RU2249490C1 - Люминесцентный сепаратор минералов и способ контроля работы сепаратора - Google Patents

Abstract

Предлагаемые изобретения относятся к обогащению полезных ископаемых, к обогащению дробленого минерального материала. Техническим результатом изобретений является улучшение селективности разделения исходного материала путем выбора эффективного критерия разделения и устранения влияния шумов тракта регистрации и нестабильности работы системы возбуждения, автоматическая настройка систем регистрации и возбуждения, сокращение количества используемых аппаратных средств и времени, необходимого для предпускового контроля, а также обеспечение автоматического предпускового и периодического контроля и увеличение его надежности. Для этого сепаратор содержит средства подачи и транспортировки исходного материала в зону обнаружения, источник возбуждающего излучения, фотоприемное устройство и средства обработки сигнала люминесценции, включающие соединенные шиной данных АЦП, блок оперативной памяти (ОЗУ), регистр порога разделения и микропроцессор. Дополнительно сепаратор снабжен регистром задержки и синхронизатором, первый выход которого соединен со входом запуска АЦП, второй выход соединен со входом ОЗУ, а третий - со входом записи микропроцессора. Входы чтения ОЗУ, регистра порога и регистра задержки соединены соответственно с первым, вторым и третьим выходами микропроцессора. Способ контроля работы сепаратора основан на периодическом использовании индикаторов в отсутствие сепарируемого материала для регистрации интенсивности их люминесценции. В качестве индикатора выбирают заполняющий объем сепаратора воздух, в качестве критерия разделения - нормированную автокорреляционную функцию (АКФ) сигнала люминесценции. При этом значения АКФ сигнала люминесценции нормируют путем деления на результат интегрирования квадрата регистрируемого сигнала люминесценции. Устанавливают порог разделения, равным порогу, задаваемому при работе в режиме сепарации. Величину параметра разделения выбирают таким образом, чтобы значение АКФ при выбранном значении параметра превышало порог. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

Предлагаемые изобретения относятся к области обогащения полезных ископаемых, а именно к установкам для обогащения дробленого минерального материала, использующим возникающую под воздействием возбуждающего излучения люминесценцию обогащаемых минералов для их обнаружения. Изобретения могут быть реализованы как в сепараторах на всех стадиях обогащения, так и в устройствах контроля продукции, например, алмазосодержащего сырья.

При люминесцентной сепарации используют свойство минералов генерировать излучение в оптической области спектра под воздействием возбуждающего излучения. При этом как интенсивность, так и кинетические характеристики люминесценции зависят от вида минерала.

Для повышения селективности извлечения обогащаемого минерала в известных способах люминесцентной сепарации в качестве критерия разделения используют различные соотношения кинетических характеристик сигнала люминесценции, регистрируемых как во время воздействия возбуждающего излучения, так и после него.

Например, в рентгенолюминесцентном сепараторе минералов, содержащем средства подачи исходного материала в зону обнаружения, источник возбуждающего излучения для облучения исходного материала, фотоприемное устройство (ФПУ) для регистрации сигнала люминесценции минерала как во время воздействия излучения на исходный материал, так и после его выхода из зоны облучения, детектор для определения факта нахождения люминесцирующего минерала в зоне облучения, устройство обработки регистрируемого сигнала люминесценции и исполнительный механизм для выделения обогащаемого минерала из исходного материала, источник возбуждающего излучения выполнен на основе рентгеновской трубки и предназначен для работы в непрерывном режиме. Зона обнаружения сформирована таким образом, что позволяет ФПУ регистрировать люминесценцию минерала во всей зоне. Устройство обработки включает усилители, ключи, конденсаторы, диоды, одновибратор, элементы ИЛИ и И, задатчик порога, компаратор, сумматор и элемент задержки сигнала управления исполнительным механизмом. Это устройство обеспечивает регистрацию максимальной интенсивности сигнала люминесценции минерала как во время воздействия излучения на исходный материал, так и после его выхода из зоны облучения, получение разности зарегистрированных сигналов, сравнение полученной величины с заданным порогом и выработку сигнала управления исполнительным механизмом по результатам сравнения. В качестве критерия разделения используют разность значений максимальной интенсивности сигнала люминесценции минерала во время воздействия возбуждающего излучения и после его прекращения [а.с. СССР 1556769, В 07 С 3/346, В 03 В 13/06, 1990].

