RU2731173C1 - Способ рентгенографической сепарации минералов - Google Patents
Способ рентгенографической сепарации минералов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2731173C1 RU2731173C1 RU2020101146A RU2020101146A RU2731173C1 RU 2731173 C1 RU2731173 C1 RU 2731173C1 RU 2020101146 A RU2020101146 A RU 2020101146A RU 2020101146 A RU2020101146 A RU 2020101146A RU 2731173 C1 RU2731173 C1 RU 2731173C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- particle
- minerals
- ray
- pixel
- values
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B07—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS; SORTING
- B07C—POSTAL SORTING; SORTING INDIVIDUAL ARTICLES, OR BULK MATERIAL FIT TO BE SORTED PIECE-MEAL, e.g. BY PICKING
- B07C5/00—Sorting according to a characteristic or feature of the articles or material being sorted, e.g. by control effected by devices which detect or measure such characteristic or feature; Sorting by manually actuated devices, e.g. switches
Landscapes
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способам разделения дробленого минерального материала и может применяться для рентгенографической сепарации алмазосодержащей породы различных классов крупности. Исходный материал транспортируют в виде монослойного потока отдельных частиц. Облучают участок материала рентгеновским излучением по всей ширине потока перпендикулярно направлению транспортировки. Регистрируют распределение интенсивности излучения, прошедшего через этот участок потока, с помощью линейных многопиксельных рентгеночувствительных детекторов. Одновременно регистрируют толщину частиц материала, облучаемых рентгеновским излучением. Определяют характеристики каждой из частиц исходного материала и отделяют обогащаемые минералы из потока исходного материала при соответствии полученной характеристики критерию отнесения частицы к обогащаемому материалу. Технический результат: повышение селективности отделения обогащаемых минералов с сохранением высокого процента извлечения. Для достижения технического результата определяют значение характеристики частицы исходного материала как точки в двухкоординатной системе. Координаты точки получают, регистрируя интенсивность энергии излучения, прошедшего через частицу исходного материала в каждом пикселе многопиксельных рентгеночувствительных детекторов, и нормируя эту интенсивность на максимально возможное для нее значение, одновременно определяя толщину материала над этим пикселем многопиксельных рентгеночувствительных детекторов и нормируя на максимально возможное для нее значение. Проверяют значения координат полученной точки на принадлежность к предварительно определенной области значений характеристики обогащаемых минералов. Выделяют связанные области пикселей, значение характеристики частицы в которых принадлежит области значений характеристики обогащаемых минералов. Определяют степень совпадения выделенной области пикселей с областью значений характеристики обогащаемых минералов и отделяют обогащаемый минерал из потока исходного материала при соответствии степени совпадения критерию отнесения частицы к обогащаемому материалу. 5 з.п. ф-лы, 4 ил., 2 табл.
Description
Область техники
Изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых, а именно к способам разделения дробленого минерального материала на обогащаемый и хвостовой продукты, которые основаны на отличии в степени поглощения рентгеновского излучения различными минералами.
Предложенный способ может применяться для рентгенографической сепарации минералов, в частности, алмазосодержащей породы различных классов крупности.
Уровень техники
Известен способ сепарации минералов, основанный на отличии в степени поглощения рентгеновского излучения различными минералами [патент RU 2379130, В07С 5/342, 20.01.2010].
Способ включает транспортирование минералов в виде монослойного потока, облучение проникающим излучением, регистрацию интенсивности потоков излучения с противоположной стороны минерала, задание граничных значений интенсивности излучения для верхнего и нижнего класса крупности полезного минерала, определение характеристики минерала и отделение минералов по величине определенной характеристики. При этом интенсивность излучения регистрируют в узких пучках (соответствующих размеру ячейки -пикселя регистрирующего устройства), сечение которых заведомо меньше, чем размер (класс крупности) минерала, а ее величина не выходит из заданного диапазона значений, и определяют количество следующих подряд таких пучков.
В качестве характеристики минерала используют отношение логарифма интенсивности прошедшего через минерал узкого пучка излучения к количеству следующих подряд пучков.
