Имитатор для контроля процессов сепарации алмазосодержащего сырья

Изобретение может быть использовано для контроля процессов обогащения и сепарации при обогащении алмазосодержащей руды. Имитатор алмаза для контроля процесса сепарации, включающий корпус, выполненный из материала, состоящего из связующего, весового и люминесцирующего компонентов с плотностью более 2.7 г/см ³ и эффективным атомным номером 5.5-6.5. В теле имитатора дополнительно расположен микрочип. Корпус выполнен из материала с диэлектрической проницаемостью (прозрачных для излучения радиочастотного диапазона). Техническим результатом предлагаемого изобретения является расширение имитируемых характеристик алмаза и повышение достоверности контроля за счет увеличения точности идентификации имитатора.

Изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых, а именно, к способам обогащения алмазосодержащей руды с использованием физических эффектов и может быть использовано для контроля процессов обогащения и сепарации.

Известен индикатор для контроля рентгенолюминесцентных сепараторов алмазов, содержащий магнитный и люминесцирующий компоненты. Причем магнитный компонент сосредоточен в ядре гранулы, а люминесцирующий компонент в виде люминофора с наполнителем локализованы в оболочке (А.с. СССР 874223 В03В 13/04, 1980 г.).

Для регистрации данных индикаторов устанавливают специальный датчик - катушку из провода, сквозь которую движется руда с введенными в нее индикаторами. Катушка подключена к регистрирующему устройству. Намагниченные индикаторы создают в катушке импульсы индукционного тока, которые и регистрируются. Недостатком данного индикатора является возможность контролировать только ограниченный класс процессов, а именно только процессы сепарации, в основу которых заложено свойство полезного компонента люминесцировать. Недостатком также является то, что магнитный компонент имитатора является намагниченным материалом, в результате чего данный индикатор прилипает к стальным и другим поверхностям на основе ферромагнитных веществ, а также слипается в комки с рядом типичных для кимберлитов, минералов, например, с магнетитом. В результате этого траектория движения этого индикатора отличается от естественной для потока руды. Кроме того, образцы магнетита, которые типичны для кимберлита, также создают импульсы индукционного тока, которые невозможно отличить от индикаторов, поэтому достоверность контроля недостаточна.

Известен индикатор для контроля сепарации алмазосодержащего сырья устройствами с использованием физических эффектов, выполненный из оптически прозрачного твердого материала на основе органических полимеров и имеющий весовой компонент с вторичным разделительным признаком, люминесцирующей и цветовой компоненты в поверхностном слое индикатора. (Индикатор для контроля процесса сепарации алмазосодержащего сырья - Патент РФ 2137556. - В07С 5/342, В03В 13/04, заявка 98114704/12 от 20.07.1998 г, опубл. 20.09.1999 г., Бюл. 26).

Недостатком является невысокая достоверность контроля процесса сепарации при использовании данного индикатора, который недостаточно точно имитирует характеристики алмаза. Например, невозможно контролировать сепараторы, работающие на основе прозрачности алмаза в рентгеновском диапазоне спектра. Данный имитатор непрозрачен для рентгеновского излучения. Используемые в аналоге оптически прозрачные твердые материалы на основе органических полимеров прозрачны в рентгеновском диапазоне, но имеют плотность 1.05-1.5 г/см³, что существенно меньше, чем средняя плотность руды (2.7 г/см³) и плотность алмаза (3.5 г/см ³). В результате резкого отличия в плотности образцы этого материала имеют траекторию движения, отличающуюся от траектории движения основного потока руды. Для того чтобы приблизить эффективную плотность индикатора к плотности алмаза, в него добавляют весовой компонент, плотность которого существенно больше, чем плотность алмаза, например, свинец, с плотностью 11.3 г/см³. Из простого расчета следует, что для получения индикатора на основе органического полимера с плотностью 3.5 г/см³ в него следует добавить около 30% свинца. Если свинец добавить в виде порошка, равномерно распределенного в полимере, то полученный композит будет непрозрачным как для оптического, так и для рентгеновского излучения. Поэтому свинец добавляют в виде гранулы, локализованной в центре индикатора, и получают непрозрачное для рентгеновского и оптического излучения ядро и прозрачную оболочку. Таким образом, данный индикатор частично непрозрачен для рентгеновского излучения, что ухудшает его возможности контроля устройств сепарации, работа которых основана на прозрачности алмазов для рентгеновского излучения.

Близким по технической сущности является имитатор для контроля процесса сепарации алмазосодержащего сырья, состоящий из твердого материала, представляющего собой механическую смесь связующего вещества, люминесцентно-весовой, магнитно-весовой и цветовой компонент, в качестве связующего содержащий оптически прозрачное вещество, а в качестве люминесцентно-весового компонента - натуральный алмазный порошок, при этом магнитно-весовая компонента прочно связана с поверхностным слоем материала индикатора (Патент РФ 2162747/ Индикатор для контроля процесса сепарации алмазосодержащего сырья, В03В 13/02, В07С 5/342 заявка 99110145/03 от 19.05.1999 г, опубл. 10.02.2001 г., Бюл. 4).

