Способ сепарации алмазосодержащего материала и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых, конкретнее к способам радиометрической сепарации руд, и может быть использовано для сепарации алмазосодержащих материалов, содержащих люминесцирующие минералы. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности сепарации за счет повышения извлечения полезного минерала при любой частоте их следования через зону облучения и регистрации и уменьшения выхода сопутствующих минералов в концентрат путем формирования регистрирующего и управляющего сигналов на отделение полезного минерала в зависимости от длительности сигналов люминесценции минералов одновременно перемещающихся через зону облучения и регистрации. Для этого способ сепарации алмазосодержащего материала включает подачу материала с постоянной скоростью в зону облучения и регистрации постоянной ширины, облучение материала проникающим излучением, регистрацию текущей амплитуды сигнала люминесценции минерала, задание пороговой амплитуды сигнала люминесценции полезного минерала, сравнение текущей амплитуды сигнала люминесценции минерала с заданной пороговой амплитудой, формирование сигнала отсечки полезного минерала при превышении текущей амплитуды сигнала люминесценции минерала заданной пороговой амплитуды сигнала люминесценции полезного минерала и отделение люминесцирующего минерала по результату сравнения. При этом в способе регистрируют текущую амплитуду сигнала люминесценции минерала и сравнивают текущую амплитуду сигнала люминесценции минерала с заданной пороговой амплитудой сигнала люминесценции полезного минерала непрерывно в течение времени прохождения люминесцирующим минералом зоны облучения и регистрации, формируют сигнал отсечки и отделяют полезный люминесцирующий минерал по результату сравнения в течение времени, выбираемого пропорционально времени прохождения люминесцирующим минералом зоны облучения и регистрации. Для этого устройство для сепарации алмазосодержащего материала содержит бункер, транспортирующий механизм, источник проникающего излучения, блок регистрации текущей амплитуды сигнала люминесценции минерала выходом соединенный с первым входом блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом задатчика пороговой амплитуды сигнала люминесценции полезного минерала, а выход соединен с блоком формирования и выработки команд, выход которого соединен с исполнительным механизмом, при этом блок формирования и выработки команд содержит генератор импульсов выходом соединенный со вторым входом регистра сдвига, первый вход которого является входом блока формирования и выработки команд. При этом в устройстве блок формирования и выработки команд дополнительно содержит второй генератор импульсов выходом соединенный с вторым входом счетчика, первый вход которого соединен с выходом регистра сдвига, а выход, являющийся выходом блока формирования и выработки команд, соединен с третьим входом счетчика. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых, конкретнее к способам радиометрической сепарации руд, и может быть использовано для сепарации алмазосодержащих материалов, содержащих люминесцирующие минералы.

Известен способ сепарации минералов, включающий подачу минералов в зону возбуждающего излучения с постоянной скоростью, облучение минералов проникающим излучением, регистрацию текущей амплитуды сигнала люминесценции минерала, задание пороговой амплитуды сигнала люминесценции полезного минерала, сравнение текущей амплитуды сигнала люминесценции минерала с заданным пороговым значением амплитуды, отделение люминесцирующего минерала по результату сравнения сформированным сигналом постоянной длительности (патент РФ №2066244, МПК⁶ В 07 С 5/342, 1996, БИ №25).

Известно устройство для сепарации минералов, содержащее бункер, транспортирующий механизм, источник проникающего излучения, блок регистрации текущей амплитуды сигнала люминесценции минерала, выходом соединенный с первым входом блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом задатчика пороговой амплитуды сигнала люминесценции полезного минерала, а выход соединен с блоком выработки команд, выходом подключенного к исполнительному механизму (патент РФ №2066244, МПК⁶ В 07 С 5/342, 1996, БИ №25).

Недостатком известных способа и устройства является невысокая эффективность сепарации, обусловленная пропусками люминесцирующих минералов из-за отсутствия технологических приемов и средств, обеспечивающих регистрацию сигнала люминесценции от каждого люминесцирующего минерала при повышенной частоте их следования через зону облучения и регистрации, а также отделение каждого люминесцирующего полезного минерала.