За верхнюю границу заданного диапазона интенсивности может быть принята интенсивность излучения, прошедшего через кристалл полезного минерала минимальной сепарируемой крупности, а за нижнюю - интенсивность излучения, прошедшего через кристалл полезного минерала максимальной сепарируемой крупности.
Известно, что интенсивность излучения, прошедшего через минерал может быть описана выражением
Id=I0 *e-μd,
где: Id - интенсивность излучения, прошедшего через минерал;
Io - интенсивность излучения, падающего на минерал;
μ(Z, E) - коэффициент ослабления излучения, зависящий от атомного номера (Z) вещества (минерала) и энергии (Е) излучения;
d - толщина минерала.
Таким образом, выбранная в описанном документе характеристика зависит от толщины материала.
При этом, в пределах одного технологического класса крупности реальной алмазосодержащей породы могут встречаться как алмазы, так и отдельные частицы породы, например чешуйки или пластинки малой толщины, линейные размеры которых находятся в пределах обогащаемого класса, а произведения коэффициента ослабления на толщину таких частиц будут равны, т.е.
μалм *daлм=μпор *dпор
Соответственно, при реализации описанного способа в обогащаемый продукт («концентрат») попадут не только полезные минералы (алмазы), но и сопутствующие минералы.
Таким образом, данный способ имеет существенный недостаток - невысокую селективность сепарации, обусловленную попаданием в концентрат значительного количества сопутствующих минералов.
Известно устройство и способ разделения навалочных материалов согласно патенту RU 2344885, где для исключения зависимости результатов отделения обогащаемого материала от толщины объекта производится облучение его двумя пучками излучения разных энергий, раздельная регистрация интенсивности излучения, прошедшего через объект в каждом пучке, а затем выполняется операция «Z-преобразования», устраняющая, по мнению авторов, эту зависимость. В тоже время в указанном документе сформулировано только функциональное назначение операции. Математическое выражение или алгоритм ее выполнения не описан.
При этом, в публикации V. REBUFFEL и Jean-Marc DINTEN «Dual-Energy X-Ray Imaging: Benefits and Limits», ECNDT 2006 - Th.1.3.1 (фигура 2) теоретически рассмотрена возможность определения математическими методами области значений характеристики обогащаемых минералов, однако не обсуждается создание и промышленная реализация такой математической модели.
Известен также способ, включающий транспортирование исходного материала в виде монослойного потока отдельных частиц, облучение рентгеновским излучением участка этого материала, раздельную регистрацию в двух различных энергетических диапазонах распределения интенсивности излучения, прошедшего через этот участок потока исходного материала, определение характеристики каждой из частиц исходного материала и отделение обогащаемых минералов из потока исходного материала при соответствии характеристики заданному критерию [патент RU 2470714, В03В 13/00, В07С 5/34, 27.12.2012]. Облучение потока осуществляют двумя узкими последовательно расположенными моноэнергетичными пучками рентгеновского излучения, энергии которых относятся к двум различным энергетическим диапазонам. Регистрируют прошедшее через частицу (один и тот же участок исходного материала) излучение раздельно с помощью двух последовательно расположенных линейных рентгеночувствительных детекторов, при этом каждый из детекторов регистрирует излучение в том энергетическом диапазоне, который соответствует облучающему пучку. В качестве характеристики полезного минерала (алмаза) используют частное от деления натурального логарифма отношения интенсивности излучения, прошедшего через алмаз, к интенсивности излучения, прошедшего мимо алмаза и любой другой частицы исходного материала, пучка излучения одной энергии, к натуральному логарифму отношения интенсивности излучения, прошедшего через этот же алмаз, к интенсивности излучения, прошедшего мимо алмаза и любой другой частицы исходного материала, пучка излучения другой энергии.
В описанном способе сделана попытка нахождения такой характеристики частицы исходного материала, у которой нет зависимости от ее толщины в направлении распространения облучающего рентгеновского излучения.
Такой характеристикой вещества исходного материала был выбран аналитический параметр R, представляющий выражение для отношения коэффициентов ослабления рентгеновского излучения каждой частицей алмазосодержащего материала для квантов излучения с энергией Е1 и Е2:
где μk(E1) и μk(Е2) - коэффициенты ослабления излучения материалом частицы исходного материала при энергии квантов излучения, соответственно Е1 и Е2;
I1(E1) и I2(Е2) - интенсивность рентгеновского излучения, прошедшего через ленту и частицу материала, от первого и второго источника излучения, соответственно.