В данном имитаторе частично устранены критикуемые недостатки аналога, поскольку используемый при его создании порошок из натурального алмаза является алмазом и, соответственно, обладает такими характеристиками алмаза, как плотность 3.5 г/см ³ и атомный номер Z равный 6. Однако этот имитатор не решает поставленной задачи в полном объеме - обладать всеми свойствами натурального алмаза. Например, индикатор непрозрачен для рентгеновского излучения, поскольку магнитно-весовой компонент прочно связан с поверхностью данного индикатора. Как следует из названия, этот компонент обладает двумя свойствами: магнитными и весовыми. Последнее означает, что он играет роль утяжелителя, то есть, обладает высокой плотностью, по крайней мере, большей, чем плотность алмаза. Вещества с плотностью алмаза - алмаз и нитрид бора - не обладают магнитными свойствами, а вещества с большей плотностью непрозрачны в рентгеновском диапазоне. Кроме того, если данный компонент обладает магнитными свойствами, то имитатор не обладает свойствами диэлектрика (диэлектрической проницаемостью). Магнитно-весовой компонент на поверхности индикатора делает эту поверхность проводящей, что не позволяет контролировать процессы обогащения, например, на основе диэлектрической проницаемости.

К недостаткам критикуемого аналога можно также отнести его высокую стоимость, так как имитатор на основе натурального алмаза обладает стоимостью, превышающей стоимость порошка из натурального алмаза того же веса, поскольку необходимы дополнительные затраты на его изготовление, добавление красителя и связующего вещества (данный имитатор по своей сути является природным алмазом, которому дополнительно придана окраска и магнитные свойства). Потребность алмазодобывающей промышленности составляет 1-1.5 млн. индикаторов в год. При расходе натурального алмазного порошка на изготовление одного индикатора, который весит в среднем 1 карат, потребуется 1-1.5 млн. карат алмазов в год, т.е. 200-300 кг. Таким образом, имитатор на основе природного алмаза с оптически прозрачным связующим и магнитно-весовым компонентом на поверхности далеко не в полной мере обладает характеристиками алмазов и требует большого расхода ценного природного сырья.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является индикатор для контроля процесса сепарации алмазосодержащего сырья, содержащий твердый материал, представляющий собой смесь связующего вещества, прозрачного для рентгеновского излучения, весового компонента с плотностью более 2.7 г/см³ и эффективным атомным номером 5.5-6.5, люминесцирующего и окрашивающего компонентов, содержащий проводящее и прозрачное для рентгеновского излучения вещество, а в качестве весового компонента содержит вещества из элементов 2-ой группы системы Менделеева: фторид лития (LiF), оксид бериллия (ВеО), нитрид бора (BN), синтетический алмаз, карбид бора (ВС), нитрид углерода (CN) (Патент РФ 2269381 Имитатор алмаза для контроля процесса сепарации алмазосодержащего сырья, В03В 13/02, В07С 5/342, опубл. 10.02.2006).

По ряду физических характеристик данный имитатор является аналогом алмаза, однако он должен обладать дополнительным признаком, позволяющим аппаратуре индикаторного контроля по этому признаку автоматически регистрировать его прохождение через технологические устройства, распознавая, что обнаружен именно имитатор, а не реальный алмаз. В качестве вторичного отличительного признака - «магнитного компонента» в прототипе используются добавки, делающие материал проводящим. В качестве таких добавок используют проводящие или магнитные материалы.

Недостаток данного имитатора - использование в нем вторичного отличительного признака, который делает имитатор проводящим. Известно, что проводящие материалы непрозрачны для излучений радиочастотного диапазона, в то время как алмаз обладает высокой диэлектрической проницаемостью, поэтому прозрачен для излучений радиочастотного диапазона. По этому признаку данный имитатор отличается от истинных характеристик алмаза.

Использование намагниченности или проводимости не позволяет использовать все перечисленные выше индикаторы и имитаторы для контроля процессов обогащения или сепарации, например по их проводимости или диэлектрической проницаемости, делает невозможным контролировать, в частности процессы, на основе электростатической сепарации.

Кроме этого, к недостаткам таких имитаторов следует отнести их отрицательное влияние на технологические процессы сепарации. На алмазодобывающих фабриках имитаторами осуществляется текущий контроль аппаратуры и специальный контроль, который проводят периодически при испытаниях или для осуществления текущих настроек и проверок. Все эти имитаторы попадают в технологию, которая, как известно, осуществляется по замкнутому циклу. Имитаторы накапливаются в циркуляции и вызывают периодические срабатывания аппаратуры, в результате чего пустой материал отсекается в концентрат. Кондиция концентрата при этом ухудшается. Недостатком является также накопление в циркуляции таких индикаторов, причем введенных в технологический процесс в разное время и с разными целями, что не позволяет определить, когда именно обнаруженный имитатор попал в процесс и с какой целью он туда введен, что также снижает достоверность контроля. Таким образом, использование в качестве вторичного отличительного признака какого либо физического свойства снижает достоверность и ухудшает информативность контроля технологического процесса.