В этом сепараторе обработка сигнала люминесценции производится в аналоговой форме, при этом учитывается кинетическая характеристика регистрируемых сигналов люминесценции. Однако в таком сепараторе очень трудно получить необходимую точность измерения интенсивностей люминесценции из-за большого динамического диапазона амплитуд измеряемых сигналов. Значительные погрешности в результаты измерения вносят также шумы тракта регистрации и нестабильность работы системы возбуждения. Вследствие этого в полезный продукт попадет не только обогащаемый минерал, но и сопутствующие минералы, начальные значения сигнала послесвечения люминесценции которых близки к обогащаемому или (в случае сепарации минералов в потоке) у которых суммарная регистрируемая интенсивность сравнима или больше, чем у обогащаемого минерала.

Наиболее близким аналогом предлагаемому люминесцентному сепаратору минералов является сепаратор, содержащий средства подачи и транспортировки исходного материала в зону обнаружения, источник возбуждающего излучения, средства регистрации сигнала люминесценции минерала, выполненные в виде, по крайней мере, одного фотоприемного устройства (ФПУ), средства обработки сигнала люминесценции, включающие аналого-цифровой преобразователь (АЦП), микропроцессор, блок оперативной памяти (ОЗУ), построенный по принципу FIFO, и регистр порога разделения, соединенные шиной данных, и исполнительный механизм [свидетельство РФ на полезную модель 12534, В 07 С 5/342, 2000]. Источник возбуждающего излучения выполнен на основе рентгеновской трубки с импульсным источником питания, который синхронизирован с АЦП и ОЗУ с помощью блока таймеров. Микропроцессор запрограммирован для выполнения следующих функций: задание порога разделения, задание моментов времени, в которые происходит АЦП-преобразование регистрируемого ФПУ сигнала люминесценции, обработка цифровых значений сигнала согласно критерию разделения, сравнение полученного значения критерия разделения с заданным порогом и выработка сигнала управления исполнительным механизмом. В качестве критерия разделения выбраны либо значения только длительной компоненты сигнала люминесценции, зарегистрированные в соответствующие моменты времени, либо значения заданного соотношения, например разности, значений его короткой и длительной компонент.

Преобразование аналогового сигнала на выходе ФПУ в цифровую форму позволяет не только сократить время обработки регистрируемого сигнала люминесценции и выработки сигнала управления, но и повысить селективность обнаружения обогащаемого минерала при выборе в качестве критерия разделения соотношения между значениями его короткой и длительной компонент. Однако в этом сепараторе не устраняется основной недостаток - недостаточная точность измерения сигнала люминесценции из-за влияния на результаты измерения шумов тракта регистрации и нестабильности работы системы возбуждения, что сказывается на селективности разделения минералов.

Известен способ контроля работы сепаратора минералов, включающий введение эталонного образца обогащаемого минерала или индикатора в зону обнаружения сепаратора, его облучение возбуждающим излучением, регистрацию интенсивности сигнала люминесценции, обработку этого сигнала согласно выбранному критерию разделения, выдачу команды на исполнительный механизм по результатам сравнения полученного значения критерия разделения с заданным порогом, подсчет числа обнаружений и сравнение этого числа с числом циклов облучения. Облучение индикатора производят импульсами рентгеновского излучения, а зону облучения совмещают с зоной обнаружения [свидетельство РФ на полезную модель 10120, В 03 В 13/06, 1999].

Такой способ удобен для наладки сепаратора, однако необходимость установки контрольного индикатора в рабочий объем на время контроля с последующим выводом его из рабочего объема перед пуском делает этот способ непригодным для автоматического предпускового и периодического контроля, что ограничивает возможность его применения. Отсутствие автоматического предпускового и периодического контроля не позволяет поддерживать стабильные технические характеристики сепаратора (извлечение, селективность).