А поскольку зависимость μk(E) для всех составляющих алмазосодержащего материала можно считать известной, то использование параметра R в качестве характеристики полезного минерала (алмаза) позволяет выделить алмазы из потока материала.
Однако испытания, проведенные авторами настоящего изобретения на реальном исходном алмазосодержащем материале обогатительной фабрики для технологического класса от 3 до 6 мм, показали наличие в обогащенном (выходном) продукте сепаратора, в котором был реализован предложенный способ, большое количество частиц сопутствующих минералов типа чешуек и пластинок малой толщины (0.8…1.5 мм). При этом число отсечек (актов отделения частиц от потока исходного материала) составило до 3-х и более частиц на один алмаз, что указывает на недостаточную селективность предложенного способа сепарации минералов.
Недостаточная селективность описанного способа сепарации минералов, по всей видимости, определяется тем, что практически невозможно обеспечить выполнение одного из его существенных признаков - облучение потока частиц исходного материала моноэнергетичными пучками рентгеновского излучения. Зависимость μk(E), таким образом, реально определяется составом исходного (обогащаемого) материала и предложенный в способе аналитический параметр R сохраняет в определенной степени зависимость от толщины частиц обогащаемого материала, то есть возникает ситуация, когда
μалм *dалм=μпор *dпор ,
что приводит к конфликту между обнаружением алмазов (полезных минералов) и отнесением частиц сопутствующих минералов к алмазам (ложные обнаружения).
Таким образом, техническая проблема, связанная с зависимостью характеристики, по которой производится отделение обогащаемого минерала от потока исходного материала, от физического размера (толщины) частиц материала, что приводит к ложным отнесениям сопутствующих минералов к обогащаемым, не была решена в предшествующем уровне техники.
Известна публикация ((Development of a prototype X-ray transmission washability monitor» (The Journal of The Southern African Institute of Mining and Metallurgy, Volume 112, March 2012, pp. 179-184), где рассматривается способ определения плотности вещества объектов - кусков минералов с помощью комбинированной методики, использующей измерение поглощения материалом рентгеновского излучения двух различных энергий параллельно с определением размеров (длина, ширина, высота) оптическим методом. Определяемые объекты перемещаются по конвейерной ленте в зону облучения рентгеновским излучением трубок, направленным перпендикулярно ленте. Трубки размещены над конвейером в зоне, изолирующей персонал от изучения. Физические размеры объектов определяются известным методом лазерной триангуляции. Для этого в другой зоне расположен лазерный источник, луч которого также перпендикулярен ленте. Лазерный луч освещает точку на поверхности объекта, расстояние до которой от лазерного устройства необходимо измерить. Отражения от этой точки контролируются детектором, который устанавливается на некотором расстоянии от лазерного луча, таком, что источник лазерного излучения, объект и детектор образуют треугольник. На детекторе линза фокусирует отраженный свет на ПЗС-матрице, и положение яркого пятна на чипе показывает направление входящего света, т.е. угол между лазерным лучом и возвращенным светом, откуда расстояние и может быть рассчитано. Приемная камера «направлена» в зону лазерного луча под углом 45 град, для оптимального учета формы объекта. Специальный программный комплекс («WAMON»), объединяя данные рентгеновских детекторов и камеры и, учитывая задержку (расстояние) между ними вдоль ленты, определяет плотность объекта с высокой точностью.
Описанный «монитор», как следует из наименования, предназначен для измерения плотности минеральных объектов. Принципиально он может быть настроен на выявление определенного минерала (например, алмаза), но не имеет своей целью рентгенографическую сепарацию минералов, поскольку при работе на потоке материала наклонный отраженный луч будет часто затеняться сопутствующими минералами, вызывая пропуски либо ложные обнаружения.
