RU2604317C1 - Способ рентгенолюминесцентной сепарации минералов и рентгенолюминесцентный сепаратор для его осуществления - Google Patents

Abstract

Способ рентгенолюминесцентной сепарации минералов включает двухстороннее облучение потока материала периодическими последовательностями импульсов возбуждающего рентгеновского излучения с регистрацией интенсивности сигналов люминесценции минералов фотоприемными устройствами с каждой стороны потока, обработку зарегистрированного сигнала в режиме реального времени. Дополнительно освещают поток материала с двух сторон в зонах, смежных с облучаемыми рентгеном, периодическими последовательностями световых импульсов, регистрируют световые образы потока минералов фотоприемными устройствами матричного типа в виде кадров растрового изображения, выделяют в кадрах изображения потока отдельные зерна материала. В качестве разделительных признаков используют абсорбционные (степень поглощения минералом компонент светового потока), хроматические (цветовые), геометрические, текстурные, кинетику люминесценции (постоянные времени, соотношение компонент), проводят сравнение полученных параметров по каждому разделительному признаку с предварительно заданными пороговыми значениями и отделяют ценный компонент обогащаемого минерала из потока материала на основании величины интегрального многопараметрического критерия определения различных минеральных фракций. Сепаратор для реализации способа содержит средство подачи материала (питатель), средство транспортировки сепарируемого потока материала (лоток), источники импульсного возбуждающего рентгеновского излучения, расположенные над и под поверхностью потока, фотоприемные устройства для регистрации сигналов рентгенолюминесценции, расположенные над и под поверхностью потока, выполненные на основе цветных цифровых видеокамер и установленные с двух сторон потока материала фотоприемные устройства матричного типа, импульсные осветители с регулируемыми параметрами светового потока, устройство отделения обогащаемого минерала, приемник выделяемого минерала, приемник хвостового продукта, устройства обработки сигналов, управления и контроля работы сепаратора. Устройство обработки сигналов помимо функций определения сигнала люминесценции снабжено функциями параллельной обработки изображений потока материала двух и более видеокамер, синхронизации систем регистрации и выделения минералов, вычисления значений признаков разделения, параметров селекции и критериев определения различных минеральных фракций, определения параметров движения минералов, определения и регулирования параметров потока материала, оценки состояния систем регистрации и выделения материала сепаратора. В результате повышается точность определения положения и траектории движения минералов, измерения и стабилизации параметров потока материала, контроля точности отсечки, что позволяет более эффективно осуществлять процесс рентгенолюминесцентной сепарации. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

Предлагаемое изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых, а именно к разделению дробленого минерального материала, содержащего люминесцирующие под воздействием возбуждающего излучения минералы, на обогащаемый и хвостовой продукты и может быть реализовано как в рентгенолюминесцентных сепараторах на всех стадиях обогащения, так и в устройствах контроля продукции, например, алмазосодержащего сырья.

Известны способы разделения (сепарации) кусковых смесей различных минералов на обогащаемый и хвостовой продукты, основанные на анализе регистрируемого сигнала их люминесценции, возникающей под воздействием электромагнитного излучения.

Например, способ разделения минералов по их люминесцентным свойствам, включающий транспортирование потока разделяемого материала, облучение этого материала последовательностью импульсов возбуждающего рентгеновского излучения в пределах заданного участка траектории движения материала, регистрацию интенсивности сигнала люминесценции минерала в течение каждого периода последовательности в пределах облучаемого участка траектории движения материала, обработку в реальном времени в соответствии с заданными условиями для каждой из кинетических компонент зарегистрированного сигнала для определения параметров разделения, сравнение полученных параметров с заданными пороговыми значениями и отделение обогащаемого минерала из потока транспортируемого материала по результатам сравнения [RU 2437725, С2, В07С 5/00, 27.12.2011]. Такой способ сепарации минералов обеспечивает извлечение всех типов обогащаемых минералов из потока разделяемого материала с достаточно высокой селективностью, так как использует в качестве параметров разделения различные соотношения кинетических характеристик сигнала люминесценции, регистрируемого как во время воздействия на минеральный материал возбуждающего излучения, так и после него (в период послесвечения).

Однако при извлечении слаболюминесцирующих минералов, интенсивность люминесценции медленной компоненты которых ниже порогового значения, например у алмазов II типа, селективность недостаточно высока. Это обусловлено недостаточной чувствительностью регистрации по быстрой компоненте сигнала люминесценции из-за высокой флуктуации интенсивности (от 1,5 В до 10 В) регистрируемого во время облучения светового сигнала воздуха, различных паров, частиц породы и сопутствующих минералов.

