Сепаратор для выделения флюоритовых кусковых концентратов Советский патент 1991 года по МПК B07C5/342 

Изобретение относится к устройствам для сортировки твердых минералов и может быть использовано для выделения флюори- товых кусковых концентратов.

Цель изобретения - повышение селективности выделения флюоритовых кусков путем учета вк0аплений обогащаемой породы.

На фиг.1 показана схема сепаратора, вид А; на фиг,2 - диаграммы отклика электронных блоков сепаратора в случае пролета через его камеру чистых (без вкраплений породы) флюоритовых кусков; на фиг.З - диаграммы отклика электронных блоков сепаратора в случае пролета через его камеру кусков флюорита с породными включениями.

Сепаратор содержит транспортный механизм 1, измерительною камеру 2. рентгеновские трубки 3, коллиматоры 4, фотоприемники 5 и 6, усилитель 7 с регулируемым коэффициентом усиления (УРКУ), дифференциальный усилитель 8, генератор 9 импульсов, выпрямитель 10, коммутаторы 11-13, сумматоры 14, ячейку 15 памяти, амплитудные детекторы 16 и 17, задатчик 18 опорного напряжения, компараторы 19-21, элементы И 22 и 23, блок 24 формирования управляющего сигнала, линию 25 задержки, источник 26 инфракрасного излучения, узел

27фотолинейки, ждущие мультивибраторы

28и 29, источник 30 напряжения смещения, исполнительный механизм 31 сепарации, формирователь 32 прямоугольных импульсов. Позицией 33 (фиг.1) обозначен сепарируемый кусок.

Применение в сепараторе контура выравнивания, собранного на элементах 7, 8,

о

ON

4

4

11, 15, 28, 25, 32 и 9, позволяет устранить отрицательное влияние разброса траектории полета кусков через камеру, изменения чувствительности фотоприемников и интенсивности рентгеновских потоков на досто- верность распознавания флюоритовых кусков от кусков с породными (нелюминёс- цирующими) вкраплениями.

Применение элементов 12, 14, 16, 23, 29, 9, 10, 13, 16, 17, 18, 19 и 22 позволяет определить относительную величину различия световых потоков люминесценции двух противоположных сторон сепарируемых кусков.

Отличительными особенностями дан- ного сепаратора являются периодическое выравнивание амплитуд сигналов люминесценции посредством контура выравнивания сигналов люминесценции, состоящего из усилителей 7 и 8, коммутатора 11, ячейки 15, ждущего мультивибратора 28, генератора 9 импульсов и элементов 25 и 32; периодическое запоминание коэффициента усиления усилителя 7, соответствующее равенству сигналов фотоприемника 5 и усилителя 7 посредством ячейки 15 памяти; определение максимальной амплитуды суммы сигналов фотоприемника 5 и усилителя 7; формирование сигнала на включение исполнительного механизма по результату сравнения максимальной амплитуды модуля разности сигналов усилителя 7и фотоприемника 5 с максимальной амплитудой суммы этих же сигналов посредством задат- чика 18, компаратора 19, элемента И 22 и блока 24.

Сепаратор работает следующим образом. При включении транспортного механизма 1 куски начинают двигаться по нему сплошным ручьем и, долетая до зоны изме- рения размера куска, распределяются в поток, в котором между кусками имеются интервалы больше, чем толщина светового луча и рентгеновского пучка трубок 3. При вхождении куска в зону источника 26 он перекрывает часть его потока. Это вызывает уменьшение сигнала с фотолинейки узла 27. Сигнал узла 27 фотолинейки поступает на узел 32, который формирует из него сигнал с нормированной амплитудой. Линия 25 за- держки этот сигнал задерживает на время, равное времени полета куска от светового источника 26 до рентгеновских пучков трубок 3. Таким образом формируется информация о появлении куска в зоне рентгеновских пучков. Исполнение датчика размера куска в виде инфракрасного источника 26, размещенного вне зоны видимости фотоприемников 5 и 6, фотолинейки узла 27, узлов 25 и 32, позволяет устранить параэитную засветку световым потоком фотопри- емниковб и 6, что, в свою очередь, существенно повышает обнаружительную способность сепаратора.