Предлагаемые изобретения решают задачу улучшения селективности разделения исходного материала путем выбора эффективного критерия разделения и повышения точности измерения сигнала люминесценции за счет устранения влияния шумов тракта регистрации, погрешности измерения и нестабильности работы системы возбуждения. Выбранный критерий разделения позволяет также осуществлять автоматическую настройку систем регистрации и возбуждения за счет устранения влияния вариаций амплитуды сигнала люминесценции на измеряемое значение критерия разделения. Кроме того, предлагаемый способ контроля работы сепаратора позволяет сократить количество используемых аппаратных средств и время, необходимое для предпускового контроля, а также обеспечить автоматический предпусковой и периодический контроль и увеличить его надежность.

Поставленную задачу решает предлагаемый люминесцентный сепаратор минералов, содержащий средства подачи и транспортировки исходного материала в зону обнаружения, источник возбуждающего излучения, последовательно подключенные средства регистрации сигнала люминесценции минерала, выполненные в виде, по крайней мере, одного фотоприемного устройства, и средства обработки сигнала люминесценции, включающие соединенные шиной данных аналого-цифровой преобразователь (АЦП), блок оперативной памяти (ОЗУ), регистр порога разделения и микропроцессор для осуществления функций задания порога разделения, обработки цифровых значений сигнала люминесценции согласно критерию разделения, сравнения полученного значения критерия разделения с заданным порогом и выработки сигнала управления исполнительным механизмом, в который дополнительно введены регистр задержки и синхронизатор, первый выход которого соединен со входом запуска АЦП, второй выход соединен со входом ОЗУ, а третий - со входом записи микропроцессора, входы чтения ОЗУ, регистра порога и регистра задержки соединены соответственно с первым, вторым и третьим выходами микропроцессора, шина данных которого выполнена в виде шины данных средств обработки, к которой подключен выход регистра задержки, при этом микропроцессор снабжен возможностью задания параметра разделения в виде величины времени задержки и возможностью обработки цифровых значений сигнала люминесценции для получения значения его автокорреляционной функции в качестве критерия разделения путем создания смещенной на заданное время задержки копии сигнала люминесценции и перемножения этих сигналов с последующим дискретным суммированием результата перемножения.

В отличие от наиболее близкого аналога в предлагаемый сепаратор дополнительно введены регистр задержки и синхронизатор, первый выход которого соединен со входом запуска АЦП, второй выход соединен со входом ОЗУ, а третий - со входом записи микропроцессора, входы чтения ОЗУ, регистра порога и регистра задержки соединены соответственно с первым, вторым и третьим выходами микропроцессора, шина данных которого выполнена в виде шины данных средств обработки, к которой подключен выход регистра задержки, при этом микропроцессор снабжен возможностью задания параметра разделения в виде величины времени задержки и возможностью обработки цифровых значений сигнала люминесценции для получения значения его автокорреляционной функции в качестве критерия разделения путем создания смещенной на заданное время задержки копии сигнала люминесценции и перемножения этих сигналов с последующим дискретным суммированием результата перемножения.

В предлагаемом сепараторе микропроцессор может быть дополнительно снабжен возможностью осуществления нормирования полученного значения автокорреляционной функции сигнала люминесценции путем его деления на результат дискретного суммирования квадрата сигнала люминесценции.

Источник возбуждающего излучения может быть выполнен в виде источника рентгеновского излучения, предназначенного для работы в непрерывном режиме, а зона обнаружения сформирована таким образом, что позволяет регистрировать люминесценцию минерала и после его выхода из зоны облучения.

Источник возбуждающего излучения также может быть выполнен в виде импульсного источника рентгеновского излучения, при этом зоны облучения и обнаружения совпадают.

Кроме того, в этом сепараторе может быть обеспечена возможность регистрации люминесценции минерала со стороны, обращенной к источнику облучения, и/или с противоположной от источника облучения стороны.