Техническим результатом данного изобретения является повышение точности идентификации имитатора, что обеспечивает расширение имитируемых характеристик алмаза и повышение достоверности контроля. Кроме того, возможность более точной настройки обогатительного оборудования приводит к повышению извлечения ценного компонента.

Указанный технический результат достигается тем, что имитатор алмаза для контроля процесса сепарации алмазосодержащего сырья содержит корпус из связующего, весового и люминесцирующего материалов с плотностью более 2.7 г/см³ и эффективным атомным номером 5.5-6.5, в который помещен микрочип. Корпус имитатора выполнен из диэлектрически проницаемого материала, прозрачного для излучения радиочастотного диапазона.

Новизной данного решения является расположенный в корпусе имитатора микрочип и выполнение корпуса имитатора из диэлектрически проницаемого материала, прозрачного для излучения радиочастотного диапазона.

Дополнительно расположенный в корпусе (теле) имитатора микрочип является одновременно приемником сигналов, устройством хранения информации и передатчиком сигналов, что, в совокупности признаков, позволяет добиваться повышения достоверности контроля за счет увеличения точности идентификации каждого конкретного имитатора.

Выполнением имитатора только из диэлектрических материалов, обеспечивается его диэлектрическая проницаемость, что также является характерным свойством алмаза. Кроме того, диэлектрическая проницаемость делает имитатор прозрачным для радиоизлучения, что обеспечивает возможность более точно его отслеживать и контролировать сигналы микрочипа.

Совокупность признаков данного технического решения не выявлена из патентной документации и научно-технической информации, что свидетельствует об изобретательском уровне заявляемого технического решения.

Пример конкретной реализации.

Имитатор изготавливают следующим образом. В качестве весового компонента используют порошок синтетического материала фторида лития, имеющий Z_эфф=6 и плотность 2.9 г/см³ . В качестве связующего вещества используют эпоксидную смолу. В связующее вещество добавляют порошок люминофора К-35, который обычно используется для придания имитаторам свойства люминесцировать с длительным компонентом послесвечения, соединяют с обезвоженным порошком LiF и тщательно перемешивают. Полученную массу помещают в форму, соответствующую требуемой форме имитатора, в каждую форму размещают микроэлектронный чип и помещают форму под пресс до отвердения. После отвердения заготовок при необходимости заготовку кратковременно помещают в краситель, например, на основе нитроэмали. После высыхания краски получают диэлектрически проницаемый имитатор нужного цвета, люминесцирующий и прозрачный для рентгеновского излучения с плотностью около 2.8 г/см³, состоящий из прозрачного для радиоизлучения материала, содержащий внутри электронный чип.

Поскольку имитатор изготовлен только из диэлектрических материалов, то он обладает высокой диэлектрической проницаемостью и по этому свойству имитирует алмаз. Кроме того, диэлектрическая проницаемость делает имитатор прозрачным для радиоизлучения.

Перед использованием для контроля в микрочип имитатора вводят следующие данные: идентификационный номер, дату ввода, информацию, какой именно из каскада сепараторов требуется проконтролировать, кто и с какой целью вводит данный имитатор и. т.д. Ввод информации в устройство памяти чипа осуществляют по радиоканалу посредством имеющегося в имитаторе приемника. Распознавание имитатора (вывод информации) также производят по радиоканалу, по сигналам, излучаемым имеющимся в имитаторе передатчиком.

При прохождении технологического процесса сепарации имитатор сообщает информацию о прохождении того или иного устройства технологического процесса, избирательно вызывая срабатывание только того устройства, информация о котором введена в память данного имитатора.

Получаемые имитаторы позволяют проводить контроль процессов обогащения и сепарации алмазосодержащей руды, в основе которых лежит ряд физических эффектов, таких, как разделение по плотности, разделение по уровню люминесценции, разделение по прозрачности в рентгеновском диапазоне, разделение по проводимости (диэлектрической проницаемости) с высокой достоверностью. Кроме того, данный имитатор не будет вызывать повторных срабатываний, или срабатываний других устройств при попадании имитатора в циркуляцию, если информация об этом в нем не записана.

После использования информация о данном конкретном испытании может быть удалена из памяти имитатора, а при повторном использовании введена новая.

Имитатор алмаза для контроля процесса сепарации алмазосодержащего сырья, содержащий корпус из материала, состоящего из связующего, весового и люминесцирующего компонентов с плотностью более 2,7 г/см³ и эффективным атомным номером 5,5-6,5, отличающийся тем, что внутри корпуса дополнительно расположен микрочип, а корпус имитатора выполнен из диэлектрически проницаемого материала, прозрачного для излучения радиочастотного диапазона.