RU2353439C2 - Method for separation of diamond-containing materials and device for its realisation - Google Patents
Method for separation of diamond-containing materials and device for its realisation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2353439C2 RU2353439C2 RU2007116603/03A RU2007116603A RU2353439C2 RU 2353439 C2 RU2353439 C2 RU 2353439C2 RU 2007116603/03 A RU2007116603/03 A RU 2007116603/03A RU 2007116603 A RU2007116603 A RU 2007116603A RU 2353439 C2 RU2353439 C2 RU 2353439C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- separation
- diamonds
- actuator
- diamond
- charge
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
- Sorting Of Articles (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых, конкретнее к способам сепарации сухих алмазосодержащих материалов, например концентратов первичного обогащения.The invention relates to the field of mineral processing, and more particularly to methods for the separation of dry diamond-containing materials, for example concentrates of primary processing.
Известны способы электрической сепарации для смесей минералов, отличающихся по электрическим свойствам /Справочник по обогащению руд. Основные процессы./ Под ред. Богданова, 2 изд., перераб. и доп., М., Недра, 1983, стр.209-216/. В известных способах электрической сепарации частицам сортируемой смеси минералов вначале сообщают электрический заряд с помощью коронного разряда или трибоэлектризации. Затем частицы сортируемой смеси подаются в область разделения, в которой под действием электростатических сил материал разделяется на два или более продуктов. Метод разделения зависит от соотношения электрофизических свойств полезного и сопутствующего компонентов.Known methods of electrical separation for mixtures of minerals that differ in electrical properties / Guide to ore dressing. The main processes./ Ed. Bogdanova, 2nd ed., Revised. and add., M., Nedra, 1983, pp. 209-216 /. In known methods of electrical separation, particles of a sortable mixture of minerals are first given an electric charge by corona discharge or triboelectrification. Then the particles of the sorted mixture are fed into the separation region, in which, under the action of electrostatic forces, the material is divided into two or more products. The separation method depends on the ratio of the electrophysical properties of the useful and related components.
При сепарации минералов, значительно отличающихся по проводимости, разделение проводят с помощью вращающегося барабана. В барабанных сепараторах используется сила притяжения заряженной частицы к металлической поверхности, зерна материала с высокой проводимостью быстро разряжаются, так как их заряд стекает на заземленный барабан, после чего эти зерна подают вниз с незначительным отклонением от траектории свободного падения. Зерна материала с низкой проводимостью разражаются значительно медленнее за счет электростатического притяжения заряженных зерен к металлической поверхности вращающегося барабана из траектории значительно отклоняются от траектории свободного падения, вследствие чего такие зерна попадают в отдельный приемник концентрата.In the separation of minerals that differ significantly in conductivity, the separation is carried out using a rotating drum. In drum separators, the force of attraction of a charged particle to a metal surface is used, the grains of a highly conductive material are quickly discharged, since their charge flows to a grounded drum, after which these grains are fed down with a slight deviation from the free fall trajectory. Grains of a material with low conductivity break out much more slowly due to the electrostatic attraction of charged grains to the metal surface of a rotating drum from the trajectory, they significantly deviate from the free fall trajectory, as a result of which such grains fall into a separate concentrate receiver.
При сепарации минералов, не имеющих значительного различия в проводимости, разделение проводят в камерных сепараторах, в которых материал свободно падает в области сильного электрического поля. Под действием электрических сил заряженные частицы отклоняются от траектории свободного падения и попадают в отдельный приемник.During the separation of minerals that do not have a significant difference in conductivity, the separation is carried out in chamber separators, in which the material freely falls in the region of a strong electric field. Under the influence of electric forces, charged particles deviate from the trajectory of free fall and fall into a separate receiver.
Известно применение электрической сепарации для доводки черновых алмазных концентратов на барабанных сепараторах, в которых зарядка частиц осуществлялась коронным разрядом /Справочник по обогащению руд. Основные процессы./ Под ред. Богданова, 2 изд., перераб. и доп. М., Недра, 1983, стр.240/. Недостатком данного способа является то, что он применим для материала крупностью менее 2 мм. При повышении размеров частиц сортируемого материала степень сокращения резко снижается. Этот недостаток связан с тем, что при увеличении размеров сепарируемых частиц величина электрических сил становится меньше, чем силы тяжести, поэтому отклонение траектории движения зерен от траектории свободного падения становится сравнимым с величиной естественного разброса траекторий. Кроме того, различие в проводимости между алмазами и некоторыми распространенными сопутствующими минералами незначительно, что также снижает селективность сепарации.It is known the use of electrical separation for finishing rough diamond concentrates on drum separators in which particles were charged by corona discharge / Guide to ore dressing. The main processes./ Ed. Bogdanova, 2nd ed., Revised. and add. M., Nedra, 1983, p. 240 /. The disadvantage of this method is that it is applicable for material with a particle size of less than 2 mm With increasing particle sizes of the sorted material, the degree of reduction decreases sharply. This drawback is due to the fact that with an increase in the size of the separated particles, the electric forces become smaller than the gravity, therefore, the deviation of the grain path from the free fall path becomes comparable with the magnitude of the natural spread of the paths. In addition, the difference in conductivity between diamonds and some common accompanying minerals is insignificant, which also reduces the selectivity of separation.