Поставленную задачу также решает и предлагаемый способ контроля работы сепаратора, включающий облучение индикатора возбуждающим излучением при отсутствии в зоне обнаружения сепарируемого исходного материала, регистрацию интенсивности сигнала люминесценции индикатора, обработку этого сигнала согласно выбранному критерию разделения, выдачу команды на исполнительный механизм по результатам сравнения полученного значения критерия разделения с заданным порогом, подсчет числа обнаружений и сравнение этого числа с числом циклов облучения, в котором регистрируют интенсивность сигнала люминесценции воздуха, выбранного в качестве индикатора, выбирают в качестве критерия разделения нормированную автокорреляционную функцию сигнала люминесценции, которую получают интегрированием или дискретным суммированием произведения регистрируемого сигнала на этот же сигнал, но смещенный во времени на заданную величину параметра разделения, при этом значения автокорреляционной функции сигнала люминесценции нормируют путем деления на результат интегрирования квадрата регистрируемого сигнала люминесценции, устанавливают порог разделения, равным порогу, задаваемому при работе в режиме сепарации, а величину параметра разделения выбирают таким образом, чтобы значение автокорреляционной функции при выбранном значении параметра превышало порог.

В отличие от наиболее близкого аналога в предлагаемом способе регистрируют интенсивность сигнала люминесценции воздуха, выбранного в качестве индикатора, выбирают в качестве критерия разделения нормированную автокорреляционную функцию сигнала люминесценции, которую получают интегрированием или дискретным суммированием произведения регистрируемого сигнала на этот же сигнал, но смещенный во времени на заданную величину параметра разделения, при этом значения автокорреляционной функции сигнала люминесценции нормируют путем деления на результат интегрирования квадрата регистрируемого сигнала люминесценции, устанавливают порог разделения, равным порогу, задаваемому при работе в режиме сепарации, а величину параметра разделения выбирают таким образом, чтобы значение автокорреляционной функции при выбранном значении параметра превышало порог.

В предлагаемом способе облучение могут производить импульсами рентгеновского излучения.

Облучение также могут производить непрерывным потоком рентгеновского излучения, при этом регистрируемый сигнал люминесценции предварительно преобразуют в последовательность импульсов при помощи электрической модуляции.

Совокупность отличительных признаков и их взаимосвязь с ограничительными признаками в предлагаемых изобретениях обеспечивает возможность устранения влияния шумов тракта регистрации, погрешности измерения и нестабильности работы системы возбуждения на результат обработки регистрируемого сигнала люминесценции, и, в частности, возможность устранения влияния амплитуды сигнала люминесценции на измеряемое значение критерия разделения, что улучшает селективность разделения и обеспечивает повышение качества обогащенного продукта, а также позволяет осуществлять автоматическую настройку систем регистрации и возбуждения.

Предлагаемая в изобретениях совокупность отличительных и ограничительных признаков не описана в известной авторам литературе.

Предлагаемые технические решения имеют изобретательский уровень, поскольку в них использован новый критерий разделения, что не только обеспечивает решение поставленной задачи улучшения селективности разделения минералов, но и позволяет эффективно производить обогащение нескольких минералов, содержащихся в исходном материале, за счет возможности одновременной установки нескольких значений порога при использовании одного критерия разделения. Неочевидность предлагаемых решений подтверждается также отсутствием подобных решений в течение, по крайней мере, 20 лет, несмотря на актуальность решаемой задачи для горно-обогатительной промышленности.

На фиг.1 схематически представлен рентгенолюминесцентный сепаратор с импульсным источником излучения в качестве одного из вариантов сепаратора для реализации предлагаемых изобретений.

На фиг.2 представлен вариант функциональной схемы синхронизатора.

На фиг.3 приведены диаграммы:

а - импульсов возбуждения;

б - сигналов регистрации люминесценции воздуха (1) и обогащаемого минерала (2);

в - нормированных автокорреляционных функций воздуха (1) и обогащаемого минерала (2).