Известен также способ рентгенолюминесцентной сепарации минералов, основанный на выборе спектрального диапазона для регистрации интегрального сигнала люминесценции минерала, которую проводят в области минимума спектральной плотности люминесценции минералов хвостового продукта сепарации [RU 2334557, С2, В03В 13/06, В07С 5/342, 27.09.2008]. Этот способ обладает достаточно высокой селективностью разделения (сепарации) минералов.

Однако его чувствительность недостаточно высока для использования в сепараторах с высокой (100 т/час) и средней (10 т/час) производительностью, особенно для извлечения слаболюминесцирующих алмазов, так как при такой спектральной фильтрации люминесценции минералов интенсивность регистрируемого излучения обогащаемого минерала (алмаза) значительно снижается.

Известны также способы разделения (сепарации) кусковых смесей различных минералов, основанные на использовании различий в коэффициенте поглощения рентгеновского и оптического излучений между алмазом и сопутствующим минералом при анализе регистрируемого сигнала их люминесценции, возникающей под воздействием электромагнитного излучения.

Например, известен способ сепарации минералов, заключающийся в транспортировании минералов монослойным потоком, облучении минералов проникающим излучением, возбуждающим их люминесценцию, регистрации интенсивности люминесценции со стороны проникающего излучения и с противоположной стороны, определении степени прозрачности минералов и отделении полезного минерала по степени его прозрачности для проникающего излучения [RU 2303495, С2, В07С 5/342, 27.07.2007]. Степень прозрачности минерала для возбуждающего рентгеновского излучения может быть определена по разности логарифмов интенсивностей люминесценции, регистрируемых со стороны потока проникающего излучения и с противоположной стороны, или по логарифму отношения этих интенсивностей.

При таком способе разделения минералов могут быть обнаружены все типы алмазов. Также к недостаткам этого способа относится невысокая степень селективности, так как параметр разделения не учитывает оптические свойства минерала и зависит от размера (толщины) минерала, которая существенно меняется не только от разброса в пределах класса крупности сепарируемого материала, но и различий в положении минерала неправильной формы относительно направления действия возбуждающего излучения в момент регистрации.

Известен способ сепарации минералов, заключающийся в транспортировании минералов в виде монослойного потока сепарируемого материала, облучении этого материала проникающим излучением, регистрации под тупым или развернутым углом относительно падающего потока проникающего излучения интенсивности короткой и длительной компонент люминесценции минерала в пересекающихся зонах облучения и регистрации интенсивности только длительной компоненты люминесценции в непересекающихся зонах облучения и также регистрации интенсивности люминесценции воздуха, причем люминесценцию воздуха регистрируют за пределами ширины потока сепарируемого материала, и отделении полезного минерала по результату сравнения с заданным пороговым значением для регистрируемой интенсивности люминесценции минерала, пропорциональным интенсивности сигнала люминесценции воздуха [RU 2310523, С2, В07С 5/342, 20.11.2007]. Способ позволяет повысить селективность сепарации за счет возможности использования в качестве параметров разделения минералов не только различия в поглощении рентгеновского и оптического излучений между алмазом и сопутствующим минералом, но и кинетические характеристики сигнала люминесценции минерала, регистрируемые как в присутствии возбуждающего излучения, так и в его отсутствии.

Однако из-за недостаточной чувствительности способ не позволяет надежно идентифицировать сигнал слаболюминесцирующих алмазов, особенно среди сигналов люминесценции ряда сопутствующих минералов, обладающих интенсивной люминесценцией.

Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является способ рентгенолюминесцентной сепарации минералов и рентгенолюминесцентный сепаратор для его осуществления [RU 2517613, C1, В07С 5/342, 27.05.2014]. Рентгенолюминесцентный сепаратор содержит средство транспортировки сепарируемого материала, источник импульсного возбуждающего рентгеновского излучения, фотоприемное устройство для регистрации люминесценции, задатчик пороговых значений интенсивности сигнала люминесценции и пороговых значений параметров разделения, блок синхронизации, устройство цифровой обработки сигнала люминесценции. Устройство также содержит исполнительный механизм и приемники обогащаемого минерала и хвостового продукта. В сепаратор дополнительно введены источник возбуждающего рентгеновского излучения и фотоприемное устройство, снабженное средством фильтрации спектрального диапазона максимальной интенсивности люминесценции обогащаемого минерала. При этом устройство цифровой обработки сигнала люминесценции выполнено с возможностью одновременной обработки в реальном времени двух сигналов люминесценции.

