Устройство для определения содержания МиНЕРАлОВ B РудЕ Советский патент 1981 года по МПК G01N23/22 G01N21/64 

Изобретение относится к устройст вам для сортировки и обогащения минерального сырья путем измерения люминесценции минералов, возбуждаемой рентгеновским излучением, и может использоваться, например,, в горнодо бываквдей промышленности. Известны устройства для сортиров шнepaльнoгo сырья, в измерительных камерах которых куски руды подверга ются воздействию рентгеновского излучения, а реакция минералов на действие излучения - люминесценция изм ряется с помощью фотоприемника люми несценции и измерительного блока, пр чем интенсивность люм1Л1есценции определяется количеством излучающего минерала t . Однако при измерении люминесценции от кусков минералов различной крупности нарушается корреляция между содержанием искомого минерала в куске и сигналом фотоприемника люминесценции, так как измеренная интенсивность может быть одинакова для «большого куска с незначительным содержанием минерала и маленького куска с высоким содержанием минерала. Наиболее близким техническим решением к изобретению является устрой ство для определения содержания минералов в руде, содержащее, по крайней мере, одну рентгеновскую трубку с коллиматором, детектор рентгеновского излучения с люминесцентным экраном, по крайней мере, один фотоприемник люминесценции минералов, средства для определения отношения сигналов фотопринемника и детектора, средства для корректировки результатов измерений с учетом размеров кусков руДЫ 2. Принцип работы такого устройства состоит в следунвдем. Куски руды, движущиеся по транспортеру, поступают в зону облучения и возбуждения люминесценции минералов. Когда весь кусок войдет в зону, его люминесценция преобразуется фотоприемником в электрический сигнал, который поступает в вычислительное устройство. Одновременно с этим в вычислительное устройство поступает сигнал детектора рентгеновского излучения, регистрирующего изменения интенсивности люминесценции экрана, расположенного под транспортером в зоне возбуждения. При прохождении куска породы через зону возбуждения на экране образуется тень, общая

пло1цадь которой зависит от поперечного сечения -куска. В. результате изменяется интенсивность люминесценции экрана, и в вычислительное;устройство поступает сигнал, пропорциональный размеру куска. В вычислительном устройстве вырабатывается напряжение, пропорциональное отношению 1апряжения на выходе фотоприемника сигнала люминесценции куска к напряжению на выходе детектора теневого сигнала. Таким образом, вырабатывается напряжение, пропорциональное содержанию искомого минерала в куске породы, по величине которого можно в дальнейшем вести сортировку куска.

Однако известное устройство обладает невысокой точностью определения содержания минерала в куске. Это объясняется рядом причин. При измерении известным способом кусок должен полностью войти в зону возбуждения, при этом ширина зоны возбуждения должна быть больше максимально /возможного размера куска. Так как широкую зону возбуждения практически не удается выполнить равномерной по интенсивности, то наблюдается зависимость измеренных сигналов от местоположения образца в момент измерения. При широкой зоне возбуждения в измерение вносится погрешность за счет возможной одновременной регистрации свечения соседних кусков и люминесценции воздуха. Точность измерения можно повысить, разнося куски на расстояния, большие ширины зоны, но при этом увеличивается время анализа заданного объема материала, т. е. производительность сортировки падает.

Наконец, при малом времени анализа на точности измерения сказываются нестабильности источников рентгеновского излучения. Эти нестабильности обусловлены физической природой работы рентгеновских трубок и усугубляются нестабильностями высоковольтных источников питания рентгеновских трубок. Избавиться от погрешности, вносмой нестабильностями источников, приципиально возможно, производя длительные измерения, но при этом также сокращается производительность сортировки.

Отмеченные вьоше недостатки ограничивают применение известных устройств , особенно для сортировки кусков малых классов крупности.

Целью изобретения является повьииение точности определения содержания минералов в руде.