Представленный на фиг.1 сепаратор содержит источник 1 возбуждающего излучения, последовательно подключенные средства 2 регистрации сигнала люминесценции минерала, выполненные в виде, по крайней мере, одного фотоприемного устройства (ФПУ), средства 3 обработки сигнала люминесценции, управляющий выход которых соединен с исполнительным механизмом 4, и синхронизатор 5, выходы которого соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами средств 3 обработки сигнала люминесценции. Средства 3 обработки сигнала люминесценции содержат соединенные шиной 6 данных АЦП 7, блок 8 оперативной памяти (ОЗУ), регистр 9 порога разделения, регистр 10 задержки и микропроцессор (МП) 11. Первый вход средств 3 обработки служит входом Start запуска АЦП 7, второй его вход является входом Wr записи ОЗУ 8, а третий служит входом Wr записи МП 11. Входы Rd чтения ОЗУ 8, регистра 9 порога и регистра 10 задержки соединены соответственно с первым, вторым и третьим выходами МП 11, шина данных которого выполнена в виде шины 6 данных средств 3 обработки. МП 11 снабжен возможностью задания параметра разделения в виде величины времени задержки, возможностью обработки цифровых значений сигнала люминесценции для получения значения его автокорреляционной функции в качестве критерия разделения путем создания смещенной на заданное время задержки копии сигнала люминесценции и перемножения этих сигналов с последующим дискретным суммированием результата перемножения, возможностью осуществления нормирования полученного значения автокорреляционной функции сигнала люминесценции путем его деления на результат дискретного суммирования квадрата сигнала люминесценции, а также возможностью сравнения нормированного значения автокорреляционной функции с заданным порогом или порогами и выработки сигнала управления исполнительным механизмом 4 по результатам сравнения.

ОЗУ 8 построено по принципу FIFO (first input - first output), что обеспечивает осуществление выборки хранимых цифровых значений сигнала люминесценции в порядке поступления. Источник 1 излучения выполнен на основе рентгеновской трубки БХВ18Rе с высоковольтным импульсным источником питания, а ФПУ 2 - на основе ФЭУ-85. АЦП 7 может быть выполнен, например, на базе микросхемы AD7891AP-1 фирмы Analog Devices (США) [http://www.analog.com. АЦП: 8 каналов, 12 бит, 500 кГц AD7891AP-1]. Регистры 9 и 10 порога и задержки соответственно могут быть выполнены на базе микросхемы К155ИР13, а ОЗУ 8 - на базе микросхемы КР 537 РУ 8 [Г.И.Пухальский и др. Проектирование дискретных устройств на интегральных микросхемах. М.: Радио и связь. 1990].

Синхронизатор 5, представленный на фиг.2, содержит генератор (G) 12 периодических импульсов, ключ И (&) 13, схему (Del1) 14 задержки, формирователь (F1) 15 импульса, счетчик (Ст) 16 по модулю n+1, триггер (Тг) 17 цикла, схему (Del2) 18 задержки и формирователь (F2) 19 импульса. Генератор 12 может быть выполнен на микросхеме К1006ВИ1, ключ И 13 - на микросхеме К555ЛА3 (1/4), схемы 14 и 18 задержки и формирователи 15 и 19 - на ждущих мультивибраторах К555АГ3 (по 1/2 каждый элемент), счетчик 16 - на микросхемах К555ИЕ7 (число микросхем определяется значением n), триггер 17 - К555ТМ2 (1/2). Возможная реализация элементов синхронизатора 5 описана [Г.И.Пухальский и др. Проектирование дискретных устройств на интегральных микросхемах. М.: Радио и связь. 1990].

Предлагаемые изобретения могут быть реализованы, например, на базе серийно выпускаемых рентгенолюминесцентных сепараторов для разделения минералов в потоке исходного материала, предназначенных для обогащения алмазосодержащего сырья [Сепараторы люминесцентные ЛС-Д-4-03М ТУ 4276-041-00227703-99], с помощью средств сепаратора, представленного на фиг.1 и 2.

Сепаратор, представленный на фиг.1 и 2, работает следующим образом. Исходный материал, содержащий люминесцирующие минералы (на фиг.1 не отмечены), подается в зону обнаружения (средства подачи и транспортировки материала на фиг.1 не показаны), где подвергается воздействию импульсов (фиг.3а) рентгеновского излучения от источника 1. Возникающий при этом оптический сигнал люминесценции в энергетическом диапазоне 300-500 нм регистрируется ФПУ 2, преобразуется в электрический сигнал U(t) (фиг.3б2), длительность которого определяется временем затухания (временем жизни длительной компоненты) люминесценции, а форма - характеристиками люминесцирующего минерала (короткой и длительной компонентами). Характерными признаками, по которым осуществляется разделение - селекция, служат различия в форме и длительности сигнала люминесценции обогащаемого и сопутствующих минералов. Аналоговый сигнал U(t) с выхода ФПУ 2 поступает на сигнальный вход АЦП 7 и преобразуется в цифровую форму. Синхронизатор 5 обеспечивает временную последовательность выполнения операций при обработке сигнала с помощью средств 3.