На фиг.2 представлен кусок флюорита с двух сторон - со стороны фотоприемника 5 и со стороны фотоприемника 6. Учитывая, что фотоприемники и рентгеновские трубки установлены один против других симметрично (фиг. 1), проекции люминесцентных полос AI...A и Bi...B, видимых обоими фотоприемниками, будут равными, т.е. , A2 Bz и т.д.

Люминесцирующие слои излучают свет так, что их яркость практически не зависит от направления осмотра.

Следовательно, при одинаковых чувст- вительностях фотоприемников, интенсив- ностях рентгеновских потоков трубок 3 и равном расстоянии люминесцирующих полос от фотоприемников и трубок фотоприемники должны зарегистрировать равные амплитуды сигналов люминесценции от сторон А и В куска. На практике указанные величины разные, например чувствительность фотоприемников может различаться из-за различного их загрязнения, из-за разброса траектории полета кусков через камеру невозможно добиться, чтобы поверхности кусков находились на одинаковом расстоянии от фотоприемников и трубок и т.п. Все это приводит к тому, что от равных проекций люминесцирующих полос амплитуды сигналов фотоприемников будут существенно различаться. Например, проекции люминесцирующих полос Ai Bi, Aa и т.д. (фиг.2). Из-за разброса траектории полета кусков поверхность В проходит ближе к фотоприемнику 6, чем поверхность А к фотопримнику 5. Это приводит к тому, что сигналы от люминесцирующих полос Bi, 82...В будут больше соответствующих сигналов от люминесцирующих полос AI, А2...Ау. Причем отношение амплитуд сигналов смежных люминесцирующих полос можно считать равными с высокой точностью:

UAi UA2 U 81 U В2

ЦАз UB3

ЦАе UB6

Высокая точность равенства соблюдается благодаря следующим специальным условиям.

Проекции полос Ai и Вт, А2 и Ва являются равными благодаря симметричному расположению фотоприемников и трубок..

Вертикальное расстояние между смежными полосами выбирается равным 10- 20% от максимального размера куска. При этом экспериментально установлено, что если выдержать соотношение ширины С анода рентгеновской трубки (фиг. .диаметра входного зрачка фотоприемника, максимального размера куска и минимального удаления куска от фотоприемника в пределах (1± 0,2): (0,3 ±0,1):(1 ±0,2): (2 ±0,5), то изменение удаления поверхностей А и В кусков от фотоприемников и рентгеновских трубок не превысит 0,8-1 %, что практически не скажется на амплитудах сигналов люминесценции.

Из-за малого временного промежутка между анализами смежных полос чувствительность фотоприемников и интенсивность рентгеновских трубок не может существенно изменяться.

С учетом указанного выражения сепаратор работает следующим образом.

При касании куска рентгеновского потока с линии задержки 25 появляется сигнал и25(т.)(фиг,2), по переднему фронту которого запускается ждущий мультивибратор 28 (U28(t)), а по заднему - ждущий мультивибратор 29 (U29(t)). Импульс мультивибратора 28 открывает коммутатор 11. Это позволяет срабатывать контуру выравнивания (элементы 7, 8, 11 и 15) амплитуд сигналов люминесценции.

Выравнивание происходит следующим образом. На входы дифференциального усилителя 8 поступают сигналы с фотоприемника 5 и усилителя 7 с регулируемым коэффициентом усиления. Разность этих сигналов с усилителя 8 через открытый коммутатор 11 поступает на ячейку 15 памяти. Сигнал с ячейки 15 памяти поступает на вход регулировки коэффициента усиления усилителя 7. Если сигнал с усилителя 7 больше (меньше) сигнала фотоприемника 5, ячейка 15 памяти уменьшает (увеличивает) коэффициент усиления усилителя 7 до тех пор, пока амплитуда сигнала с усилителя 7 не сравняется с амплитудой сигнала фотоприемника 5 (U(t)).