Известен способ сепарации минерального сырья, включающий подачу материала с постоянной скоростью в зону облучения и регистрации постоянной ширины, облучение материала проникающим излучением, регистрацию текущей амплитуды сигнала люминесценции минерала, задание пороговой амплитуды сигнала люминесценции полезного минерала, сравнение текущей амплитуды сигнала люминесценции минерала в момент входа люминесцирующего минерала в зону возбуждающего излучения и выхода его из этой зоны с заданным пороговым значением амплитуды, формирование в момент входа люминесцирующего минерала в зону облучения и регистрации сигнала управления на отсечку полезного минерала постоянной длительности, определяемой в зависимости от максимальной крупности полезного минерала и "разброса" скорости его перемещения через зону облучения и регистрации, отделение полезного люминесцирующего минерала по результату сравнения сформированным сигналом постоянной длительности (патент РФ №2101101, МПК⁶ В 07 С 5/342, 1998, БИ №1, прототип).

Известно устройство для сепарации минерального сырья, содержащее бункер, транспортирующий механизм, источник проникающего излучения, блок регистрации текущей амплитуды сигнала люминесценции минерала, выходом соединенный с третьим входом блока сравнения и входом блока определения пространственного расположения минералов, выход которого соединен с блоком стробирования, выход которого соединен с вторым входом блока сравнения, первый вход которого соединен с выходом задатчика пороговой амплитуды сигнала люминесценции полезного минерала, а выход соединен с блоком формирования и выработки команд, выходом подключенного к исполнительному механизму (патент РФ №2101101, МПК⁶ В 07 С 5/342, 1998, БИ №1, прототип).

Однако известные способ и устройство частично устраняют недостатки, указанные при критике аналога, т.е. присутствуют технологические приемы и средства, обеспечивающие регистрацию переднего фронта амплитуды сигнала люминесценции в момент входа люминесцирующего минерала в зону облучения и регистрации, а при выходе люминесцирующего минерала из зоны облучения и регистрации регистрацию заднего фронта амплитуды сигнала люминесценции.

Однако при высоком содержании люминесцирующих минералов в питании сепаратора и фиксированной производительности возрастает частота их следования и время между сигналами от люминесцирующих минералов сокращается. При дальнейшем повышении частоты следования сигналы от люминесцирующих минералов "сливаются" настолько, что исчезают моменты входа минерала в зону возбуждения и регистрации и выхода его из этой зоны, и сигналы начинают восприниматься как один сигнал от люминесцирующего минерала, увеличенного размера. Таким образом, если частота следования минералов превысит критическое значение, то между сигналами люминесценции исчезнут "разрывы" и исчезнет возможность определять моменты входа и выхода люминесцирующих минералов в зону облучения и регистрации. А так как сигналы от ярколюминесцирующих минералов, вызывающих перегрузку усилителя тракта регистрации, равны напряжению источника питания усилителя, то при их "слиянии" на выходе усилителя будет присутствовать сигнал, амплитуда которого равна напряжению источника питания, а длительность равна сумме длительностей от сигналов люминесценции, вызвавших перегрузку усилителя. Обычно в питании сепаратора присутствуют минералы разной крупности, и определить, сколько люминесцирующих минералов прошло через зону облучения и регистрации, не представляется возможным. Учитывая, что устройство по прототипу формирует сигналы управления на отсечку полезного минерала исполнительным механизмом постоянной длительности только при обнаружении момента входа люминесцирующего минерала в зону облучения и регистрации, то обнаружены и отсечены будут только первый и те люминесцирующие минералы, сигналы от которых имеют явно выраженные моменты входа минерала в зону возбуждения и регистрации. При этом все остальные люминесцирующие минералы, вызвавшие перегрузку усилителя тракта регистрации, но прошедшие через зону облучения и регистрации так близко друг от друга, что на сигнале отсутствуют "провалы", свидетельствующие о моментах входа и выхода, будут утеряны, т.е. уйдут в хвосты.

Увеличенный выход концентрата обусловлен тем, что управляющий сигнал на отделение полезного минерала имеет фиксированную длительность, необходимую для отделения полезного минерала максимального размера с учетом возможного разброса скорости его перемещения через зону облучения и регистрации. При отделении полезного минерала минимального размера за счет увеличенной длительности отсечки одновременно отсекаются зерна сопутствующих минералов, что и увеличивает выход концентрата.