Известен способ трибоэлектрической сепарации /Справочник по обогащению руд. Основные процессы./ Под ред. Богданова, 2 изд., перераб. и доп., М., Недра, 1983, стр.209/, который применяется для разделения минералов, имеющих близкие значения проводимости. В данном способе заряд задается путем трения частиц о металлическую или диэлектрическую поверхность, например, при движении по вибрирующей поверхности вибрационного транспортного механизма. После трибоэлектризации материал подается в область сильного электрического поля. Разделение материала обусловлено различным отклонением частиц под действием внешнего электрического поля. В литературе нет сведений о применении известного способа трибосепарации для сепарации алмазосодержащих руд. Кроме этого, недостатком известного способа является то, что он неприменим для сепарации материала крупнее 2 мм вследствие того, что при увеличении размеров сепарируемых частиц величина электрических сил становится меньше, чем силы тяжести.A known method of triboelectric separation / Reference ore dressing. The main processes./ Ed. Bogdanova, 2nd ed., Revised. and add., M., Nedra, 1983, p. 209 /, which is used for the separation of minerals having close conductivity values. In this method, the charge is set by friction of particles on a metal or dielectric surface, for example, when moving along a vibrating surface of a vibrating transport mechanism. After triboelectrification, the material is fed into the region of a strong electric field. The separation of the material is due to various deviations of the particles under the influence of an external electric field. In the literature there is no information about the application of the known method of triboseparation for the separation of diamond ores. In addition, the disadvantage of this method is that it is not applicable for the separation of material larger than 2 mm due to the fact that with an increase in the size of the separated particles, the electric forces become less than gravity.
Ближайшим аналогам заявляемого способа является способ покусковой сортировки угля, основанный на использовании различия электрических свойств кусков крупного размера /авторское свидетельство СССР №768467, М. кл. В03В 13/00, 1980/. В известном способе куски крупного размера сортируемого материала (например, угля) перемещаются по конвейеру, входят в зону действия датчика, который измеряет диэлектрическую проницаемость и электропроводность материала. Сигнал датчика обрабатывается измерительной системой, результат измерения сравнивается с заданным порогом разделения, при обнаружении куска полезного компонента приводится в действие исполнительный механизм, который перемещает кусок в приемник концентрата. Измерение электрических свойств производится бесконтактным методом на высоких частотах.The closest analogues of the proposed method is a method of piecewise sorting of coal, based on the use of differences in the electrical properties of large pieces / copyright certificate of the USSR No. 768467, M. cl. B03B 13/00, 1980 /. In the known method, large-sized pieces of the sorted material (for example, coal) are moved along the conveyor, enter the range of the sensor, which measures the dielectric constant and electrical conductivity of the material. The sensor signal is processed by the measuring system, the measurement result is compared with a predetermined separation threshold, when a piece of the useful component is detected, an actuator is actuated, which moves the piece to the concentrate receiver. Electrical properties are measured by the non-contact method at high frequencies.
Недостатком данного способа является то, что по показателям диэлектрической проницаемости алмаз не выделяется среди многих сопутствующих минералов, а электропроводность алмаза настолько низка, что проводить ее измерение бесконтактным методам на высоких частотах не представляется возможным. Следствием этого недостатка является то, что он не может быть применен для сепарации алмазосодержащих материалов.The disadvantage of this method is that, in terms of dielectric constant, diamond does not stand out among many associated minerals, and the conductivity of diamond is so low that it is not possible to measure it using non-contact methods at high frequencies. The consequence of this drawback is that it cannot be used for the separation of diamond-containing materials.
Известно устройство для разделения кусковых материалов /авторское свидетельство СССР №829179, М. кл. В03В 13/06, 1981 г./, включающее питатель, бесконтактный датчик физических свойств материала, установленный под питателем, блок управления и разделяющий механизм. Датчик в известном устройстве выполнен в виде накладной плоской катушки или накладного плоского конденсатора. Устройство измерения физических свойств включает автогенератор высокой частоты. При прохождении измеряемого куска мимо датчика изменяется его добротность, импеданс и другие свойства. Измерение проводится на высокой частоте, что позволяет отделить камни и куски почвы от корнеклубнеплодов в сельском хозяйстве.A device for separating bulk materials / USSR copyright certificate No. 829179, M. cl.
Известно устройство для автоматической сортировки кускового материала /авторское свидетельство СССР №617077, М. кл. В03В 13/06, 78 г./, включающее транспортер, индуктивный датчик, генератор высокочастотных колебаний, амплитудный дискриминатор и разделяющий механизм. Для повышения чувствительности и помехозащищенности устройство дополнено резонансным усилителем, полосовым фильтром и амплитудным детектором. При прохождении куска руды через датчик происходит измение резонансных характеристик измерительной системы, по величине которого принимается решение об автоматическом включении исполнительного механизма.A device for the automatic sorting of bulk material / USSR copyright certificate No. 617077, M. cl.
Известен сепаратор кусковых материалов (патент РФ №2007233, МПК В03С 7/02, 1994 г./, содержащий наклонный рабочий орган в виде пластины, генератор механических колебаний, питатель, приемники продуктов разделения, электрод из фольгированного гетинакса, генератор высокой частоты, исполнительные механизмы, сканирующий блок. Принцип действия основан на том, что при движении материала по вибрирующему наклонному рабочему органу материал поступает в зоны высокочастотного электромагнитного поля. Каждый кусок поглощает энергию поля и селективно нагревается. Сканирующий блок регистрирует температуру куска бесконтактным способом по инфракрасному излучению. Сигнал сканирующего блока обрабатывается и формирует сигнал управления исполнительным механизмом.A known separator of bulk materials (RF patent No.2007233, IPC V03C 7/02, 1994), containing an inclined working body in the form of a plate, a generator of mechanical vibrations, a feeder, receivers of separation products, an electrode made of foil getinax, a high frequency generator, actuators , scanning unit. The principle of operation is based on the fact that when a material moves along a vibrating inclined working body, the material enters the zones of a high-frequency electromagnetic field. Each piece absorbs field energy and selectively heats etsya. Scanning piece unit detects the temperature in a contactless manner by infrared radiation. The signal is processed by the scanner unit, and generates the actuator control signal.