По окончании импульса мультивибратора 28 на ячейке 15 памяти сохраняется сигнал, который удерживает определенный ранее коэффициент усиления усилителя 7. Кроме того, по окончании импульса мультивибратора 28 на выходе элемента И 23 появляется сигнал (UaaW), который разрешает работать генератору 9 (Ugft)), амплитудным детекторам t6 и 17, и открывает коммутаторы 12 и 13. До первого импульса генератора 9 коэффициент усиления усилителя 7, определенный за время импульса мультивибратора 28, сохраняется. Так как у флюоритового куска его люминесцирующие полосы с двух сторон имеют одинаковые проекции, то равенство сигналов фотоприемника 5 и усилителя 7 сохраняется (U(t) и UeW в интервале времени t2-ta). Поэтому

разностный сигнал с выхода дифференциального усилителя 8 будет иметь практически нулевую амплитуду (Usft)). Эта амплитуда выпрямляется выпрямителем 10 и через коммутатор 12, сумматор 14 фиксируется амплитудным детектором 16. Сумма амплитуд сигналов фотоприемника 5 и усилителя 7 с выхода другого сумматора 14 и коммутатора 13 фиксируется амплитудным детектором 17 (Uie(t) и Un(t)).

Импульсы генератора 9 Ug(t) периодически, на небольшой промежуток времени, открывают ячейку 15 памяти, что вновь заставляет срабатывать контур выравнивания сигналов люминесценции. Период следования импульсов генератора 9 выбирается таким, чтобы контур выравнивания срабатывал через время, за которое кусок переместится на 10-20% своего максимального размера. Это позволяет

производить корректировку коэффициента усиления усилителя 7 в процессе движения куска и сохранять равенство амплитуд сигналов фотоприемника 5 и усилителя 7, которое несколько изменяется из-за вариации

положения куска относительно фотоприемников 5 и 6.

Таким образом, за все время анализа флюоритового куска без вкрапления породы на детекторе 16 будет зафиксирован небольшой по амплитуде сигнал Uie(t), и достаточно большой уровень амплитуды на дете кто ре 17 (U i (t)).

Сигналы с детектора 16 и детектора 17 (но через задатчик 18) поступают на компаратор 19. Задатчик 18 устанавливают в такое положение, при котором амплитуда сигнала на 2-м входе компаратора 19 слегка превышала бы амплитуду сигнала на его 1-м входе. Это приводит к тому, что на выходе

компаратора сохраняется нулевой сигнал, поэтому импульс мультивибратора 29 не проходит через элемент И 22 на блок 24 и не включает исполнительный механизм 31. Это, в свою очередь, позволяет флюоритовому куску беспрепятственно пройти в кон- центратный отсек.

При появлении куска, содержащего вкрапление породы (фиг.З), сепаратор работает следующим образом.

При касании куска рентгеновского потока с линии задержки появляется сигнал U25(t), по переднему фронту которого запускается ждущий мультивибратор 28 (IteeW), а по заднему фронту - ждущий мультивиб- ратор 29 (U29(t). Импульс мультивибратора 28 открывает коммутатор 11 Это позволяет сработать контуру выравнивания амплитуд сигналов люминесценции (U(t). Выравнивание происходит аналогично, как при анали- зе флюоритового куска. Если у флюоритового куска его люминесцирующие полосы AI...A и Bi,.,B имеют одинаковые проекции, то у куска с породными (нелюми- несцирующим) вкраплением AI & В, Аа ...Ав 5й Вв(фиг.З). (Вероятность того, что вкрапление с двух сторон куска имеют одинаковые формы и размеры, исключительно мала). Поэтому, когда в интервале времени ti-t2 будет произведено выравнивание амплитуд сигналов люминесценции, зафиксированный коэффициент усиления усилителя 7 будет соответствовать соотношению проА7

екций люминесцирующих полос 4. В

В2

дальнейшем при анализе куска между полосами А2(В2) и Аз(Вз) проекции люминесцирующих полос А и В изменяются, что, в свою

очередь, меняет и соотношение -- 2,4.

