Устройство для сепарации кускового поликристаллического минерального сырья Советский патент 1991 года по МПК B07C5/346 

Изобретение относится к устройствам для сепарации кускового поликристаллического минерального сырья и может быть использовано в процессах сортировки.

Целью изобретения является повышение эффективности сепарации путем учета поликристаллических минералов в сырье.

На фиг. 1 показан пример анализа диф- рактограмм; на фиг, 2 - предлагаемое устройство; на фиг. 3 - блок-схема устройства; на фиг. 4 - схема формирования разностного сигнала.

Устройство содержит (фиг. 2) корпус 1 с закрепленным на нем источником 2 радиоактивного излучения (рентгеновская трубка) и коллиматором 3, детекторы 4 и 5 с коллиматорами 6 и 7. На корпусе 1 размещены приводные кольца 8 и 9 с зубчатой нарезкой, а также платформами 10,11 для держателей 12, 13 детекторов 4, 5 и коллиматоров 6, 7. Приводные кольца 8, 9 соединены с ведущими шестернями 14 и 15. Их рабочее положение - под рентгеновской трубкой. Перемещение детекторов по окружности корпуса встречное, синхронное.

На фиг. 3 показаны куски руды 16, бункер 17, выгружной 18 и растягивающий 19 вибропитатели, источник 20 светового фона, блок 21 фотоприемников, блок 22 формирования разностного сигнала, блок 23 обработки информационных сигналов, элек- тропневмоклапан 24 и делительная.перегородка 25, которые образуют механизм сортировки.

Блок 22 содержит усилители 26, 27 дискриминаторов 28, 29, 30 и 31, компараторы 32, 33 и делитель 24 напряжений (фиг. 4).

Блок 23 включает в себя усилитель 35, делитель 36 напряжений, компаратор 37, формирователь 38 управляющего сигнала, линию 39 задержки, усилитель 40 мощности и электропневмоклапан 41 (фиг. 4)

С Ю N

ю ю

Работа устройства основана на широко используемом в рентгеноструктурном и рен- тгенофазовом анализах явлении дифракции рентгеновских лучей на кристаллической ре- чиетке твердого тела, Рентгенофазовый анализ проводится на поликристаллических веществах, причем образцы для анализа представляют собой мелкодисперсные порошки, 1аУрун1гованные в специальную мат- рицу Ршдложку , поверхность образца заравнивается под плоскостью, заподлицо с матрицей. Это требуется для обеспечения высокой разрешающей способности анализа и возможности исследования дифракции рентгеновских лучей в широком диапазоне углов (О в 87°).

Если поверхность образца будет не плоской, а произвольной формы, то большая часть дифрагированных лучей не попадает на детектор вследствие того, что как падающий на образец, так и отраженный луч кол- лимированы в очень узкие пучки с линейными размерами, не превышающими 2x10 мм. Для того чтобы иметь возможность использовать явление дифракции на кусках произвольной формы, необходимо применить широкие потока как падающих, так и отраженных рентгеновских лучей.

Дифракцию Вульфа-Брэгга рентгеновских лучей на кристаллической решетке по- ликристаллического минерала можно наблюдать под вполне определенными для данного минерала углами, при которых величина отраженного излучения резко возрастает и превышает уровень фона на несколько порядков. Этот зафиксированный под определенным углом выброс энергии кристаллической решеткой в рент- генофазовом и рентгенографическом способах анализа принято называть рефлексом. Угловая протяженность рефлекса, как правило, не превышает 30 мин. Каждое кристаллическое вещество однозначно характеризуется вполне определенным угловым спектром этих рефлексов, которые в общем случае позволяют идентифицировать незнакомую кристаллическую структуру.

Прописанные на аппаратах рентгено- фазового анализа спектры отраженного излучения называются дифрактограммами. В случае механической или природной смеси различных поликристаллических минералов дифрактограмма представляет собой суперпозицию рефлексов этих минералов.