Общим недостатком указанных выше известных устройств является то, что используемые в них методы регистрации физических свойств неприменимы к извлечению алмазов, так алмазы не имеют значительного различия в проводимости и диэлектрической и магнитной проницаемости по сравнению с аналогичными характеристиками многих сопутствующих минералов. Высокочастотное электромагнитное поле не вызывает селективный нагрев алмазов. Вследствие указанных недостатков применение известных устройств не обеспечивает возможности сепарации алмазов из алмазосодержащих материалов.A common drawback of the above known devices is that the methods for recording physical properties used in them are not applicable to the extraction of diamonds, since diamonds do not have a significant difference in conductivity and dielectric and magnetic permeability compared with similar characteristics of many related minerals. The high-frequency electromagnetic field does not cause selective heating of diamonds. Due to these drawbacks, the use of known devices does not allow the separation of diamonds from diamond-containing materials.
Ближайшим аналогом заявляемого устройства (прототип устройства) является известное устройство для улавливания частиц металла из породы /заявка РФ №2001121133, В03В 13/04 2003 г./. Известное устройство содержит питатель, канал подачи породы, исполнительный механизм, индуктивный датчик, выполненный в виде плоской щелеобразной катушки, электронный блок обработки и формирования сигнала. В блок формирования сигнала управления исполнительным механизмом введен перезапускаемый ждущий мультивибратор, необходимый для того, чтобы задержать момент срабатывания исполнительного механизма на время, достаточное для перемещения анализируемого куска из зоны датчика до зоны отсечки. Канал подачи породы имеет поперечное сечение в виде плоской щели, а его стенки выполнены из немагнитного материала.The closest analogue of the claimed device (prototype device) is a known device for trapping metal particles from rock / RF application No. 2001121133,
Недостатком известного устройства является то, что оно позволяет обнаруживать только частицы металла в породе и не обеспечивает возможности извлечения алмазов, поскольку алмазы являются диэлектриками и не вызывают сигнала при прохождении через индуктивный датчик.A disadvantage of the known device is that it allows only metal particles to be detected in the rock and does not provide the ability to extract diamonds, since diamonds are dielectrics and do not cause a signal when passing through an inductive sensor.
Задачей предлагаемого изобретения является создание способа и устройства для его осуществления, позволяющих получение возможности обнаружения и извлечения алмазов из алмазосодержащих материалов, например из продуктов первичного обогащения обогатительных фабрик.The objective of the invention is to provide a method and device for its implementation, allowing obtaining the possibility of detection and extraction of diamonds from diamond-containing materials, for example, from primary enrichment products of concentration plants.
Поставленная задача достигается тем, что в известном способе, включающем перемещение сортируемого материала в зону измерения, бесконтактное измерение электрофизических свойств, сравнение измеренного значения с порогом разделения, дальнейшее перемещение материала в зону действия исполнительного механизма и отклонение обнаруженного зерна полезного компонента в приемник концентрата с помощью исполнительного механизма одновременно с перемещением сепарируемого материала осуществляют его трибоэлектрическую зарядку трением о поверхность заземленного металлического вибролотка, в зону измерения сепарируемую смесь минералов подают в режиме свободно падающего потока, бесконтактное измерение знака и величины наведенного трибоэлектрического заряда производят с помощью быстродействующего электрометрического усилителя, а порог разделения выбирают на основании предварительно оцененных значений для природных алмазов заданного класса крупности.The problem is achieved in that in the known method, including moving the sorted material into the measurement zone, non-contact measurement of electrophysical properties, comparing the measured value with the separation threshold, further moving the material to the operating zone of the actuator and deviating the detected grain of the useful component to the concentrate receiver using the actuator mechanism simultaneously with the movement of the separated material carry out its triboelectric charging by friction on the surface the grounding of a metal vibratory tray, the separated mineral mixture is fed into the measurement zone in a free-falling flow mode, the contactless sign and magnitude of the induced triboelectric charge are measured using a high-speed electrometric amplifier, and the separation threshold is selected based on previously estimated values for natural diamonds of a given size class.
Для обнаружения алмазов устанавливают порог разделения, соответствующий положительному заряду в диапазоне значений 30-100 пикакулон.To detect diamonds, a separation threshold is set corresponding to a positive charge in the range of 30-100 picacoulon.
Порог разделения выбирают экспериментально для получения частоты отсечек от сопутствующих минералов, равной 1-3 отсечки в секунду.The separation threshold is chosen experimentally to obtain a cutoff frequency from associated minerals equal to 1-3 cutoffs per second.
Возбуждение колебаний вибролотка производят на частоте собственного механического резонанса колебательной системы.Excitation of vibrations of the vibrating tray is carried out at the frequency of the intrinsic mechanical resonance of the oscillatory system.
Входное сопротивление быстродействующего электрометрического усилителя устанавливают равным 0,1-10,0 ГОм.The input impedance of a high-speed electrometric amplifier is set equal to 0.1-10.0 GΩ.
Постоянная времени быстродействующего электрометрического усилителя выбрана равной 0,1-1 мс.The time constant of the high-speed electrometric amplifier is chosen to be 0.1-1 ms.
