого Функционального преобразо-.

15 вателя 21 , его вход I подключен к выходу усилителя 9, а выход усилителя 9 - к первому входу компаратора 23.

Вибропитатель типа ПТ-309 в качестве рабочего органа имеет лоток же20 лобчатой формы, где куски размещаются в один слой последовательно, друг за другом. Рентгеновская трубка 3 типа 5БХВ6 имеет щелевой коллиматор, формирующий поток рентгеновского излуче25 ния в виде узкой полосы.

Фотоприемник 1 люминесценции выполнен на базе фотоэлектронного умножителя типа ФЭУ-85, Фотокзтод которо-- го защищен от воздействия рентгенов30 ского излучения свинцовым стеклом.

Ультразвуковой излучатель 2 и приемники 6 и 7 излучения выполнены на базе пьезокристаллов типа ЭП 4Д-17-2, работающих на частоте 31,5 кГц.

Острый угол od между регистрируемыми ультразвуковыми потоками составляет 7°. Пневмоклапан 13 типа KB-110F представляет собой пневматический

ключ, управляемый электрическим CHI- налом. Усилитель 9 имеет коэффициент усиления по напряжению 500, ограниченную полосу пропускания со стороны верхних частот на уровне 1 кГц, а со

стороны нижних - на уровне 300 Гц. Усилитель выполнен на микросхеме типа К140УЦ8.А. Компараторы 23, 10, 11 реализованы на базе операционных усилителей типа К140УД8А, на первые

входы которых подаются сигналы сравнения, а на другие - пороги сравнения.

Задатчики 12 и 22 порогов представляют собой резисторные потенциометры. Формирователь 19 вырабатывает импульс длительностью, необходимой для работы пневмоклапана 13, и реализуется на логических элементах типа К155ЛАЗ. Элемент 18 задержки peaлиэут сигнал Формирователя 19 через время пролета куска от зоны регистрации до зоны действия пневмоклапа- на 13. Элемент 18 выполнен на элементах оперативной памяти типа К155РУ2. Усилитель 14 мощности выполнен на мощных транзисторных ключах.

Первый вычислительный блок 21 представляет собой электронный усилитель с изменяемым коэффициентом усиления в зависимости от параметра t t, - t. Причем значение коэффициента усиления задается произведением квадратов величин К; и (

v11 г Г Y(t t tO

ЧЕРГ

+ в

Первый блок 21 реализуется на операционном усилителе типа К140УД8А и управляемом делителе напряжения на резисторах, включенном в цель об- ратной связи усилителя.

Второй вычислительный блок 20 определяет по Фиксированным значениям времени t, и t2 интервал между ними, т.е. вычисляет функцию t t, - t4. Блок 20 реагирует на передние фронты импульсов компараторов 10 и 11, которые являются информацией о фиксации моментов времени t и t и реализуется на элементах цифровой логики типа К155. Выход информации блока 20 осуществляется в цифровой форме.

Управляющий вход R осуществляет разрешение на выполнение операции вычисления и сброса ранее полученной информации. Элемент 17 задержки формирует команды разрешения и сброса по сигналу компаратора 11. Задержка времени реализуется на двух транзис- торах и КС-цепи.

Подача команды Сброс1 осуществляется тогда, когда кусок выйдет из рентгеновской зоны. Отсчет времени на ее подачу осуществляется от фиксированного момента t2, а его величина определяется скоростью куска, его максимальным размером и расстоянием между нижним регистрируемым ультразвуковым лучом и рентгеновской зоной Сепаратор работает следующим образом.

Куски 4 и 5 руды подаются вибропитатлем 8 на траекторию свободного паде

5

0

5

5

0

$

0

0

5

ния. При своем движении каждый кусок пересекает последовательно ультразвуковые лучи источника 2. При этом на выходе приемников 6 и 7 образуются спады излучения, а компараторы 10 и 11 преобразуют их в прямоугольные импульсы. Блок 20 реагирует на перед-- ние Фронты (t, t) этих импульсов и вычисляет интервал времени t t ,, - t2 между ними. На основе полученной информации блок 20 включает одно из звеньев управляемого делителя напряжения второго вычислительного блока 21, задавая тем самым необходимый коэффициент его передачи. Далее кусок пересекает полосу облучения рентгеновской трубки 3, фотоприемник 1 преобразует люминесценцию в электрический сигнал, который усиливается усилителем 9. Затем электрический сигнал корректируется по величине блоком 21, сравнивается по величине с порогом схемой сравнения 3 и запускает формирователь 19 сигналов отсечки. Элемент 17 задержки включается передним Фронтом импульса компаратора 11, а сигнал сброса информации, записанной в блоке 20, сформируется только после выхода куска из рентгеновской полосы. После сигнала Сброс блок 2Q готов для обработки информации о траектории следующего куска. Далее сигнал отсечки, сформированный блоком 19, задерживается на время пролета полезного куска от рентгеновской, зоны до зоны действия пневмоклапана 33, усиливается до требуемой мощности усилителем 14 и включает пневмокла- пан 13. Полезный кусок изменяет траекторию и попадает в концентратный приемник 15, а пустая порода следует в приемник 16. I

Испытания макета сепаратора, реализующего предлагаемый способ рентге- нолюминесцентной сепарации, показали увеличение точности разделения руды, за счет чего снизилось в два раза количество перечисток хвостов для достижения в них требуемого содержания полезного компонента, Так, по известному способу для достижения содержания шеелита в хвостах на уровне 0,03% необходимо было 3-4 перечистки, а по предлагаемому способу достаточно 1-2 перечистки. Это позво- ляет снизить капитальные и эксплуатационные расходы при создании и

эксплуатации рентгенелюминесцентного процесса обогащения на фабриках.

Формула изобретения

tgot

де J - зарегистрированная интенсивность мощности;

V - скорость движения куска в зоне дополнительного излучения;

А - расстояние по вертикали от

источника рентгеновского излучения до фотоприемника люминесценции;

В - расстояние от Фотослоя Фотоприемника люминесценции до точки пересечения его продольной оси с вертикальной осью источника рентгеновского излучения ,

ого

ия

ой ую дис- JQ рых о сти я ван- f5 о ую тем, аз- 20 в оз- 25 егоод норе- JQ вт

35

40

вуот

из

отодооой45

50

55

N - расстояние по горизонтали от ис гочника рентгеновского излучения до источника дополнительного излучения.

тервала, выход усилителя связан с вторым входом электронного усилителя, а выход первого элемента задержки связан с входом усилителя мощности.

ts/ 0

фиг 1

фие.1