Недостатками данного изобретения являются:

- большой выход материала на отсечку, требующий несколько технологических стадий перечистки концентрата, из-за низкой точности определения местоположения зерна сепарируемого минерала в потоке;

- недостаточно высокая селективность, обусловленная тем, что фотоприемное устройство на основе ФЭУ во время действия рентгеновского излучения регистрирует суммарный поток люминесценции, в состав которого входит как компоненты люминесценции сепарируемого минерала, так и световой поток люминесценции воздуха, сопутствующих минералов, различных паров и пыли, при этом флуктуация интенсивности интегрального сигнала составляет десятки процентов, что определяет достаточно высокие пороговые значение системы регистрации;

- недостаточно высокая селективность обусловлена также тем, что для сепарации используются в основном кинетические характеристики люминесценции, разделительные признаки используются разрозненно; при этом не в полном объеме используются высококонтрастные разделительные признаки селекции - абсорбционные, хроматические (цветовые) и совсем не используются геометрические признаки (размеры, форма), особенности текстуры поверхности;

- установка цветного фильтра значительно снижает чувствительность канала регистрации во всем спектральном диапазоне люминесценции;

- одностороннее возбуждение снижает производительность, так как требует более тонкого слоя материала;

- отсутствие возможности контроля параметров движения и стабилизации потока сепарируемого материала;

- отсутствие возможности контроля точности отсечки.

Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение точности определения положения и траектории движения минералов, измерения и стабилизации параметров потока материала, контроля точности отсечки, что позволяет повысить эффективность процесса рентгенолюминесцентной сепарации.

Указанный технический результат достигается за счет использования цифровых цветных видеокамер в системе регистрации, использования одновременно рентгеновского излучения и облучения светом, уменьшения выхода концентрата за счет очень высокой локализации обогащаемого минерала в потоке разделяемого материала, использования для селекции новых контрастных разделительных признаков, повышения точности определения характеристик разделительных признаков, введения комплексного показателя разделения - интегрального многопараметрического критерия определения минералов, возможности выделения одновременно двух и более различных фракций минералов. Повышение точности отсечки происходит за счет повышения точности определения положения и траектории движения минералов, измерения и стабилизации параметров потока материала, контроля точности отсечки.

Достижение технического результата обеспечивает предлагаемый способ рентгенолюминесцентной сепарации минералов, включающий подачу разделяемого материала, транспортирование потока материала, двухстороннее облучение потока периодическими последовательностями импульсов возбуждающего рентгеновского излучения, регистрацию интенсивности сигналов люминесценции минералов фотоприемными устройствами с каждой стороны потока, обработку зарегистрированного сигнала в режиме реального времени в соответствии с заданными условиями для определения параметров разделения, сравнение полученных параметров с заданными пороговыми значениями, по результатам сравнения отделение обогащаемого минерала из потока материала, проведение контроля и управления оборудованием сепаратора, включая функции дистанционного управления. В отличие от известного в предлагаемом способе рентгенолюминесцентной сепарации минералов дополнительно освещают поток материала с двух сторон в зонах, смежных с облучаемыми рентгеном периодическими последовательностями световых импульсов, регистрируют световые образы потока минералов фотоприемными устройствами матричного типа в виде кадров растрового изображения, выделяют в кадрах изображения потока отдельные зерна материала, вычисляют для каждого выделенного объекта совокупность значений разделительных признаков, по значениям разделительных признаков вычисляют сепарационные функции параметров селекции, по параметрам селекции вычисляют величину интегрального многопараметрического критерия определения различных минеральных фракций, сравнивают величину интегрального критерия с заданными граничными значениями, при положительном результате сравнения определяют параметры движения минералов (координаты, траекторию, скорость), по вычисленным координатам отделяют зерна одной или нескольких минеральных фракции в отдельные приемники. В качестве разделительных признаков используют абсорбционные (степень поглощения минералом компонент светового потока), хроматические (цветовые), геометрические, текстурные, кинетику люминесценции (постоянные времени, соотношение компонент). По изображениям потока материала осуществляют измерение и регулирование параметров потока, производят контроль состояния элементов систем регистрации и выделения минералов сепаратора.