Поставленная задача достигается тем, что в известном устройстве, включающем питатель, канал подачи породы, исполнительный механизм, датчик для бесконтактного измерения, электронный блок обработки и формирования сигнала управления исполнительным механизмом, блок временной задержки, дополнительно вводят быстродействующий электрометрический усилитель, связанный с блоком обработки сигнала канал подачи породы, выполненный в форме вибролотка, причем материал вибролотка и его размер выбраны с возможностью получения максимального трибозаряда алмазов при минимальном значении трибозаряда сопутствующих минералов, датчик для бесконтактного измерения выполнен с возможностью измерения знака и величины трибозаряда в виде внутреннего чувствительного электрода, установленного на высококачественном изоляторе и подключенного к быстродействующему электрометрическому усилителю.This object is achieved by the fact that in the known device including a feeder, a rock feed channel, an actuator, a sensor for non-contact measurement, an electronic unit for processing and generating an actuator control signal, a time delay unit, a high-speed electrometric amplifier connected to the signal processing unit is additionally introduced rock feed channel made in the form of a vibratory tray, moreover, the material of the vibratory tray and its size are selected with the possibility of obtaining maximum tribose a number of diamonds with a minimum value of the tribo-charge of associated minerals, the sensor for non-contact measurement is configured to measure the sign and size of the tribo-charge in the form of an internal sensitive electrode mounted on a high-quality insulator and connected to a high-speed electrometric amplifier.
Чувствительный электрод выполнен в виде трубы прямоугольного поперечного сечения с возможность свободного перемещения материала через его внутреннюю часть.The sensitive electrode is made in the form of a pipe of rectangular cross-section with the possibility of free movement of material through its inner part.
Чувствительный электрод установлен на изоляторе из фторопласта.A sensitive electrode is mounted on a fluoroplastic insulator.
Вибролоток выполнен из алюминиевого сплава.The vibrator is made of aluminum alloy.
Вибролоток выполнен длиной 0,3-1,5 м.The vibrator is made 0.3-1.5 m long.
Вибролоток выполняет новую функцию трибоэлектрической зарядки материала. Для выполнения этой функции необходимо обеспечить возможность получения максимального трибоэлектрического заряда по величине и постоянного по знаку для алмазов и минимального по величине трибоэлектрического заряда для сопутствующих минералов. Вибролоток должен быть выполнен из металла, при этом вибролоток должен быть заземлен. Заземление необходимо для того, чтобы исключить зарядку материала путем натекания заряда с металлической поверхности, находящейся под электрическим потенциалом.Vibration tray performs a new function of triboelectric charging of material. To perform this function, it is necessary to ensure the possibility of obtaining the maximum triboelectric charge in magnitude and constant in sign for diamonds and the minimum largest triboelectric charge for accompanying minerals. The vibrator must be made of metal, while the vibrator must be grounded. Grounding is necessary in order to prevent charging of the material by leakage of a charge from a metal surface under electric potential.
Трибоэлектрическая зарядка материала осуществляется многократным разрывом контакта частицы с электродом. Движение материала по вибрирующей поверхности должно происходить в режиме монослоя. Длина вибролотка выбрана такой, чтобы трибоэлектрический заряд алмазов достигал максимальной величины, а заряд сопутствующих минералов был значительно меньше заряда алмазов. Трибоэлектрическое накопление заряда при разрыве контакта частиц с заземленным электродом происходит за счет контактной разности потенциалов материала вибролотка и частиц минералов, поэтому данный эффект будет зависеть от материала вибролотка.Triboelectric charging of the material is carried out by repeatedly breaking the contact of the particle with the electrode. The movement of material on a vibrating surface should occur in a monolayer mode. The length of the vibratory tray is chosen so that the triboelectric charge of diamonds reaches a maximum value, and the charge of associated minerals is much less than the charge of diamonds. Triboelectric charge accumulation in the event of a break in the contact of particles with a grounded electrode occurs due to the contact potential difference of the material of the vibratory tray and particles of minerals, therefore this effect will depend on the material of the vibratory tray.
Экспериментальным путем установлено, что оптимальными условиями являются следующие: материал вибролотка - алюминиевый сплав, длина вибролотка должна лежать в интервале 0,3-1,5 м. При длине менее 0,3 м величина трибоэлектрического заряда алмазов мала, падает показатель извлечения полезного компонента, при длине более 1,5 м значительно возрастает величина трибоэлектрического заряда сопутствующих минералов, что ведет к увеличению паразитных срабатываний от сопутствующих минералов.It was established experimentally that the following conditions are optimal: the material of the vibratory tray is an aluminum alloy, the length of the vibratory tray should be in the range of 0.3-1.5 m. With a length of less than 0.3 m, the value of the triboelectric charge of diamonds is small, the extraction rate of the useful component decreases with a length of more than 1.5 m, the triboelectric charge of accompanying minerals increases significantly, which leads to an increase in spurious responses from related minerals.
Датчик представляет собой чувствительный электрод, размешенный внутри заземленного экрана. Заземленный экран имеет в верхней части входное окно, а в нижней части имеет выходное окно. Датчик расположен в пространстве так, что поток материала поступает во входное окно, свободно проходит внутри чувствительного электрода без соприкосновения с ним и далее выходит из датчика через выходное окно.The sensor is a sensitive electrode placed inside a grounded shield. The grounded screen has an input window at the top and an output window at the bottom. The sensor is located in space so that the material flow enters the input window, passes freely inside the sensitive electrode without contact with it, and then leaves the sensor through the output window.
Чувствительный электрод установлен на высококачественном изоляторе в связи с тем, то величины регистрируемых электрических зарядов очень малы, обычно лежат в интервале (1-30)·10-11 Кл. Экспериментальным путем установлено, что оптимальные результаты получены при использовании в качестве материала изолятора фторопласта или полистирола. Использование материалов с более низким удельным сопротивлением ведет к снижению уровня регистрируемого сигнала и увеличению шума, связанного с токами утечки по изолятору.The sensitive electrode is mounted on a high-quality insulator in connection with the fact that the values of the recorded electric charges are very small, usually lie in the range (1-30) · 10 -11 C. It was established experimentally that the optimal results were obtained when using fluoroplastic or polystyrene as an insulator. The use of materials with lower resistivity leads to a decrease in the level of the recorded signal and an increase in noise associated with leakage currents through the insulator.