35

Это нарушает равенство амплитуд сигналов фотоприемника 5 и усилителя 7 (Uv(t) и Us(t) t2 t ta). При появлении импульса с генератора 9 срабатывает контур сравнивания амплитуд сигналов люминесценции. При этом фиксируется новый коэффициент усиления усилителя 7, который соответствует

Аз отношению проекций -5- 2,4. При анализе

лп куска между полосами Аз(Вз) и А4(В4) и далее w

происходят процессы, аналогичные процессам в интервале времени t2 t хз.

Разность амплитуд сигналов фотоприемника 6 и усилителя 7 с выхода усилителя 8 через выпрямитель 10, коммутатор 12, сумматор 14 фиксируется амплитудным детектором 16 (Uie(t)). Сумма амплитуд сигналов фотоприемника 5 и усилителя 7 с выхода другого сумматора 14 и через коммутатор 13 фиксируется амплитудным детектором 17

(MiXt)).

В конечном итоге, к концу анализа куска с. породным(нелюминесцирующим) вкраплени- ем амплитудном, детекторе 16 будет зафиксирована значительная амплитуда разности сигналов фотоприемника 5 и усилителя 7 (Uie(t)). Поэтому на выходе компаратора 19 (Uig(t)) появится сигнал, разрешающий им- пульсу с мультивибратора 29 пройти через

45

50

55

0

элемент И 22 на блок 24 и включить исполнительный механизм 31 сепарации, который отстреливает кусок с вкраплением в хвостовой отсек бункера сортировки. Как было показано, у флюоритовых кусков без

the вкраплении породы величина имеет

Uu

малую величину и она теоретически стремится к нулю. Причем величина -- не зависит от яркости люминесценции флюорита различных типов, что позволяет с одинаковым успехом различать куски из слаболюми- несцирующего флюорита без вкраплений породы от кусков из сильнолюминесцирую- щих флюоритов, но имеющих вкрапление породы, так как у таких кусков величина

Uie

U17

на порядок больше величины т-г кусUi

ков из слаболюминесцирующего флюооита без вкраплений породы. Точная установка задатчика 18 осуществляется экспериментально, т.е.при пробросе флюоритовых кусков и кусков с вкраплением находят такое положение задатчика, при котором происходит их четкое разделение.

Компараторы 20 и 21 срабатывают при появлении куска, у которого одна из сторон либо обе стороны полностью покрыты породой. В этом случае на выходах фотоприемников 5 и 6 фиксируются амплитуды сигналов значительно меньше, чем амплитуда источника 30 напряжения смещения. Это вызывает появление большой амплитуды сигналов на выходах компараторов 20 и 21, которые через сумматор 14 фиксируются в амплитудном детекторе 16.Это, в конечном итоге, приводит к отделению пустого породного куска в хвостовой отсек бункера сортировки.

Данный сепаратор позволяет получать за одну операцию сортировки кусковый концентрат с содержанием флюорита в пределах 98-99%, в то время как на базовом объекте кусковой концентрат содержит не более 75% флюорита. Потери кусков из флюорита без вкраплений породы у данного сепаратора находятся в пределах 1-2%.

Применение изобретения повышает селективность выделения флюоритовых кусков учета вкраплений обогащаемой породы.