Достижение технического результата обеспечивает также предлагаемый рентгенолюминесцентный сепаратор, содержащий средство подачи материала (питатель), средство транспортировки сепарируемого потока материала (лоток), источники импульсного возбуждающего рентгеновского излучения, расположенные над и под поверхностью потока, фотоприемные устройства для регистрации сигналов рентгенолюминесценции, расположенные над и под поверхностью потока, устройство отделения обогащаемого минерала, приемник выделяемого минерала, приемник хвостового продукта, устройство цифровой обработки сигнала люминесценции, снабженное функциями определения параметров разделения, задания пороговых значений параметров разделения, сравнения полученных значений параметров с заданными значениями, выработки команд исполнительным механизмам устройства отделения обогащаемого минерала, устройство контроля и управления оборудованием сепаратора, включая функции дистанционного управления. В отличие от известного, в предлагаемый рентгенолюминесцентный сепаратор дополнительно с двух сторон потока материала установлены фотоприемные устройства матричного типа, выполненные на основе цветных цифровых видеокамер и импульсные осветители с регулируемыми параметрами светового потока, устройство цифровой обработки снабжено функциями параллельной обработки изображений потока материала двух и более видеокамер, синхронизации систем регистрации и выделения минералов, вычисления значений признаков разделения, параметров селекции и критериев определения различных минеральных фракций, определения параметров движения минералов, определения и регулирования параметров потока материала, оценки состояния систем регистрации и выделения материала сепаратора. Дополнительно устанавливают два или более устройства для отделения и приема зерен минералов различных фракций, при этом исполнительные механизмы устройств выполнены в виде наборов пневмоклапанов с размерами сопла эжекторов соизмеримыми размерам среднего зерна сепарируемого материала.

Такой сепаратор обеспечит повышение эффективности процесса рентгенолюминесцентной селекции.

На фиг. 1 показана фотография (в отраженном свете) шаровых индикаторов

мм в потоке руды на формирующем наклонном лотке сепаратора первичного обогащения типа ЛС-20-05Н (класс крупности -10+5 мм).

На фиг. 2 показана фотография рентгенолюминесценции кристалла циркона и люминесцентных индикаторов различной геометрической формы.

На фиг. 3 показана схема рентгенолюминесцентного сепаратора.

Локализация отсечки. В системе регистрации рентгенолюминесцентного сепаратора с видеокамерой локализация, то есть местоположение и траектория движения люминесцирующей частицы (зерна) материала, определяются при обработке растрового изображения потока материала на лотке. На фиг. 1 показана фотография (в отраженном свете) шаровых индикаторов

мм в потоке руды на формирующем наклонном лотке сепаратора первичного обогащения типа ЛС-20-05Н (класс крупности -10+5 мм).

У этих сепараторов выделение люминесцирующего зерна материала осуществляется по всей ширине лотка. Объем материала одной отсечки примерно соответствует полю кадра фотографии и составляет 400-600 зерен материала.

Использование в системе регистрации видеокамеры дает возможность определять координаты материала с точностью до одного пикселя (0.1 мм). А используя много клапанные пневмоотсекатели с площадью струи, соизмеримой со средним размером зерен, можно на два порядка сократить выход материала на отсечку, что позволит отказаться от нескольких технологических стадий перечистки концентрата.

Кроме снижения выхода концентрата, получение точных координат люминесцирующего зерна обеспечит снижение технологических потерь (повышение извлечения) сепараторов за счет исключения случаев непопадания струи отсечки в зерно, ложных и повторных обнаружений.

Возможность выделения сигнала отдельного зерна из общего потока свечения воздуха, руды, ее паров и пыли, конструкций сепаратора обеспечивает повышение точности определения параметров сепарационных признаков, что повышает чувствительность и селективность сепаратора.

Возможность выделения одного зерна обеспечивает также снижение мощности отсечки и динамических нагрузок, что обеспечит повышение сохранности кристаллов и увеличение долговечности клапанов.

Разделительные признаки. Получение растровых изображений дает возможность повышать и улучшать процесс рентгенолюминесцентной сепарации не только повышением точности локализации минерала, но и, что не менее эффективно, более четко и точно выделять признаки и параметры селекции, формировать интегральные критерии разделения.

Кинетические признаки. На растровых изображениях характеристики кинетики люминесценции - постоянные времени и соотношение компонент определяются намного точнее за счет практически полного исключения влияния помех - свечения воздуха, элементов конструкции, паров, пыли и потока материала.