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности сепарации за счет повышения извлечения полезного минерала при любой частоте их следования через зону облучения и регистрации и уменьшения выхода сопутствующих минералов в концентрат путем формирования регистрирующего и управляющего сигналов на отделение полезного минерала в зависимости от длительности сигналов люминесценции минералов одновременно перемещающихся через зону облучения и регистрации.

Технический результат достигается способом сепарации алмазосодержащего материала, включающем подачу материала с постоянной скоростью в зону облучения и регистрации постоянной ширины, облучение материала проникающим излучением, регистрацию текущей амплитуды сигнала люминесценции минерала, задание пороговой амплитуды сигнала люминесценции полезного минерала, сравнение текущей амплитуды сигнала люминесценции минерала с заданной пороговой амплитудой, формирование сигнала отсечки полезного минерала при превышении текущей амплитуды сигнала люминесценции минерала заданной пороговой амплитуды сигнала люминесценции полезного минерала и отделение люминесцирующего минерала по результату сравнения, в котором регистрацию текущей амплитуды сигнала люминесценции минерала и сравнение текущей амплитуды сигнала люминесценции минерала с заданной пороговой амплитудой сигнала люминесценции полезного минерала осуществляют непрерывно в течение времени прохождения люминесцирующим минералом зоны облучения и регистрации, формируют сигнал отсечки и отделяют полезный люминесцирующий минерал по результату сравнения в течение времени, выбираемого пропорционально времени прохождения люминесцирующим минералом зоны облучения и регистрации.

Технический результат достигается устройством для сепарации алмазосодержащего материала, содержащим бункер, транспортирующий механизм, источник проникающего излучения, блок регистрации текущей амплитуды сигнала люминесценции минерала, выходом соединенный с первым входом блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом задатчика пороговой амплитуды сигнала люминесценции полезного минерала, а выход соединен с входом блока формирования и выработки команд, выход которого соединен с исполнительным механизмом, при этом блок формирования и выработки команд содержит генератор импульсов, выходом соединенный со вторым входом регистра сдвига, первый вход которого является входом блока формирования и выработки команд, который дополнительно содержит второй генератор импульсов, выходом соединенный со вторым входом счетчика, первый вход которого соединен с выходом регистра сдвига, а выход, являющийся выходом блока формирования и выработки команд, соединен с третьим входом счетчика.

Способ заключается в следующем.

Алмазосодержащий материал, содержащий люминесцирующие минералы размером d (мм), с постоянной скоростью V (м/с) подают в зону облучения и регистрации постоянной ширины L (мм).

Под действием рентгеновского излучения минерал начинает люминесцировать в момент входа в зону облучения и регистрации, в течение времени прохождения зоны облучения и регистрации и при выходе из зоны облучения и регистрации. В течение всего этого промежутка времени непрерывно регистрируется текущая амплитуда сигнала люминесценции минерала.

Величина амплитуды сигнала люминесценции полезного минерала определяется напряжением источника опорного напряжения, которое устанавливается пропорционально интенсивности источника проникающего излучения. Длительность сигнала люминесценции полезного минерала, пересекающего зону облучения и регистрации, определяется временем его нахождения в этой зоне, которое определяется формулой:

t = (L + 2 d)V.

Длительность сигнала отсечки (время отсечки) люминесцирующего полезного минерала определяются временем нахождения люминесцирующего минерала в зоне облучения и регистрации. Из этого следует, что при постоянной ширине зоны облучения и регистрации и постоянной скорости перемещения минерала длительность сигнала люминесценции минерала, длительность сигнала отсечки (время отсечки) пропорциональны его размеру.

Если частота следования люминесцирующих минералов окажется такой высокой, что второй и последующий люминесцирующие минералы начнут поступать в зону облучения и регистрации в тот момент, когда предыдущий люминесцирующий минерал еще не вышел из зоны облучения и регистрации, то в этом случае сигнал от люминесцирующих минералов будет регистрироваться как суммарный сигнал от нескольких люминесцирующих минералов, одновременно оказавшихся в зоне облучения и регистрации, т.е. пропорционально суммарному размеру этих минералов. Таким образом, осуществляя регистрацию текущей амплитуды сигнала люминесценции от одного или нескольких люминесцирующих полезных минералов непрерывно в течение времени прохождения ими зоны облучения и регистрации, достигается эффективное обнаружение полезного минерала любого размера как слаболюминесцирующего, так и ярколюминесцирующего.