Это достигается тем, что выходное отверстие коллиматора выполнено в виде щели, а лю1линесцентный экран в виде параллельной ей полосы, на выходах детектора и фотоприемника установлены управляемые интеграторы, управляющие входы которых соединены через ключ с выходом детектора рентгеновского излучения, а выходы - со средствами для определения отношения сигналов, причем между детектором и соответствующим интегратором установлен блок компенсации нестабильностей рентгеновского излучения, выполненны в виде вычитающего устройства, один из входов которого соединен с выходо детектора непосредственно, а другой через коммутатор, соединенный с ключом интеграторов - с ячейкой памяти.

На чертеже схематически показан один из возможньох вариантов выполнения устройства.

Устройство.содержит измерительную камеру 1, блок интеграторов 2, измеритель отношения сигналов 3 и блок компенсации нестабильностей ренгеновского излучения 4. В свою очередь, измерительная камера 1 содержи две рентгеновские трубки 5 с коллиматорами 6 в виде щелей, фотоприемники люминесценции 7 и 8, детектор 9 рентгеновского излучения с люминесцентным экраном 10 в виде параллельной щели коллиматора полосы. Блок интеграторов состоит из- интегратора 11 сигналов люминесценции, интегратора 12 теневого сигнала и ключа 13. Блок компенсации нестабильностей рентгеновского излучения 4 содержит коммутатор 14, ячейку памяти 15 и вычитающее устройство 16.

Ширина выходных .щелей коллиматоро б и люминесцентного экрана 10 выбрана меньшей минимального размера куска. Выходы фотоприемников люминесценции подсоединены к входам а и d интегратора 11.сигналов люминесценции. Выход детектора рентгеновского излучения подключен к входам а коммутатора 14 и вычитающего устройства 16. Выход с вычитающего устройства 16 связан с входами а интегратора 12 и ключа 13. йлход ключа 13 подсоединен к управлягацим входам b интеграторов 11, 12 и коммутатора 14. Выходы интеграторов 11 и 12 подсоединены к входам b и а измерителя отношения сигналов 3, на выходе с которого измеряется напряжение.

Устройство работает следующим образом.