Чувствительный электрод датчика соединен со входом быстродействующего электрометрического усилителя. В связи с тем что регистрируемые величины зарядов лежат в интервале (1-30)·10-11 Кл и пролетают внутри датчика за времена порядка 0,01-0,05 с, токи на выходе датчика имеют значения (0,2-30)∙10-9 А. Регистрация таких малых токов усилителями обычного типа затруднена, поэтому необходимо применить специальные электрометрические усилители с входным сопротивлением (0,3-10)·109 Ом. Экспериментально проверенный усилитель такого типа выполнен на электрометрической лампе типа ЭМ-9 во входном каскаде и операционном усилителе общего применения в последующем каскаде. Усилитель в целом охвачен отрицательной обратной связью, причем в цепь отрицательной обратной связи включен измерительный резистор величиной 0,1-10,0 ГОм.The sensitive electrode of the sensor is connected to the input of a high-speed electrometric amplifier. Due to the fact that the recorded values of charges lie in the range (1-30) · 10 -11 C and fly inside the sensor for times of the order of 0.01-0.05 s, the currents at the output of the sensor have values (0.2-30) ∙ 10 -9 A. Registration of such small currents with conventional amplifiers is difficult, therefore it is necessary to use special electrometric amplifiers with an input impedance of (0.3-10) · 10 9 Ohms. An experimentally tested amplifier of this type is made on an EM-9 type electrometric lamp in the input stage and a general-purpose operational amplifier in the subsequent stage. The amplifier as a whole is covered by negative feedback, and a measuring resistor of 0.1-10.0 GΩ is included in the negative feedback circuit.
При разработке электрометрических усилителей обычно возникает проблема инерционности, связанная с тем, что при больших значениях входных сопротивлений резко возрастает влияние паразитных емкостей. Для обеспечения необходимого временного разрешения постоянная времени должна лежать в интервале (0,1-1,0)·10-3 с, то есть эффективная входная емкость входных цепей должна лежать в интервале (0,01-10,0) пФ. Для компенсации влияния паразитных емкостей в технике электрометрии применяются специальные схемотехнические приемы, известные в литературе и не составляющие предмета изобретения.When developing electrometric amplifiers, the inertia problem usually arises, due to the fact that at large values of input resistances the influence of stray capacitors sharply increases. To ensure the necessary time resolution, the time constant must lie in the interval (0.1-1.0) · 10 -3 s, that is, the effective input capacitance of the input circuits must lie in the interval (0.01-10.0) pF. To compensate for the influence of parasitic capacities in the electrometry technique, special circuitry techniques are used that are known in the literature and do not constitute the subject of the invention.
Геометрическая форма чувствительного электрода существенным образом влияет на величину сигнала. Опытным путем установлено, что для обеспечения стабильности сигнала чувствительный электрод датчика необходимо выполнить в виде трубы с прямоугольным поперечным сечением. Чувствительный электрод должен быть расположен относительно входного и выходного окон заземленного корпуса датчика так, чтобы поток зерен материала проходил во внутренней части трубы, не задевая за него.The geometric shape of the sensitive electrode significantly affects the magnitude of the signal. It has been experimentally established that to ensure signal stability, the sensitive sensor electrode must be made in the form of a pipe with a rectangular cross section. The sensitive electrode should be located relative to the input and output windows of the grounded housing of the sensor so that the flow of material grains passes in the inner part of the pipe without touching it.
Величина и форма сигнала датчика зависит не только от формы чувствительного электрода, но и от формы заземленного экрана, находящегося в непосредственной близости от выходного окна.The magnitude and shape of the sensor signal depends not only on the shape of the sensitive electrode, but also on the shape of the grounded shield located in close proximity to the output window.
Схема устройства для осуществления способа показана на Фиг.1.A diagram of a device for implementing the method is shown in FIG.
Устройство содержит загрузочный бункер 1, питатель 2, подающее устройство 3, датчик для измерения электрофизического свойства 4, быстродействующий электрометрический усилитель 5, блок обработки сигналов 6, блок управления исполнительным механизмом 7, исполнительный механизм 8, приемник хвостов 9, приемник концентрата 10.The device comprises a loading hopper 1, a feeder 2, a feeding device 3, a sensor for measuring the electrophysical properties 4, a high-speed electrometric amplifier 5, a signal processing unit 6, an actuator control unit 7, an actuator 8, a tail receiver 9, a concentrate receiver 10.
Подающее устройство 3 выполнено в виде вибролотка с электромагнитным приводом, вибролоток выполнен из металла заземлен. Вибролоток подающего устройства 3 может быть выполнен из различных металлов, однако опытным путем установлено, что лучшие результаты получаются при использовании в качестве материала сплавов алюминия.The feeding device 3 is made in the form of a vibratory tray with an electromagnetic drive, the vibratory tray is made of metal grounded. The vibrating tray of the feeding device 3 can be made of various metals, however, it has been experimentally established that the best results are obtained when aluminum alloys are used as the material.