Известен также патент США №9566615, где описано несколько вариантов реализации способа сортировки объектов, в частности, кусков резины. В первом варианте применяется двухэнергетическая схема, и с целью исключения влияния толщины объектов предложено ввести поправочный коэффициент 'k' и определить аналитический параметр
S=In(I1/I0)-k⋅In(I2/I0)=-(μ1-k⋅μ2)d,
где μ1 и μ2 - коэффициенты ослабления излучения с энергией Е1 и Е2, соответственно, частицей породы (без учета ослабления излучения материалом транспортирующей ленты).
Предполагается, что коэффициент 'k' подбирается из опыта так, чтобы параметр S не зависел от толщины, по крайней мере, в заданном диапазоне толщины. К сожалению, для алмазосодержащего материала даже для узкого диапазона размеров сохраняется зависимость результатов отделения от толщины объекта.
Наиболее близким к предлагаемому решению можно считать третий частный вариант реализации (Third Embodiment), предложенный в патенте США №9566615, принятый авторами настоящего изобретения за прототип, в котором описана подача материала по конвейеру (транспортеру), измерение толщины кусков материала, облучение кусков материала рентгеновским излучением, измерение интенсивности излучения, прошедшего через куски, определение характеристики каждой из частиц (кусков) исходного материала и отделение обогащаемых кусков из потока исходного материала при соответствии полученной характеристики критерию отнесения частицы (куска) к обогащаемому материалу. Согласно способу сортировки кусков резины, представленному в изобретении-прототипе, измеряется толщина и интенсивность прошедшего рентгеновского излучения и далее происходит определение (принимается решение) методом вычитания энергий, вначале на первом шаге определения первой стадии и, затем, на втором шаге определения второй стадии.
При этом базируясь на измеренном значении толщины выбирается значение параметров: пороговых значений («Порог1» и «Порог2»), по которым делается вывод о полезном характере куска либо о принадлежности его сопутствующему материалу. Пороги, таким образом, определяются и толщиной и интенсивностью прошедшего рентгеновского излучения.
Недостатком прототипа является ступенчатый характер выбора «Порогов». Применительно к алмазосодержащему материалу, где сечение полезной частицы в плоскости рентгеновского луча не прямоугольное, каждый «излом» порога будет источником ошибки и приведет к потере селективности либо пропуску алмаза.
Раскрытие сущности изобретения
В настоящем изобретении предложен способ рентгенографической сепарации минералов, включающий:
транспортирование исходного материала в виде монослойного потока отдельных частиц, облучение рентгеновским излучением участка этого материала по всей ширине потока исходного материала перпендикулярно направлению его транспортировки,
регистрацию распределения интенсивности излучения, прошедшего через этот участок потока исходного материала, с помощью линейных многопиксельных рентгеночувствительных детекторов,
одновременную регистрацию толщины частиц материала, облучаемых рентгеновским излучением,
определение характеристики каждой из частиц исходного материала и отделение обогащаемых минералов из потока исходного материала при соответствии полученной характеристики критерию отнесения частицы к обогащаемому материалу, отличающийся тем, что
определяют значение характеристики частицы исходного материала как точку в двухкоординатной системе, для получения координат которой в каждом пикселе многопиксельных рентгеночувствительных детекторов регистрируют интенсивность энергии излучения, прошедшего через частицу исходного материала и нормируют на максимально возможное для нее значение, одновременно определяют толщину материала над этим пикселем многопиксельных рентгеночувствительных детекторов и нормируют на максимально возможное для нее значение,
проверяют значения координат полученной точки на принадлежность к предварительно определенной области значений характеристики обогащаемых минералов,
выделяют связанные области пикселей, значение характеристики частицы в которых принадлежит области значений характеристики обогащаемых минералов,
определяют степень совпадения выделенной области пикселей с областью значений характеристики обогащаемых минералов и
отделяют обогащаемый минерал из потока исходного материала при соответствии степени совпадения критерию отнесения частицы к обогащаемому материалу.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение селективности отделения обогащаемых минералов с сохранением высокого процента извлечения за счет преодоления недостатков, связанных с зависимостью характеристики, по которой производится отделение обогащаемого минерала от потока исходного материала, от физического размера (толщины) частиц материала.
Указанные недостатки преодолеваются в настоящем изобретении за счет учета всего многообразия как размеров и толщины частиц исходного материала, в том числе и в случаях изменений толщины в пределах одной частицы.