Рентгенооптическая абсорбция. При двухсторонней регистрации фотоприемниками сигналов люминесценции минералов возможно использовать в качестве разделительного признака рентгенооптическую абсорбцию. Этот высококонтрастный разделительный признак рентгеновской и оптической прозрачности алмазов используется в отдельных типах доводочных сепараторов НПП «Буревестник». На сепараторах первичного обогащения этот признак по ряду причин практически не используется. В существующих конструкциях рентгенолюминесцентных сепараторов фотоэлектронный умножитель видит не только часть адсорбированной люминесценции кристалла, но и часть прямой, то есть происходит смешение излучений из-за несоосности потока облучения и оси фотоприемника. Кроме того, поглощение существенно снижает чувствительность метода. С помощью же видеокамеры можно отличить по расположению на зерне абсорбированное излучение. На фиг. 2 хорошо видно, что на растровых изображениях отчетливо определяются отличия свойств прозрачности минералов.

Геометрические признаки. Различие элементов геометрических форм, текстуры поверхности алмазов и сопутствующих минералов определяются их природными свойствами и служат контрастными признаками селекции.

На фиг. 2 показана фотография рентгенолюминесценции кристалла циркона и люминесцентных индикаторов различной геометрической формы. Фотографии получены с помощью цветной промышленной видеокамеры. Цвет излучения индикаторов близок к спектру свечения алмазов. Кроме собственно формы, определение размера и положения кристалла в пространстве повышает точность определения абсорбционных признаков.

Хроматические (цветовые) признаки. Известно, что информативность цветных изображений значительно выше черно-белых. При этом повышается информативность не только определения принадлежности объекта к цветовому классу, но повышается точность определения формы и размера кристаллов. Использование цвета рентгенолюминесценции обеспечивает значительное повышение селективности, а как следствие и чувствительности метода рентгенолюминесценции. На фиг. 2 хорошо видны цвет и форма рентгенолюминесценции циркона (в центре) и имитаторов свечения алмазов. Слева - непрозрачный шар Φ 10 мм, справа - прозрачный куб со стороной 3 мм. Шар находится на границе зоны рентгеновского возбуждения. Видны отражения боковых стенок циркона и прозрачного куба на стекле предметного стола.

Интеграция признаков. Повышение эффективности процесса рентгенолюминесцентной сепарации на основе систем регистрации с видеокамерами обеспечивается возможностью формирования интегрального многопараметрического критерия определения минералов. В состав такого показателя входит как совокупность значений базовых разделительных признаков - абсорбционных, хроматических, геометрических, текстурных, кинетических, так и большой набор параметров, включающий значения соотношений различных базовых параметров селекции. Вычисляют величину интегрального многопараметрического показателя (критерия) разделения (селекции) с использованием методов многокритериальной оценки.

Освещение потока сепарируемого материала с использованием светодиодных осветителей с регулируемыми параметрами светового потока (яркость, спектр, длительность импульса) обеспечивает более точное определение геометрических и текстурных параметров селекции, а также дает возможность использовать цветовые признаки и признаки оптической абсорбции в отраженном свете.

Использование видеокамер в системах регистрации обеспечивает также значительное расширение продуктивных функций сепараторов:

- дает возможность определять и выделять из одного сепарируемого потока руды различные виды минералов;

- обеспечивает измерение и формирование параметров слоя потока материала;

- обеспечивает возможность проведения более точного контроля состояния систем регистрации и выделения материала.

Осуществление способа рентгенолюминесцентной сепарации минералов происходит следующим образом.

Разделяемый материал подают из бункера вибрационным или гравитационным питателем 1 и транспортируют на лотке или ленте 2, обеспечивая его движение в виде монослойного потока с определенной величиной заполнения.

При сходе потока материала с транспортирующего лотка 2 поток облучают с двух сторон сдвинутыми по фазе на 0,5 периода последовательностями импульсов с заданным периодом рентгеновского излучения. Длина этого участка облучения выбирается с учетом скорости движения материала, и интенсивности рентгеновского излучения, а ширина участка ограничена шириной потока сепарируемого материала.

В результате рентгеновского излучения возникает люминесценция.

Также с двух сторон освещают поток материала в смежных с рентгеновской зонах периодическими последовательностями световых импульсов.

Световые образы потока материала регистрируют фотоприемными устройствами матричного типа 4 в виде кадров растрового изображения, при этом кадры формируют синхронно от обоих фотоприемных устройств 4, расположенных сверху и снизу потока.

Регистрируемые изображения обрабатывают в режиме реального времени для определения параметров разделения координат положения сепарируемого минерала.