В измерительной камере 1 производится облучение кусков руды излучением рентгеновских трубок 5. Диаметральное расположение трубок позволяет возбудить люминесценцию со всех точек поверхности искомого минерала. С помощью щелевых коллиматоров 6 формируются узкие пучки излучения шириной, меньшей минимального размера куска. При этом значительно уменьшается люминесценция воздуха в измерительной камере и влияние подсветки соседних кусков. Куски руды в свободном падении пересекают зону облучения и испускают световой импульс, воспринимаемый фотоприемнинами люминесценции 7 и 8. В каждый момент времени интенсивность люми несценции минерала (t) может бы охарактеризована суммой сигналов фотоприемников люминесцен ции 7 и 8. За весь период (Т) прохождения куска через зону обучения интегратором 11 будет определена величина: (t) dt. k Эта величина характеризует cyNiMapH интенсивность люминесценции искомо минерала в куске. Часть потока излучения одной из рентгеновских трубок попадает на э ран 10 детектора 9 рентгеновского лучения. Под действием излучения э ран 10 светится с интенсивностью i Кусок, Поступая в зону облучения, теняет экран так, что изменения ин сивности люминесценции экрана ij ( будут пропорциональны поперечному размеру куска. За весь период (Т) прохождения куска через зону интег ратором 12 будет определена величи на теневого сигнала i-j. , пропорциональная площади поперечного сечения куска 1 k ig- i э (t) dt . о Период (t) прохождения куска через зону облучения может быть определен из условия т Ь + d - Г где b - ширина зоны облученияf d - линейный размер куска; V - скорость прохождения куска через зону. Так как Ь d, то Т Сигналы, с выходов интеграторов поступают в из1 еритель отношения сигналов 3, на выходе с которо.го вырабатывается напряжение, пропорци ональное отношению 1 /IT соответствующее фактическому содержанию по лезного минерала в куске породы. Ключ 13 по входам управляет ра ботой интеграторов 11 и 12. Чтобы избежать накопления информации от помех, интеграторы нормальо замкнуты. Включение их осуществляется по переднему фронту теневого сигнала детектора 9 рентгеновского излучения, а выключение - через заданный промежуток времени после выхода кус ка из зоны облучения. СигнсШ детектора 9 поступает так %е на вход а вычитающего устройства 16 блока компенсации нестабильносте рентгеновского излучения 4. Вход Ь вычитаю цего устройства 16 также связан с выходом детектора 9, но через коммутатор 14 с ячейкой памяти 15. До момента прихода куска в зону облучения комм татор соединяет выход детектора 9 с входом Ь вычитающего устройства 16. При попадании куска р. зону облучения затеняется экраы 10, и напряжение на выходе- детектора 9 резко падает. При этом срабатывает ключ 13, который включает интеграторы 11, 12 и одновременно переключает коммутатор 14 в положение, когда вход Ь вычитающего устройства 16 подсоединен к ячейке памяти 15, напряжение на которой соответствует величине нестабильности рентгеновского излучения в момент, непосрехСТЕенно пред1иествующий моменту поступления куска в зону облучения. Напряжение с выхода с вычитающего стройства 16, равное алгебраической разности теневого сигнала и напряжения нестабильности, подается на вход а интегратора 12 теневого сигнала и далее на вход Ь измерителя отношения сигкалоБ. Через заданнызЧ промежу-ток времен;, после выхода куска из зоны облучения ключ 13 закорачивает интеграторы 1:1. 12 и переводит коммутатор 14 в первоначальное положение. Повы111ен - е точности измерения рентгенолюминесценции минералов и их содержаь ия в куске позволяет значительно улуч 1а-1ть технико-экономические показатели устроГютв для определения содержания миггералов в руде. Особый выигрьш; будет достигнут за счет того, что аппаразура с такими камерами позволяет проводить сортировку таких руд, которые раньше либр вообще не поддавались предварительному обогащению, либо сортировались с невысокими технологичесгси.лт показателями. Это дает зоз:-:с:т нссть вовлечь в переработку бед.чыс I трудяообогатимые руды, улучшить технологию последующего обогащения, повысить ее технико-экономические показатели. Повышение техникоэконол-с1ч-эсккх показателей обусловливается уве-пичением (в соответствии с достигаемой позьшенной точностью разделения) удаления пустой породы из массы руды, что резко снижает затраты на транспортировку, дробление и измельчение . При этом также увеличивается содержание полезного компонента в руде (с одновременным уменьшением объема), которая направляется на последующие стадии обогаидения, за счет чего достигается сокращение асходов на эти стадии обогащения. Формула изобретения Устройство для определения содерания М1-1кера.поз в руде, содержащее о крайней мере, одну рентгеновскую

..;;.;..,

--). .

ч . ,.. ..

трубку с коллиматором, -детектор рентгеновского излучения с люминесцентным экраном, по крайней мере, один фотоприемник люминесценции минералов средства для определения отношения сигналов фотоприемника и детектора, отличающее ся тем, что, с цепью повышения точности, выходное отверстие коллиматора выполнено в виде щели, а люминесцентный экран в виде параллельной ей полосы, на выходах детектора и фотоприемника установлены управляемые интеграторы, управляквдие входы которых соединены через ключ с выходом детектора рентгеновского излучения, а выходы - со средствами для опреде8

ления отношения .сигналов, причем между детектором и соответствующим интегратором установлен блок компенсации нестабильностей рентгеновского излучения, выполненный в виде вычитающего устройства, один из входов которого соединен с выходом детектора непосредственно, а другой - через коммутатор, соединенный с ключом интеграторов - с ячейкой памяти.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1,Справочник по обогащению руд. т. 2 М.,. Недра 1974, с. 56-57.

2.Патент Великобритании № 1244374 кл. G 01 N 21/52, опубл. 1972 (прототип).