Сущность работы устройства заключается в создании условий для одновременной регистрации по крайней мере двух заранее выбранных рефлексов от конкретного обогащаемого минерала на кусках произвольной формы, причем в угловом диапазоне между этими рефлексами могут лежать рефлексы мешающих минералов. Этот угловой диапазон устанавливается из анализа

по минералогическому составу обогащаемых руд и из полученных в результате рент- генофазового анализа дифрактограмм. По этим данным осуществляется выбор двух интенсивных рефлексов обогащаемого минерала, вычисляется угловая разность Д$ между положениями этих рефлексов, определяется угол в, соответствующий среднему положению между ними. Угловая разность между рефлексами Доопределяет величину

расходимости падающего пучка и величину расходимости отраженного излучения, регистрируемого первым трактом. Расходимость отраженного излучения, принимаемого вторым трактом Д, должна исключать возможность регистрации рефлексов от обогащаемого минерала и, следовательно, имеет меньшее значение. Среднее значение угла между рефлексами определяет угол в , под которым направляется на кусок и

регистрируется отраженное излучение. Таким образом, в первом тракте будет восприниматься интерференционная картина, соответствующая Брэггов- ской дифракции для углового отрезка

(Л Д0 д Д0

(Р- л , Р+ л ). в который попадают

рефлексы всех межплоскостных расстояний руды, подчиняющиеся условиям:

2dsin()hA 2dsin(0 + -), в

числе которых находятся и два рефлекса от обогащаемого минерала, лежащие по краям этого углового отрезка. Расходимость второго тракта исключает регистрацию рефлексов от обогащаемого минерала, а величина ее &.р меньше Д0и выбирается из анализа дифракторграмм на фиг. 1. Сформированный разностный сигнал пропорционален содержанию полезного минерала в куске.

Здесь и везде по тексту расходимость рентгеновских потоков следует понимать не только как формирование внешней геометрии этих потоков, но и прежде всего в плане формирования расходимости внутренней

части излучения.

Для технической реализации работы устройства необходимо следующее:

облучение рудных кусков и регистрацию отраженного излучения осуществлять

широкими пучками рентгеновских лучей, ориентируя поперечное сечение рентгеновского потока своим большим измерением перпендикулярно направлению движения куска. При этом необходимо, чтобы по крайней мере один из размеров выходного окна трубки был соизмерим с размерами сепарируемого класса, второй размер используется полностью;

заданную расходимость пучков можно получить, изготовив, например, коллиматоры определенной длины I с просверленными в них отверстиями диаметра d таким

образом, чтобы arctg -т- соответствовал условиям расходимости пучков. Причем коллиматоры для падающего рентгеновского потока и отраженного, регистрируемого первым трактом, изготавливаются с расходимостью Д#, а коллиматор второго тракта выполняется с расходимостью, равной Д.

Для оценки концентрации полезных минералов в руде необходимо кроме измерения интенсивности отраженного излучения знать также площадь поверхности, с которой собрано дифрагированное излучение, где в качестве разделительного признака берется отношение сигналов, характеризующих величины этих двух факторов (величина сигнала, равного разности сигналов в регистрационных трактах, и величина сигнала, характеризующего площадь проекции куска);

последним определяющим обстоятельством являются место размещения детектирующего узла для регистрации пучка с малой расходимостью и его размеры. Отраженное от атомных плоскостей Брэгговское излучение от падающего пучка с сечением круга может быть зарегистрировано в окружающем пространстве в объеме пустотелого конуса с толщиной стенки, равной диаметру падающего сечения пучка.

В другом случае, когда сечение падающего пучка будет представлять собой прямоугольник, что имеет место для промышленных рентгеновских трубок, конус отраженного излучения будет деформирован. Однако этот факт может быть учтен в конкретной конструкции для реализации способа. Поперечный размер активной поверхности детектирующих узлов выбирается больше соответствующего размера выходного окна трубки. Это обстоятельство связано с некоторым разбросом траектории полета куска, который в смотровой зоне может достигать 5 мм. В соответствии с этим, а также углом падающего и отраженного излучения увеличение поперечного размера детектирующего узла может доходить до 16-18 мм.

После включения устройство функционирует следующим образом.

Куски руды, сформированные в поку- сковой поток, из бункера 17 с помощью выгружного 18 и растягивающего 19 вибропитателей в свободном полете пролетают источник 20 светового фона и блок 21 фотоприемников, формирующий сигнал,

пропорциональный площади проекции куска. Затем куски попадают в зону обзора, где они облучаются потоком расходящихся рентгеновских лучей. Эти лучи испускаются трубкой 2 и формируются коллиматором 3.