Формирование сигнала на отсечку и на отделение полезного минерала в зависимости от времени прохождения люминесцирующим минералом зоны облучения и регистрации, т.е. пропорционально времени прохождения люминесцирующим минералом зоны облучения и регистрации, которое соответствует длительности сигнала люминесценции (последняя пропорциональна размеру одного минерала или суммарному размеру одновременно поступивших в зону облучения и регистрации люминесцирующих минералов) позволяет уменьшить выход в концентрат сопутствующих минералов при высокой частоте их следования через зону облучения и регистрации.

Устройство, представленное на чертеже, содержит бункер 1, транспортирующий механизм 2, предназначенный для перемещения с постоянной скоростью алмазосодержащего материала через зону облучения и регистрации постоянной ширины, источник 3 проникающего излучения, блок 4 регистрации текущей амплитуды сигнала люминесценции минерала, блок 5 сравнения, задатчик 6 пороговой амплитуды сигнала люминесценции полезного минерала, блок 7 формирования и выработки команд на отсечку полезного минерала, исполнительный механизм 8. При этом выход блока 4 регистрации соединен с вторым входом блока 5 сравнения, первый вход которого соединен с выходом задатчика 6 пороговой амплитуды. Выход блока 5 сравнения соединен с входом блока 7 формирования и выработки команд, выход которого соединен с исполнительным механизмом 8.

Блок 4 регистрации текущей амплитуды сигнала люминесценции минерала содержит соединенные последовательно фотоэлектронный умножитель (ФЭУ-85) и операционный усилитель (140-й серии), выход которого является выходом блока 4.

Блок 5 сравнения содержит операционный усилитель (140-й серии) и предназначен для сравнения текущей амплитуды сигнала люминесценции минерала с заданной пороговой амплитудой сигнала люминесценции полезного минерала.

Задатчик 6 пороговой амплитуды сигнала люминесценции полезного минерала содержит источник опорного напряжения, напряжение которого устанавливают пропорционально интенсивности источника проникающего излучения.

Блок 7 формирования и выработки команд предназначен для формирования длительности сигнала отсечки полезного минерала и выдачи команды на исполнительный механизм 8 (электромеханический отсекатель) на отсечку полезного минерала, содержит регистр 9 сдвига, счетчик 10 и два генератора импульсов 11 и 12. При этом первый "информационный" вход регистра 9 сдвига, являющийся входом блока 7 формирования и выработки команд, соединен с выходом блока 5 сравнения. Второй "синхровход" регистра 9 сдвига соединен с выходом первого генератора импульсов 11, а выход соединен с первым входом "установки в ноль" счетчика 10, второй "счетный" вход которого соединен с выходом второго генератора импульсов 12, а выход, являющийся выходом блока 7 формирования и выработки команд, соединен с третьим входом "разрешения счета" счетчика 10 и с исполнительным механизмом 8.

Устройство работает следующим образом.