Работа синхронизатора 5 (фиг.2) организована следующим образом. Генератор G 12 формирует периодическую последовательность импульсов с периодом t1. При логической 1 на выходе триггера Тг 17 ключ И 13 открыт и на первом выходе синхронизатора 5 появляется импульс, который поступает на вход Start запуска АЦП 7, а на втором его выходе образуется импульс, смещенный с помощью схемы Del1 14 задержки и формирователя F1 15 на время t_пр, равное или несколько превышающее время преобразования АЦП 7. Этот импульс поступает на вход Wr записи ОЗУ 8 FIFO. Счетчик Ст 16 считает число запусков АЦП 7. После достижения заданного числа n запусков импульс с выхода Ст 16 опрокидывает триггер Тг 17, ключ И 13 закрывается. Формирователь F2 19 с задержкой на схеме Del2 18 формирует импульс на выходе 3 синхронизатора 5, который поступает на вход Wr записи МП 11 и свидетельствует о завершение сбора данных о сигнале люминесценции - сигнал конца цикла. Этот же импульс возвращает триггер Тг 17 в состояние "разрешения" счета и процесс повторяется. Длительность задержки Del2 18 определяется временем накопления данных для последующего расчета - временем затухания длительной компоненты люминесценции - и должно превышать n·t1.

Поступающие на вход Wr записи ОЗУ 8 импульсы синхронизатора 5 последовательно заносят полученные с помощью АЦП 7 значения сигнала люминесценции в регистры ОЗУ 8. В результате в регистрах ОЗУ 8 формируется набор (массив) L из n последовательных цифровых значений сигнала люминесценции, отстоящих друг от друга во времени на интервал t1. Значения n и t1 выбираются таким образом, чтобы полученный массив L охватывал интервал времени n·t1, сравнимый со временем прохождения люминесцирующего минерала через зону обнаружения или с периодом следования облучающих импульсов источника 1. После n отсчетов значения сигнала люминесценции (n запусков АЦП 7) синхронизатор 5 с третьего выхода выдает сигнал конца цикла на вход Wr записи МП 11. По этому сигналу МП 11 выдает на третьем выходе сигнал Rd чтения регистра 10 задержки и считывает на шине 6 данных заранее заданное в регистре 10 значение Δt задержки (средства записи этого значения в регистр 10 для упрощения фиг.1 не показаны), выдает на втором выходе сигнал Rd чтения регистра 9 порога (средства записи этого значения в регистр 9 для упрощения фиг.1 не показаны) и считывает на шине 6 данных заранее заданные в регистре 9 пороги разделения, выдает на первом выходе последовательно n сигналов Rd чтения ОЗУ 8 и считывает на шине 6 данных массив L из n значений сигнала (фиг.3б2) люминесценции.

Далее МП 11 определяет безразмерный параметр разделения k=Δt/t1, определяет значение Sk автокорреляционной функции сигнала люминесценции при заданном значении k и нормирует его, выполняя последовательность операций по обработке данных массива L в соответствии с формулами (1), (2) и (3)

где L(i) - значение сигнала при i-ом преобразовании, т.е в относительный момент времени i·t1.

Результат SN нормирования значения автокорреляционной функции сравнивается в МП 11 с заданными порогами, поступившими из регистра 9 по сигналу на вход Rd чтения. Если значение SN превышает нижний Р1, но не превышает верхний Р2 пороги, МП 11 выдает с управляющего выхода на исполнительный механизм 4 сигнал отделения обогащаемого минерала. Далее процесс повторяется.

МП 11 производит обработку массива L собранных данных предыдущего цикла в то время, когда АЦП 7 и ОЗУ 8 осуществляют сбор данных текущего цикла. Этот временной сдвиг учитывается при установке транспортной задержки - интервала времени, необходимого для перемещения в сепараторе люминесцирующего минерала от зоны обнаружения до зоны разделения. Таким образом осуществляется рабочий режим сепаратора.