Расходимость падающего пучка лежит в

пределах в в отрэжен2 2

ный от куска поток лучей принимается детекторами 4 и 5. Причем детектор 4

регистрирует с помощью коллиматора 6 отраженный пучок в пределах расходимости падающего излучения. А коллиматор 7 формирует поток, расходимость которого меньше расходимости падающего излучения и

/ч

лежит в пределах

r e+-44L.

Эта часть излучения регистрируется детектором 5. Сигналы с детекторов 4 и 5 подаются в блок 22 формирования разностного

сигнала, где вырабатывается сигнал, пропорциональный содержанию пенного минерала в рудном куске, и подается в блок 23 обработки информационных сигналов. Блок 22 осуществляет нормировку разностного

сигнала на величину сигнала от фотоприемников и сравнивает его с величиной заданного порога. Сигнал отбраковки, выработанный блоком 23 в результате этих операций, с некоторой задержкой подается

на электропневмоклапан 24. Кондиционные куски руды, содержащие полезный минерал, попадают слева отделительной перегородки 25, некондиционные - справа.

Более детально работа блоков 22 и 23

описывается следующим образом.

Сигналы с детекторов через усилители 26, 27, а также дискриминаторы 28, 29 поступают на делитель 34 напряжений, после чего результирующий сигнал нормируется

делителем 36 напряжений на сигнал размеров куска, поступающий на делитель с фотоприемников блока 21 через усилитель 35. Нормированный сигнал с делителя напряжений поступает на компаратор, пороговая

величина у которого задается, исходя из реальных условий сепарации, контрастности обогащаемых руд, а также в зависимости от выделения обогащаемой части руды. При превышении нормированным сигналом величины этого порогового значения на выходе компаратора появляется сигнал логической единицы. После этого формирователь 38 вырабатывает исполнительный сигнал, который через линию 39 задержки подается на усилитель 40 мощности и затем

на электропневмоклапан 41, с помощью которого осуществляется отсечка рудного куска из потока,

Использование изобретения повышает эффективность сепарации путем учета по- ликристаллических минералов.

Формула изобретения Устройство для сепарации кускового роликристаллического минерального сырья, содержащее механизм подачи минерального сырья, источник радиоактивного излучения с коллиматором, установленные в зоне облучения, расположенный в зоне регистрации детектор излучения, дискрими- натор, связанный выходом с входом делителя напряжения, и механизм сортировки, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности сепарации путем учета поликристаллических минералов в сырье, оно снабжено источником светового фона и блоком фотоприемников, расположенными по разные стороны относительно траектории движения кускового минерального сырья, размещенным в зоне регистра- ции дополнительным детектором излучения, дополнительными коллиматорами, установленными на оптических осях перед основным и дополнительным детекторами излучения, усилителями, до- полнительными дискриминаторами, компараторами, дополнительным делителем

напряжений, формирователем управляющего сигнала, линией задержки и усилителем мощности, при этом выход блока фотоприемников через первый усилитель соединен с первым входом дополнительного делителя напряжений, который выходом через последовательно соединенные компаратор, формирователь управляющего сигнала, линию задержки и усилитель мощности подключен к входу механизма сортировки, выходы основного и дополнительного детекторов излучения соединены с первыми входами второго и третьего усилителей соответственно, второй усилитель выходом связан с информационными входами основного и первого дополнительного дискриминаторов, выход третьего усилителя подключен к информационным входам второго, третьего и дополнительных дискриминаторов, выходы первого и третьего дополнительных дискриминаторов соединены с информационными входами второго и третьего компараторов соответственно, которые выходами связаны с вторыми входами второго и третьего усилителей, причем выход второго дополнительного дискриминатора подключен к дополнительному входу основного делителя напряжений, соединенного выходом с вторым входом дополнительного делителя напряжений, а установочные входы второго и третьего компараторов объединены.

Изобретение относится к устройствам для сепарации кускового поликристаллического минерального сырья, может быть использовано в процессах сортировки и позволяет повысить эффективность сепарации путем учета поликристаллических минералов в сырье. Для решения поставленной задачи устройство имеет источник радиоактивного излучения с коллиматором, детекторы с соответствующими коллиматорами, механизм перемещения данных элементов, а также бункер, выгружной и растягивающий вибропитатели, источник светового фона, блок фотоприемников, блок формирования разностного сигнала, блок обработки информационных сигналов и механизм сортировки. 4 ил.

1мА

Фиг.З