При входе материала в зону облучения и регистрации, он попадает в поток проникающего излучения источника 3 и люминесцирующие минералы начинают люминесцировать. Блок 4 регистрации непрерывно в течение времени прохождения люминесцирующим минералом зоны облучения и регистрации регистрирует и выдает текущую амплитуду сигнала люминесценции минерала на второй вход блока 5 сравнения, на первый вход которого поступает сигнал с выхода задатчика 6 пороговой амплитуды сигнала люминесценции полезного минерала, пропорциональный интенсивности проникающего излучения источника 3. Блок 5 сравнения непрерывно в течение времени прохождения люминесцирующим минералом зоны облучения и регистрации сравнивает текущую амплитуду сигнала люминесценции минерала с заданной пороговой амплитудой задатчика 6. При превышении амплитуда сигнала люминесценции минерала заданной пороговой амплитуды блок 5 сравнения выдает на первый "информационный" вход регистра 9 сдвига (вход блока 7 формирования и выработки команд) сигнал логической "единицы", длительность которого определяется временем прохождения люминесцирующим минералом зоны облучения и регистрации. На второй "синхровход" регистра 9 сдвига поступает сигнал с первого генератора импульсов 11, по которому сигнал логической "единицы" с блока 5 сравнения записывается в первый разряд регистра 9 сдвига. С каждым импульсом первого генератора 11 сигнал логической "единицы" поочередно проходит все разряды и поступает на выход регистра 9 сдвига. Сигнал логической "единицы", длительность которого определяется временем прохождения люминесцирующим минералом зоны облучения и регистрации, с выхода регистра 9 сдвига поступает на первый вход "установки в ноль" счетчика 10 и устанавливает его в "ноль" в момент прихода люминесцирующего минерала в зону отсечки. С выхода счетчика 10 (выход блока 7 формирования и выработки команд) сигнал нулевого уровня поступает на третий вход счетчика 10, снимает "запрет счета", приводит и удерживает исполнительный механизм 8 в состоянии отсечки люминесцирующего минерала в течение времени, равного времени прохождения люминесцирующим минералом зоны облучения и регистрации. По окончании сигнала логической "единицы" на выходе регистра 9 сдвига появляется сигнал логического "нуля", который поступает на первый вход "установки в ноль" счетчика 10. Счетчик 10 начинает считать импульсы второго генератора 12, поступающие на его второй вход. По истечении времени, необходимого на отсечку люминесцирующего минерала минимальной крупности, определяемого в зависимости от ширины зоны облучения и регистрации, скорости перемещения материала и времени установки исполнительного механизма 8 в состояние отсечки, на выходе счетчика 10 появляется сигнал логической "единицы", который поступает на третий вход "разрешения счета" счетчика 10, запрещает счет и приводит исполнительный механизм 8 в исходное состояние - люминесцирующий минерал отсечен в концентрат и цикл отсечки завершен.

Таким образом, при использовании предлагаемых способа и устройства для сепарации алмазосодержащего материала, содержащего люминесцирующие минералы различной крупности и с различными люминесцентными характеристиками, повышается эффективность сепарации (увеличивается извлечение полезного минерала и уменьшается выход сопутствующих минералов в концентрат) за счет согласования времени регистрации текущей амплитуды сигнала люминесценции полезного минерала с временем прохождения люминесцирующим минералом зоны облучения и регистрации, установления времени формирования длительности отсечки в зависимости от времени прохождения люминесцирующим минералом зоны облучения и регистрации, которое характеризует его размер.

Формула изобретения

1. Способ сепарации алмазосодержащего материала, включающий подачу материала с постоянной скоростью в зону облучения и регистрации постоянной ширины, облучение материала проникающим излучением, регистрацию текущей амплитуды сигнала люминесценции минерала, задание пороговой амплитуды сигнала люминесценции полезного минерала, сравнение текущей амплитуды сигнала люминесценции минерала с заданной пороговой амплитудой, формирование сигнала отсечки полезного минерала при превышении текущей амплитуды сигнала люминесценции минерала заданной пороговой амплитуды сигнала люминесценции полезного минерала и отделение люминесцирующего минерала по результату сравнения, отличающийся тем, что регистрируют текущую амплитуду сигнала люминесценции минерала и сравнивают текущую амплитуду сигнала люминесценции минерала с заданной пороговой амплитудой сигнала люминесценции полезного минерала непрерывно в течение времени прохождения люминесцирующим минералом зоны облучения и регистрации, формируют сигнал отсечки и отделяют полезный люминесцирующий минерал по результату сравнения в течение времени, выбираемом пропорционально времени прохождения люминесцирующим минералом зоны облучения и регистрации.

2. Устройство для сепарации алмазосодержащего материала, содержащее бункер, транспортирующий механизм, источник проникающего излучения, блок регистрации текущей амплитуды сигнала люминесценции минерала, выходом соединенный с первым входом блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом задатчика пороговой амплитуды сигнала люминесценции полезного минерала, а выход соединен с блоком формирования и выработки команд, выход которого соединен с исполнительным механизмом, при этом блок формирования и выработки команд содержит генератор импульсов, выходом соединенный со вторым входом регистра сдвига, первый вход которого является входом блока формирования и выработки команд, отличающееся тем, что блок формирования и выработки команд дополнительно содержит второй генератор импульсов, выходом соединенный с вторым входом счетчика, первый вход которого соединен с выходом регистра сдвига, а выход, являющийся выходом блока формирования и выработки команд, соединен с третьим входом счетчика.

РИСУНКИ

Рисунок 1