Вычисляют и формируют совокупность значений признаков селекции: выделяют в кадрах изображения потока отдельные зерна материала, вычисляют для каждого выделенного объекта совокупность значений разделительных признаков - абсорбционных, хроматических, геометрических, текстурных, кинетических; по значениям разделительных признаков вычисляют сепарационные функции параметров селекции, по параметрам селекции вычисляют величину интегрального многопараметрического критерия определения различных минеральных фракций, сравнивают величину интегрального критерия с заданными граничными значениями. При положительном результате сравнения определяют параметры движения минералов (координаты, траекторию, скорость). По вычисленным координатам отделяют зерна одной или нескольких минеральных фракции в отдельные приемники 7; по изображениям потока материала осуществляют измерение и регулирование параметров потока, производят контроль состояния элементов систем регистрации и выделения минералов сепаратора.

В этом случае достигается высокая чувствительность, селективность и точность извлечения обогащаемого минерала, так как получение сигнала в виде цветного изображения за счет высокой контрастности (по сравнению с фотоэлектронными умножителями) позволяет выявить люминесценцию минералов, в особенности слабо люминесцирующих, с большей долей вероятности и провести их анализ (обработку) на соответствие обогащаемому минералу по выбранным параметрам критерия разделения, которые учитывают в совокупности кинетические, геометрические, хроматические и адсорбционные характеристики минералов.

При этом чувствительность сепарации определяется минимальной величиной полного сигнала свечения во время действия рентгеновского излучения, которая за счет дезинтеграции сигнала на растровом изображении практически исключает влияние помех - сигнала воздуха, различных паров, пыли и частиц породы, также регистрируемых во время облучения, что позволяет существенно повысить чувствительность системы регистрации.

Таким образом, предложенный способ позволяет учитывать различные проявления природных особенностей не только обогащаемого минерала, но и всего сепарируемого материала при его взаимодействии с рентгеновским и оптическим излучением.

Подробнее осуществление вышеописанного способа поясняется на примере работы предлагаемого в изобретении рентгенолюминесцентного сепаратора.

Сепаратор (фиг. 3), с помощью которого реализуется предлагаемый способ, содержит управляемый питатель 1, наклонный лоток 2, источники возбуждающего рентгеновского излучения 3, фотоприемные устройства 4, импульсные осветители с регулируемыми параметрами светового потока 5, устройства отделения обогащаемого минерала 6, приемники выделяемого минерала 7, приемник хвостового продукта 8, устройство цифровой обработки изображений 9, устройство контроля и управления оборудованием сепаратора, включая функции дистанционного управления 10. Средство транспортировки предназначено для транспортировки с требуемой скоростью (например, со скоростью от 1 до 3 м/с) потока сепарируемого материала через зоны облучения, регистрации и отделения. Источники 3 выполнены в виде генераторов рентгеновского излучения и предназначены для облучения потока разделяемого материала. Фотоприемные устройства матричного типа (ФПУ) 4 выполнены в виде цифровых цветных видеокамер и предназначены для получения кадров растрового изображения потока материала. Устройство цифровой обработки изображений 9 предназначено для обработки сигналов с ФПУ, определения значений заданных параметров разделения, сравнения полученных значений параметров с пороговыми значениями и выработки команды исполнительным механизмам 6 на отделение обогащаемого минерала по результатам сравнения. Устройство контроля и управления оборудованием сепаратора 10 предназначено для синхронизации требуемой последовательности работы узлов и блоков, входящих в состав сепаратора.

Источники 3 расположены над и под потоком разделяемого материала и предназначены для облучения потока материала, находящегося на участке траектории свободного падения материала вблизи места его схода с лотка 2. Источники 3 выполнены в виде генератора с непрерывной последовательностью импульсов рентгеновского излучения с заданным периодом, причем фазы последовательностей импульсов снизу сдвинуты на 0,5 периода.

ФПУ 4 установлены по разные стороны относительно поверхности потока для регистрации люминесценции с участка траектории его свободного падения.

Устройства отделения обогащаемого минерала 6 могут быть выполнены, например, в виде двух и более рядов пневмоклапанов, разнесенных вдоль потока для выделения отличающихся по типу минералов. Приемник 7 для выделяемого минерала может быть выполнен, например, в виде двух и более разделенных перегородкой камер для раздельного сбора отличающихся по типу минералов.

Сепаратор (фиг. 3) работает следующим образом.