Датчик для измерения электрофизического свойства (Фиг.2) выполнен в виде металлического заземленного корпуса 11, внутри которого установлен металлический чувствительный электрод 12, установленный на высококачественном изоляторе 13, в нижней части датчика установлен дополнительный экран 14. В корпусе датчика в верхней части вырезано входное окно, а в нижней части корпуса вырезано выходное окно. Чувствительный электрод выполнен в форме отрезка трубы с прямоугольным поперечным сечением, внутренние размеры чувствительного электрода выбраны так, чтобы частицы сортируемого материала пролетали внутри чувствительного электрода, не задевая его поверхности. Высококачественный изолятор 13 должен обеспечивать высокое сопротивление изоляции между чувствительным электродом и заземленным корпусом, опытным путем установлено, что в качестве материала изолятора подходят такие материалы как фторопласт или полистирол. Возможно применение других материалов, имеющих аналогичное значение удельного сопротивления. Дополнительный экран 14 предназначен для обеспечения минимальной длительности полезного сигнала датчика.The sensor for measuring the electrophysical properties (Figure 2) is made in the form of a grounded
Внутренние размеры чувствительного электрода 12 выбраны так, чтобы поток материала двигался внутри чувствительного электрода, не соприкасаясь с ним. Например, чувствительный электрод имеет следующие размеры: длина 25 мм, ширина 60 мм, высота 70 мм. Высококачественный изолятор 13 выполнен из фторопласта. Дополнительный электрод в нижней части датчика имеет следующие размеры: длина 25 мм, ширина 60 мм, высота 20 мм.The internal dimensions of the
Между нижней гранью чувствительного электрода 12 и дополнительным экраном 14 имеется зазор, равный 3 мм.Between the lower face of the
Чувствительный электрод электрически соединен со входом быстродействующего электрометрического усилителя 5. Входной каскад быстродействующего электрометрического усилителя выполнен на электронной лампе типа ЭМ-9, основной усилитель выполнен на операционном усилителе 544 серии, усилитель в целом охвачен стопроцентной обратной связью через измерительный резистор типа КВМ, сопротивлением 1 ГОм (1000 МОм). Постоянная времени усилителя равна 0,5 мс. При указанных значениях при прохождении заряженного зерна с величиной заряда 100 пКл (10-10 Кл) на выходе усилителя наблюдается импульс колоколообразной формы с длительностью 4-5 мс на середине высоты и амплитудой 0,1-0,15 В.The sensitive electrode is electrically connected to the input of the high-speed electrometric amplifier 5. The input stage of the high-speed electrometric amplifier is made using an EM-9 type electronic lamp, the main amplifier is made with an 544 series operational amplifier, the amplifier is generally covered by 100% feedback through a KVM type measuring resistor with a resistance of 1 GΩ (1000 megohms). The time constant of the amplifier is 0.5 ms. At the indicated values, when a charged grain passes with a charge of 100 pC (10 -10 C), a bell-shaped pulse with a duration of 4-5 ms at a mid-height and an amplitude of 0.1-0.15 V is observed at the amplifier output.
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
Сортируемый материал из загрузочного бункера 1 с помощью питателя 2 загружают на поверхность подающего устройства 3. Далее материал перемешается вдоль вибрирующей поверхности вибролотка, при этом одновременно с перемещением частицы материала приобретают трибоэлектрический заряд. После прохождения через всю длину подающего устройства материал подают внутрь датчика для измерения электрофизического свойства 4 в виде потока свободно падающих зерен, при помощи датчика преобразуют знак и величину трибоэлектрического заряда в электрический сигнал. Электрический сигнал с выхода датчика 4 подают на вход быстродействующего электрического усилителя 5, который осуществляет предварительное усиление сигнала. С выхода быстродействующего электрометрического усилителя 5 сигнал подают на блок обработки сигналов 6, который осуществляет основное усиление сигнала, фильтрацию высокочастотных и импульсных помех и сравнивает амплитуду сигнала с порогом разделения. Если амплитуда сигнала превышает порог, то вырабатывается сигнал запуска исполнительного механизма, который поступает на вход блока управления исполнительным механизмом 7. Блок управления исполнительным механизмом задерживает сигнал на необходимое время, после чего устанавливают последовательность управляющих сигналов, необходимых для приведения в действие исполнительного механизма 8. Под действием управляющих сигналов исполнительный механизм 8 приходит в движение и отклоняет частицу полезного компонента в приемник концентрата 10. При отсутствии частиц полезного компонента внутри датчика, срабатывания исполнительного механизма не происходит и материал поступает в приемник хвостов 9.The material to be sorted from the loading hopper 1 is loaded onto the surface of the feeding device 3 with the help of a feeder 2. Next, the material is mixed along the vibrating surface of the vibrating tray, and simultaneously with the movement of the material particles they acquire a triboelectric charge. After passing through the entire length of the feeding device, the material is fed into the sensor for measuring the electrophysical property 4 in the form of a flow of freely falling grains, using the sensor, the sign and magnitude of the triboelectric charge are converted into an electrical signal. An electrical signal from the output of the sensor 4 is fed to the input of a high-speed electric amplifier 5, which performs a preliminary amplification of the signal. From the output of the high-speed electrometric amplifier 5, the signal is supplied to the signal processing unit 6, which carries out the main signal amplification, filtering high-frequency and impulse noise and compares the signal amplitude with the separation threshold. If the signal amplitude exceeds a threshold, an actuator trigger signal is generated, which is fed to the input of the actuator control unit 7. The actuator control unit delays the signal for the required time, after which a sequence of control signals is required to actuate the actuator 8. Under the action of the control signals, the actuator 8 comes into motion and deflects the particle of the useful component in the receiver of the concentrate 10. In the absence of particles of a useful component inside the sensor, actuation of the actuator does not occur and the material enters the tail receiver 9.
Конкретная реализации заявляемого способа может быть пояснена следующими примерами.A specific implementation of the proposed method can be illustrated by the following examples.
Пример 1. Способ реализован с помощью устройства, изображенного на Фиг.1.Example 1. The method is implemented using the device shown in Fig.1.
В загрузочный бункер 1 загружено 50 кг исходной смеси минералов, например сухого концентрата жировой сепарации конкретного месторождения.In the feed hopper 1 is loaded with 50 kg of the initial mixture of minerals, such as dry concentrate fat separation of a particular field.
Питатель 2 выгружает материал из бункера, перемещает его к подающему устройству для задания общей производительности сепаратора, равной 20 кг/ч.Feeder 2 unloads material from the hopper, moves it to the feeding device to set the overall separator capacity equal to 20 kg / h.