Формула изобретения Сепаратор для выделения флюоритовых кусковых концентратов, содержащий измерительную камеру с размещенными в ней на разной высоте коллиматорами и фотоприг емниками, рентгеновские трубки, установленные вблизи измерительной камеры с

возможностью взаимодействия с соответствующими коллиматорами, механически свя- занный с измерительной камерой транспортный механизм, элемент памяти, коммутатор и блок, формирования управляющего сигнала, соединенный выходом с входом исполнительного механизма сепарации, кинематически связанного с измерительной камерой и бункером сортировки, отлича ющийся тем, что, с целью повышения селективности выделения флю оритовых кусков путем учета вкраплений обогащаемой породы, он снабжен генератором импульсов, усилителем с регулируемым коэффициентом усиления, дифференциальным усилителем, выпрямителем, дополнительными коммутаторами, сумматорами, амплитудными детекторами, задатчиком опорного напряжения, крмпараторами, элементами И, линией задержки, формирователем прямоугольных импульсов, ждущими мультивибраторами, источником напряжения смещения и расположенными диаметрально противоположно относительно измерительной камеры источником инфракрасного излучения и узлом фотолинейки, соединенным выходом через последовательно соединенные формирователь прямоугольных импульсов и линию задержки с входами ждущих мультивибраторов и первым входом первого элемента И, выход первого ждущего мультивибратора связан с вторым входом первого элемента И и первым входом коммутатора, выход которого подключен к входу элемента памяти, выход второго ждущего мультивибратора связан с первым входом второго элемента И, который выходом подключен к входу блока формирования управляющего сигнала, выходы первого элемента И и второго ждущего мультивибратора объединены и связа- ны с ьходом генератора импульсов,

первыми входами дополнительных коммутаторов и амплитудных детекторов, выход первого из которых непосредственно, а выход второго через задатчик опорного напряжения подключены к соответствующим

входам первого компаратора, соединенного выходом с вторым входом второго элемента И, выход первого фотоприемника связан с первыми входами второго компаратора, первого сумматора и дифференциального

усилителя, соединенного выходом с вторым входом коммутатора и входом выпрямителя, который выходом подключен к второму входу первого дополнительного коммутатора, соединенного выходом с первым входом

второго сумматора, который выходом связан с вторым входом первого амплитудного детектора, выход второго фотоприемника соединен с первыми входами третьего компаратора и усилителя с регулируемым коэффициентом усиления, который выходом связан с вторыми входами дифференциального усилителя и первого сумматора, соединенного выходом с вторым входом второго дополнительного коммутатора, который выходом подключен к второму входу второго амплитудного детектора, выход источника напряжения смещения связан с вторыми входами второго и третьего компараторов, которые выходами подключены к второму

входу второго сумматора, причем выход элемента памяти соединен с вторым входом усилителя с регулируемым коэффициентом усиления.

Изобретение относится к устройствам для сортировки твердых материалов, может быть использовано для выделения флюоритовых кусков концентратов и позволяет повысить селективность выделения флюоритовых кусков путем учета вкраплений обогащаемой породы. Новым в сепараторе является введение дополнительного усилителя с регулируемым коэффициентом усиления, компараторов, амплитудных детекторов, элементов И, дополнительных коммутаторов, ждущих мультивибраторов, генератора импульсов, источника напряжения смещения, задатчика опорного напряжения, выпрямителя и сумматоров. За счет этого производится анализ амплитуд люминесценции двух симметрично противоположных сторон кусков флюорита с периодическим выравниванием сигналов люминесценции и сравнения модуля разности амплитуд сигналов с их суммой. 1 п.ф., 3 ил.

flte/

... .. .. . - . .-- , --- ,

вид куска со стороны рентгенобсюй /ярцо м 3 ц фотолриёмниха 5

U5,US,U7 ЦП

1/8.Ш6

..JJLrrj

ДиЈ we/at со стороны рентгенодсхой /яруохе/з ц фотояриёммжа 6

9 в

1 6 5 4 3

г

1

2

ГЖ ЩШ

г- ъ7 s 7/Я

A3 Ж

АГ

видкусха со стороны рен/пеенобской тру$мЗ и фоглояриемнияя .S

А8+8В

А7+В7

А5185

fyuj U

qjomo/Jpe/eMHwcr 6 tf tg tg tfo