Перед подачей сепарируемого материала запускают устройство контроля и управления 10, которое выдает импульсы возбуждения длительностью, достаточной для возбуждения люминесценции (например, 0,5 мс с периодом 4 мс), на источники 3 рентгеновского излучения со сдвигом фазы источников на 2 мс. Устройство управления запускает устройство цифровой обработки 9. В устройство цифровой обработки 9 вводят численные значения порогов чувствительности, границ параметров селекции и критерия определения минералов. Затем включают подачу сепарируемого материала. При движении по наклонному лотку 2 поток материала на участке траектории свободного падения материала при сходе с лотка попадает в зоны возбуждения и регистрации, где облучается от источников 3 рентгеновским излучением. В смежной зоне поток также освещается осветителями 5 световыми импульсами с регулируемыми спектральными характеристиками (в диапазоне длин волн 300-900 нм), яркостью и длительностью. Под воздействием рентгеновского излучения источников 3 часть минералов, сепарируемого материала, люминесцирует. Световые образы потока минералов регистрируют ФПУ 4 матричного типа в виде кадров растрового изображения, которые поступающие на устройство обработки изображений 9. Устройство 9 обрабатывает световые образы в каждом периоде последовательности возбуждающих импульсов рентгеновского излучения источников 3. Если в зоне регистрации люминесцирующих минералов нет, то устройство 9 регистрирует фоновые световые сигналы от ФПУ 4 и при получении статистически достоверного количества таких сигналов определяет средние значения сигналов фона в зоне регистрации (определение характеристик люминесценции в этом случае не производится), которые используют для стабилизации нулевого уровня ФПУ. Обрабатываются также световые образы зоны освещения осветителями 5. По изображениям в отраженном и падающем свете вычисляются геометрические, текстурные, хроматические и абсорбционные параметры селекции и критерий определения минералов. При появлении в зоне возбуждения и регистрации люминесцирующего минерала (объекта) изменяются характеристики световых картин, поступающих с ФПУ 4 на устройство обработки 9. Устройство 9 сначала определяет значения интенсивности свечения и размера минерала, сравнивает полученные значение с заданными пороговыми значениями. Если значения превышают пороговые значения, то вычисляют для каждого выделенного объекта совокупность значений разделительных признаков - абсорбционных, хроматических, геометрических, текстурных, кинетических. По значениям разделительных признаков вычисляют сепарационные функции параметров селекции. По параметрам селекции вычисляют величину интегрального многопараметрического критерия определения различных минеральных фракций, сравнивают величину интегрального критерия с заданными граничными значениями. При положительном результате сравнения определяют параметры движения минералов. По вычисленным координатам отделяют зерна одной или нескольких минеральных фракции в отдельные приемники, то есть выдают управляющий сигнал на исполнительный механизм 6. Соответствующий клапан отклоняет определенный минерал в соответствующую камеру приемника 7, а остальной материал уходит в приемник 8 хвостового продукта. По изображениям потока материала осуществляют измерение и регулирование параметров потока, производят контроль состояния элементов систем регистрации и выделения минералов сепаратора. Взаимное расположение в сепараторе источников 3 обеспечивает повышение интенсивности сигналов слаболюминесцирующих минералов в потоке сепарируемого материала не только за счет увеличения мощности воздействующего на материал рентгеновского излучения, но и за счет длительности и последовательности его воздействия. При этом условия регистрации и обработки сигналов, созданных в сепараторе с помощью ФПУ 4 и устройства 9, обеспечивают практически полное исключение влияния флуктуации фонового сигнала люминесценции во время действия импульсов рентгеновского излучения от источника 3.

Таким образом, в сепараторе обеспечивается повышение чувствительности регистрации всех сигналов люминесценции минералов, в том числе и минералов с низкой интенсивностью люминесценции. Кроме того, последовательность операций и совокупность параметров критерия разделения, заданные для обработки этих сигналов в устройстве 9, обеспечивают не только селективность извлечения всех типов обогащаемых минералов, но и возможность их разделения по типам в течение одного цикла. Например, сепаратор позволяет при селективном извлечении алмазов из потока материала разделять алмазы, присутствующие в материале, на алмазы различных типов. Возможно выделять люминесцирующие материалы-не алмазы, выделять минералы-самоцветы (циркон, хризолит, гранат, пироп и др.), выделять материалы тяжелой фракции (магнетит, пирит, ильменит и др.).

Устройство контроля и управления 10 и устройство цифровой обработки сигнала 9 могут быть совмещены и выполнены на базе промышленных компьютеров и контроллеров, а задатчик пороговых значений может быть выполнен на основе сенсорного экрана монитора, подключенного к компьютеру. Блок управления 10 может быть также выполнен как генератор задающих импульсов. Исполнительный механизм 6 может быть выполнен в виде многоканального многорядного устройства на основе пневмоклапанов.