Подающее устройство 3 выполняет две функции: во-первых, перемещает материал в пространстве от питателя к датчику, во-вторых, обеспечивает трибоэлектрическую зарядку материала.The feeding device 3 performs two functions: firstly, it moves the material in space from the feeder to the sensor, and secondly, it provides triboelectric charging of the material.
С целью обеспечения создания максимального трибоэлектрическото заряда алмазов при минимальном значении трибоэлектрического заряда сопутствующих минералов вибролоток выполнен из алюминиевого сплава типа Д16. Длина вибролотка равна 0,5 метра, ширина рабочей части вибролотка равна 40 мм. Скорость подачи материала выбрана такой, чтобы материал двигался по поверхности вибролотка в виде монослоя. В данном примере материал движется со скоростью 2 см/с.In order to ensure the creation of a maximum triboelectric charge of diamonds with a minimum value of the triboelectric charge of the accompanying minerals, the vibratory tray is made of an aluminum alloy of type D16. The length of the vibratory tray is 0.5 meters, the width of the working part of the vibratory tray is 40 mm. The feed rate of the material is selected so that the material moves along the surface of the vibratory tray in the form of a monolayer. In this example, the material moves at a speed of 2 cm / s.
В процессе движения материала по поверхности алмазы размером - 5+2 мм (при указанных выше размерах и материале вибролотка) приобретают положительный заряд величиной 50-500 пКл. Основная часть сопутствующих минералов приобретают заряд как положительного так и отрицательного знака по абсолютной величине в интервале значений 0,01-2,0 пКл. В процессе движения потока материала внутри датчика могут находиться одновременно 15-20 зерен.In the process of movement of the material on the surface, diamonds with a size of 5 + 2 mm (with the dimensions and material of the vibratory tray indicated above) acquire a positive charge of 50-500 pC. Most of the accompanying minerals acquire a charge of both positive and negative signs in absolute value in the range of 0.01-2.0 pC. During the movement of the material flow, 15-20 grains can be simultaneously located inside the sensor.
Блок обработки сигналов 5 дополнительно усиливает данный импульс в 3-50 раз (в блоке предусмотрена возможность плавной регулировки усиления в указанных пределах) и дополнительно фильтрует сигнал, снижая высокочастотные и импульсные помехи. Структурная схема блока обработки сигналов построена таким образом, что при прохождении алмаза (имеющего положительный трибозаряд) через датчик наблюдается сигнал положительной полярности. В дальнейшем блок обработки сигналов сравнивает амплитуду импульса с порогом разделения. При указанных выше параметрах порог разделения установлен равным 1,0 В. Если амплитуда импульса превышает указанный порог разделения, то вырабатывается сигнал запуска исполнительного механизма.Signal processing unit 5 additionally amplifies this pulse by 3-50 times (the block provides for the possibility of smooth gain control within the specified limits) and additionally filters the signal, reducing high-frequency and impulse noise. The block diagram of the signal processing unit is constructed in such a way that when a diamond (having a positive tribo charge) passes through the sensor, a signal of positive polarity is observed. Subsequently, the signal processing unit compares the pulse amplitude with the separation threshold. With the above parameters, the separation threshold is set to 1.0 V. If the pulse amplitude exceeds the specified separation threshold, an actuator trigger signal is generated.
Получив сигнал запуска, блок управления исполнительным механизмом отрабатывает временную задержку на время, необходимое для пролета частицей минерала расстояния от детектора до зоны отсечки, и приводит в действие непосредственно исполнительный механизм. Форма выполнения исполнительного механизма может быть любой. В данном примере рассмотрен исполнительный механизм на базе шагового двигателя типа ДШИ-200-2. Блок управления исполнительным механизмом выполнен на микроконтроллере типа PIC16F628A-I/P. Программа управления включает в себя четыре основных процедуры: отработка временной задержки, вращение двигателя вперед на заданное количество шагов, выдержку в отклоненном положении, возврат оси шагового двигателя в исходное положение. На оси шагового двигателя установлена лопатка исполнительного механизма, которая непосредственно отклоняет алмазы в приемник концентрата 10. Сопутствующие минералы поступают в приемник хвостов 9.Having received the trigger signal, the actuator control unit works out the time delay for the time necessary for the mineral particle to travel the distance from the detector to the cutoff zone and actuates the actuator directly. The execution form of the actuator can be any. In this example, an actuator based on a stepper motor of the DSHI-200-2 type is considered. The control unit for the actuator is made on a microcontroller type PIC16F628A-I / P. The control program includes four basic procedures: working out a time delay, rotating the motor forward by a predetermined number of steps, holding in a deviated position, and returning the axis of the stepper motor to its original position. An actuator blade is installed on the axis of the stepper motor, which directly deflects the diamonds into the concentrate receiver 10. Associated minerals enter the tailings receiver 9.
Пример 2. Способ реализован с помощью устройства, описанного в примере 1.Example 2. The method is implemented using the device described in example 1.
Основные параметры узлов и блоков совпадают с предыдущим примером. В бункер загружаются сухие хвосты рентгенолюминесцентного доводочного сепаратора крупностью - 5+2 мм. Порог разделения устанавливается равным 0,8 В.The main parameters of nodes and blocks coincide with the previous example. Dry tails of the X-ray luminescent lapping separator with a particle size of 5 + 2 mm are loaded into the hopper. The separation threshold is set to 0.8 V.
Заявляемый способ позволяет дополнительно извлекать алмазы, которые имеют низкий уровень рентгенолюминесценции (РЛ) и попадают в хвосты РЛ сепараторов.The inventive method allows the additional extraction of diamonds that have a low level of X-ray luminescence (RL) and fall into the tails of the RL separators.
Пример 3. Способ реализован с помощью устройства, структурная схема которого совпадает с примером 1, но отличаются конкретные параметры.Example 3. The method is implemented using a device whose structural diagram coincides with example 1, but specific parameters differ.