Осуществление предлагаемого способа контроля работы сепаратора можно продемонстрировать на примере работы люминесцентного сепаратора минералов (фиг.1) в режиме контроля. В этом режиме работы сепаратора (фиг.1 и 2) исходный сепарируемый материал в зону обнаружения не подают. Участок зоны обнаружения облучают возбуждающим излучением источника 1, регистрируют интенсивность сигнала люминесценции воздуха с помощью ФПУ 2 и преобразуют в электрический сигнал u_В(t), (фиг.3б1). Аналоговый сигнал u_В(t) с выхода ФПУ 2 поступает на сигнальный вход АЦП 7 и преобразуется в цифровую форму. Синхронизатор 5 обеспечивает временную последовательность выполнения операций при обработке сигнала с помощью средств 3. Выбирают в качестве критерия разделения нормированную автокорреляционную функцию SN_В (фиг.3в1) сигнала Uв(t) люминесценции воздуха. Для этого при помощи МП 11 получают значения автокорреляционной функции Sk_В сигнала U_В(t) люминесценции воздуха в функции параметра k_В=Δt/t1 разделения дискретным суммированием произведений регистрируемого сигнала на этот же сигнал, но смещенный во времени на заданную величину k_В параметра разделения согласно формуле (1), определяют значение автокорреляционной функции So_В при k_В=0 согласно формуле (2) и нормируют значения автокорреляционной функции Sk_В путем деления на результат Sо_В дискретного суммирования квадрата регистрируемого сигнала U_в(t) люминесценции воздуха согласно формуле (3). Устанавливают те же значения порогов Р1 и Р2 разделения, что и в рабочем режиме сепаратора. Задают с помощью регистра 10 задержки значение параметра k_В разделения меньше значения параметра k_p разделения, которое задают для рабочего режима сепаратора (k_В<k_p), и сравнивают с помощью МП 11 полученное значение SN_в критерия разделения с заданными с помощью регистра 9 порогами Р1 и Р2. Если значение SN_в превышает нижний Р1, но не превышает верхний Р2 пороги (фиг.3в1), считают, что контролируемые параметры сепаратора соответствуют рабочим, и МП 11 с управляющего выхода выдает на исполнительный механизм 4 сигнал отделения обогащаемого минерала. Если значение SN_В не укладывается в диапазон, задаваемый нижним Р1 и верхним Р2 порогами, считают, что контролируемые параметры сепаратора не соответствуют рабочим, и МП 11 выдает на индикаторную панель сигнал “АВАРИЯ” (связь для упрощения на фиг.1 не показана).

В предлагаемом способе контроля в качестве индикатора используют находящийся в зоне облучения воздух, что обеспечивает реализацию режима контроля сепаратора с импульсным источником 1 возбуждения с помощью тех же аппаратных средств, которые используют для реализации его рабочего режима. Реализация режима контроля сепаратора с непрерывным источником 1 возбуждения требует модуляции регистрируемого сигнала U_В(t) люминесценции воздуха, что можно осуществить за счет увеличения (только на время контроля работы сепаратора) времени задержки устройства Del2 18 в синхронизаторе 5 до величины, значительно (на один - два порядка) превышающей время накопления данных n·t1.

Таким образом, предлагаемые люминесцентный сепаратор минералов и способ контроля работы сепаратора обеспечивают улучшение селективности разделения исходного материала. Выбранный критерий разделения - автокорреляционная функция сигнала люминесценции - обеспечивает устранение влияния шумов тракта регистрации, погрешности измерения и нестабильности работы системы возбуждения при принятии решения о разделении минералов или о качестве работы сепаратора, что повышает точность и достоверность результатов. Инвариантность нормированной автокорреляционной функции по отношению к изменяющейся интенсивности люминесценции позволяет осуществлять еще и автоматическую настройку систем регистрации и возбуждения. Использование такого критерия разделения при обогащении позволяет не только повысить качество обогащенного продукта, но и эффективно производить обогащение нескольких минералов, содержащихся в исходном материале. Кроме того, предлагаемый способ контроля работы сепаратора позволяет сократить количество используемых аппаратных средств, организовать автоматический предпусковой и периодический контроль путем переключения режимов работы сепаратора, а также увеличить достоверность контроля.