Представленный на фиг. 3 макетный вариант рентгенолюминесцентного сепаратора, выполненный на базе серийно выпускаемого НПП «Буревестник», рентгенолюминесцентного сепаратора ЛС-20-05Н, был опробован на различных коллекциях имитаторов алмазов и сопутствующих минералов в условиях обогатительной фабрики. При испытаниях было получено подтверждение высокой чувствительности видеокамер, точности определения местоположения и сепарационных характеристик минерала.

Таким образом, предлагаемые способ рентгенолюминесцентной сепарации минералов и рентгенолюминесцентный сепаратор для его осуществления обеспечивают повышение эффективности процесса рентгенолюминесцентной сепарации за счет снижения выхода концентрата, повышения извлечения, повышение точности определения различных типов минералов и возможности одновременного выделения их по типам из потока сепарируемого материала.

Claims (5)

1. Способ рентгенолюминесцентной сепарации минералов, включающий подачу разделяемого материала, транспортирование потока материала, двухстороннее облучение потока периодическими последовательностями импульсов возбуждающего рентгеновского излучения, регистрацию интенсивности сигналов люминесценции минералов фотоприемными устройствами с каждой стороны потока, обработку зарегистрированного сигнала в режиме реального времени в соответствии с заданными условиями для определения параметров разделения, сравнение полученных параметров с заданными пороговыми значениями, по результатам сравнения отделение обогащаемого минерала из потока материала, проведение контроля и управления оборудованием сепаратора, включая функции дистанционного управления, отличающийся тем, что дополнительно освещают поток материала с двух сторон в зонах, смежных с облучаемыми рентгеном периодическими последовательностями световых импульсов, регистрируют световые образы потока минералов фотоприемными устройствами матричного типа в виде кадров растрового изображения, выделяют в кадрах изображения потока отдельные зерна материала, вычисляют для каждого выделенного объекта совокупность значений разделительных признаков, по значениям разделительных признаков вычисляют сепарационные функции параметров селекции, по параметрам селекции вычисляют величину интегрального многопараметрического критерия определения различных минеральных фракций, сравнивают величину интегрального критерия с заданными граничными значениями, при положительном результате сравнения определяют параметры движения минералов (координаты, траекторию, скорость), по вычисленным координатам отделяют зерна одной или нескольких минеральных фракции в отдельные приемники.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве разделительных признаков используют абсорбционные (степень поглощения минералом компонент светового потока), хроматические (цветовые), геометрические, текстурные, кинетику люминесценции (постоянные времени, соотношение компонент).

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно по изображениям потока материала осуществляют измерение и регулирование параметров потока, производят контроль состояния элементов систем регистрации и выделения минералов сепаратора.

4. Рентгенолюминесцентный сепаратор, содержащий средство подачи материала (питатель), средство транспортировки сепарируемого потока материала (лоток), источники импульсного возбуждающего рентгеновского излучения, расположенные над и под поверхностью потока, фотоприемные устройства для регистрации сигналов рентгенолюминесценции, расположенные над и под поверхностью потока, устройство отделения обогащаемого минерала, приемник выделяемого минерала, приемник хвостового продукта, устройство цифровой обработки сигнала люминесценции, снабженное функциями определения параметров разделения, задания пороговых значений параметров разделения, сравнения полученных значений параметров с заданными значениями, выработки команд исполнительным механизмам устройства отделения обогащаемого минерала, устройство контроля и управления оборудованием сепаратора, включая функции дистанционного управления, отличающийся тем, что с двух сторон потока материала установлены фотоприемные устройства матричного типа, выполненные на основе цветных цифровых видеокамер, и импульсные осветители с регулируемыми параметрами светового потока, устройство цифровой обработки снабжено функциями параллельной обработки изображений потока материала двух и более видеокамер, синхронизации систем регистрации и выделения минералов, вычисления значений признаков разделения, параметров селекции и критериев определения различных минеральных фракций, определения параметров движения минералов, определения и регулирования параметров потока материала, оценки состояния систем регистрации и выделения материала сепаратора.

5. Сепаратор по п. 4, отличающийся тем, что дополнительно устанавливают два или более устройства для отделения и приема зерен минералов различных фракций, при этом исполнительные механизмы устройств выполнены в виде наборов пневмоклапанов с размерами сопла эжекторов, соизмеримыми размерам среднего зерна сепарируемого материала.

Images