В бункер загружается смесь минералов крупностью -2+1 мм, например геологические пробы. Количественные характеристики алмазов заранее не известны. Производительность питателя устанавливают такой, чтобы на вибролотке канала подачи породы материал двигался в виде монослоя, например с производительностью, выбранной из интервала 5-10 кг/час.A mixture of minerals with a grain size of -2 + 1 mm, for example geological samples, is loaded into the hopper. The quantitative characteristics of diamonds are not known in advance. The capacity of the feeder is set so that the material moves in the form of a monolayer on the vibratory channel of the rock feed channel, for example, with a capacity selected from the interval of 5-10 kg / h.
Последовательно уменьшают величину порога разделения, одновременно регистрируя частоту отсечек. Устанавливают порог так, чтобы средняя частота отсечек составляла значение 1-3 отсечек в секунду. После обработки некоторой пробы, например массой 10 кг, в случае обнаружения алмазов в концентрате корректируют значение порога разделения.Consistently reduce the separation threshold, while recording the cutoff frequency. Set the threshold so that the average cut-off frequency is 1-3 cut-offs per second. After processing some sample, for example, weighing 10 kg, in case of detection of diamonds in the concentrate, the separation threshold value is adjusted.
Технический результат заявляемого способы по сравнению с прототипом заключается в получении возможности извлечения алмазов из алмазосодержащих материалов.The technical result of the proposed methods in comparison with the prototype is to obtain the ability to extract diamonds from diamond-containing materials.
Технический результат по сравнению с другими способами извлечения алмазов, например со способами рентгенолюминесцентной сепарации, заключается в возможности дополнительного извлечения алмазов из хвостов рентгенолюминесцентной сепарации.The technical result compared with other methods for the extraction of diamonds, for example with methods of X-ray luminescent separation, is the possibility of additional extraction of diamonds from the tailings of X-ray luminescent separation.
Claims (11)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007116603/03A RU2353439C2 (en) | 2007-05-02 | 2007-05-02 | Method for separation of diamond-containing materials and device for its realisation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007116603/03A RU2353439C2 (en) | 2007-05-02 | 2007-05-02 | Method for separation of diamond-containing materials and device for its realisation |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2007116603A RU2007116603A (en) | 2008-11-20 |
| RU2353439C2 true RU2353439C2 (en) | 2009-04-27 |
Family
ID=40240755
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007116603/03A RU2353439C2 (en) | 2007-05-02 | 2007-05-02 | Method for separation of diamond-containing materials and device for its realisation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2353439C2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2475307C1 (en) * | 2011-06-24 | 2013-02-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Иркутский государственный университет" (ФГБОУ ВПО "ИГУ") | Electrometric diamond separator |
| RU2509614C1 (en) * | 2012-08-17 | 2014-03-20 | Открытое акционерное общество "Иркутский научно-исследовательский институт благородных и редких металлов и алмазов" (ОАО "Иргиредмет") | Electrometric diamond separator |
| RU2530439C1 (en) * | 2013-03-05 | 2014-10-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Иркутский государственный университет" | Contactless sensor to measure electric charge of mineral moving particles |
-
2007
- 2007-05-02 RU RU2007116603/03A patent/RU2353439C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Берлинский А.И. Разделение минералов. - М.: Недра, 1988, с.162-215. * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2475307C1 (en) * | 2011-06-24 | 2013-02-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Иркутский государственный университет" (ФГБОУ ВПО "ИГУ") | Electrometric diamond separator |
| RU2509614C1 (en) * | 2012-08-17 | 2014-03-20 | Открытое акционерное общество "Иркутский научно-исследовательский институт благородных и редких металлов и алмазов" (ОАО "Иргиредмет") | Electrometric diamond separator |
| RU2530439C1 (en) * | 2013-03-05 | 2014-10-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Иркутский государственный университет" | Contactless sensor to measure electric charge of mineral moving particles |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2007116603A (en) | 2008-11-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5413222A (en) | Method for separating a particular metal fraction from a stream of materials containing various metals | |
| EA023865B1 (en) | Method of sorting particulate matter | |
| JP2009512552A (en) | Dissimilar material classification processing system and apparatus | |
| RU2353439C2 (en) | Method for separation of diamond-containing materials and device for its realisation | |
| GB1036604A (en) | High tension separation of materials | |
| US6390302B1 (en) | Method and apparatus for separating particles | |
| EP0109828A1 (en) | Method and apparatus for separating particulate materials | |
| CA2027949C (en) | Particle classification | |
| CA1122669A (en) | Magnetic detector | |
| JP3549052B2 (en) | Sorting device | |
| JP2005342651A (en) | Sorting apparatus | |
| JP6912234B2 (en) | Valuable metal recovery method | |
| JP5534800B2 (en) | Sorting device | |
| US5161695A (en) | Method and apparatus for separating particulate material according to conductivity | |
| JP2015516086A (en) | Ore analysis system | |
| Faul et al. | Mineral separation with asymmetric vibrators | |
| RU97943U1 (en) | TRIBOELECTRIC SEPARATOR OF DIAMOND-CONTAINING MATERIALS | |
| US4543178A (en) | Dual intensity magnetic separation process for beneficiation of platinum ore | |
| RU2422211C1 (en) | Method of separating diamond-containing materials | |
| US1290895A (en) | Apparatus for separating and recovering domestic refuse. | |
| US2487272A (en) | High-frequency electric separator | |
| GB2211299A (en) | Sorting particulate material on the basis of size or composition | |
| JP6004522B2 (en) | Electrostatic sorting device | |
| RU2509614C1 (en) | Electrometric diamond separator | |
| RU2424860C1 (en) | Method of separating diamond-containing materials |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160503 |