Claims (8)

1. Люминесцентный сепаратор минералов, содержащий средства подачи и транспортировки исходного материала в зону обнаружения, источник возбуждающего излучения, последовательно подключенные средства регистрации сигнала люминесценции минерала, выполненные в виде, по крайней мере, одного фотоприемного устройства, и средства обработки сигнала люминесценции, включающие соединенные шиной данных аналого-цифровой преобразователь (АЦП), блок оперативной памяти (ОЗУ), регистр порога разделения и микропроцессор для осуществления функций задания порога разделения, обработки цифровых значений сигнала люминесценции согласно критерию разделения, сравнения полученного значения критерия разделения с заданным порогом и выработки сигнала управления исполнительным механизмом, отличающийся тем, что в сепаратор дополнительно введены регистр задержки и синхронизатор, первый выход которого соединен с входом запуска АЦП, второй выход соединен с входом ОЗУ, а третий - с входом записи микропроцессора, входы чтения ОЗУ, регистра порога и регистра задержки соединены соответственно с первым, вторым и третьим выходами микропроцессора, шина данных которого выполнена в виде шины данных средств обработки, к которой подключен выход регистра задержки, при этом микропроцессор снабжен возможностью задания параметра разделения в виде величины времени задержки и возможностью обработки цифровых значений сигнала люминесценции для получения значения его автокорреляционной функции в качестве критерия разделения путем создания смещенной на заданное время задержки копии сигнала люминесценции и перемножения этих сигналов с последующим дискретным суммированием результата перемножения.

2. Сепаратор по п.1, отличающийся тем, что микропроцессор дополнительно снабжен возможностью осуществления нормирования полученного значения автокорреляционной функции сигнала люминесценции путем его деления на результат дискретного суммирования квадрата сигнала люминесценции.

3. Сепаратор по п.1, отличающийся тем, что источник возбуждающего излучения выполнен в виде источника рентгеновского излучения, предназначенного для работы в непрерывном режиме, а зона обнаружения сформирована таким образом, что позволяет регистрировать люминесценцию минерала и после его выхода из зоны облучения.

4. Сепаратор по п.1, отличающийся тем, что источник возбуждающего излучения выполнен в виде импульсного источника рентгеновского излучения, при этом зоны облучения и обнаружения совпадают.

5. Сепаратор по п.1, отличающийся тем, что в сепараторе обеспечена возможность регистрации люминесценции минерала со стороны, обращенной к источнику облучения, и/или с противоположной от источника облучения стороны.

6. Способ контроля работы сепаратора, включающий облучение индикатора возбуждающим излучением при отсутствии в зоне обнаружения сепарируемого исходного материала, регистрацию интенсивности сигнала люминесценции индикатора, обработку этого сигнала согласно выбранному критерию разделения, выдачу команды на исполнительный механизм по результатам сравнения полученного значения критерия разделения с заданным порогом, подсчет числа обнаружений и сравнение этого числа с числом циклов облучения, отличающийся тем, что регистрируют интенсивность сигнала люминесценции воздуха, выбранного в качестве индикатора, выбирают в качестве критерия разделения нормированную автокорреляционную функцию сигнала люминесценции, которую получают интегрированием или дискретным суммированием произведения регистрируемого сигнала на этот же сигнал, но смещенный во времени на заданную величину параметра разделения, при этом значения автокорреляционной функции сигнала люминесценции нормируют путем деления на результат интегрирования квадрата регистрируемого сигнала люминесценции, устанавливают порог разделения равным порогу, задаваемому при работе в режиме сепарации, а величину параметра разделения выбирают таким образом, чтобы значение автокорреляционной функции при выбранном значении параметра превышало порог.

7. Способ по п.6, отличающийся тем, что облучение производят импульсами рентгеновского излучения.

8. Способ по п.6, отличающийся тем, что облучение производят непрерывным потоком рентгеновского излучения, при этом регистрируемый сигнал люминесценции предварительно преобразуют в последовательность импульсов при помощи электрической модуляции.

Images