Более конкретно, для достижения указанного технического результата в настоящем способе определяют значение характеристики частицы исходного материала как точку в двухкоординатной системе, для получения координат которой в каждом пикселе многопиксельных рентгеночувствительных детекторов регистрируют интенсивность энергии излучения, прошедшего через частицу исходного материала и нормируют на максимально возможное для нее значение, одновременно определяют толщину материала над этим пикселем многопиксельных рентгеночувствительных детекторов и нормируют на максимально возможное для нее значение, проверяют значения координат полученной точки на принадлежность к предварительно определенной области значений характеристики обогащаемых минералов, выделяют связанные области пикселей, значение характеристики частицы в которых принадлежит области значений характеристики обогащаемых минералов, определяют степень совпадения выделенной области пикселей с областью значений характеристики обогащаемых минералов и отделяют обогащаемый минерал из потока исходного материала при соответствии степени совпадения критерию отнесения частицы к обогащаемому материалу.
Область значений характеристики обогащаемых минералов можно предварительно определить с помощью статистически представительного набора эталонов как совокупность точек на координатной плоскости, оси координат которой представляют собой интенсивность прошедшего через эталон рентгеновского излучения, которую регистрируют в каждом пикселе многопиксельных рентгеночувствительных детекторов и нормируют на максимально возможное значение этой интенсивности, и толщину частицы материала, которую одновременно определяют над этим пикселем многопиксельных рентгеночувствительных детекторов и нормируют на максимально возможное для нее значение.
Множество определяемых точек в области значений характеристики обогащаемых минералов можно разделить на два подмножества в зависимости от вероятности повторения их значений в наборе эталонов, выделить в соответствии с размерами частиц исходного материала связанные области пикселей, значение характеристики частицы в которых принадлежит области обогащаемых минералов-алмазов, и отделить обогащаемый минерал из потока исходного материала, если выделенная область пикселей с заданной степенью совпадения одновременно принадлежит как любому из двух подмножеств, так и подмножеству с более высокой вероятностью повторения значений характеристики обогащаемых минералов. Предложенный вариант позволяет также исключить «краевой эффект» - ложные обнаружения на неровных или тонких краях частиц сопутствующих минералов.
При определении значения характеристики частицы исходного материала можно дополнительно учитывать поглощение прошедшего излучения конструктивными элементами, находящимися между частицей и каждым пикселем многопиксельного рентгеночувствительного детектора, путем предварительной регистрации интенсивности излучения, прошедшего через эти элементы в отсутствии частицы.
При этом, максимальный размер облучаемого рентгеновским излучением участка исходного материала в направлении транспортировки можно определять таким образом, чтобы указанный размер не превышал минимальный размер частицы минерала обогащаемого класса крупности. В то время как, связанные области пикселей можно выбирать в соответствии с разрешающей способностью многопиксельных рентгеночувствительных детекторов и с размерами частиц исходного материала, при этом минимальный размер связанной области пикселей не превышает минимальный размер частицы обогащаемого класса крупности.
Краткое описание чертежей
Сущность настоящего изобретения дополнительно проиллюстрирована следующими графическими материалами.
На Фигуре 1 в виде блок-схемы представлена последовательность этапов (действий) при реализации предлагаемого способа.
На Фигуре 2 в графическом виде представлена область значений характеристики обогащаемых минералов.
На Фиг. 3а представлен пример представления значений характеристики частицы исходного материала в координатах плоскости многопиксельных рентгеночувствительных детекторов.
На Фиг. 3б представлен пример связанных областей пикселей, в которых полученное значение характеристики частицы принадлежит заданной области значений характеристики обогащаемых минералов.
Осуществление изобретения
Осуществление предлагаемого способа рентгенографической сепарации минералов происходит в соответствии с последовательностью, приведенной на Фиг. 1.
При этом предварительно определяют следующие параметры: характеристики обогащаемого минерала, поглощение излучения конструктивными элементами, находящимися между частицей и каждым пикселем детектора, максимально возможное значение интенсивности рентгеновского излучения, диапазон толщины частиц материала (заданный для сепаратора класс крупности), геометрические размеры непрерывной (связанной) области пикселей в двухкоординатной плоскости по направлению движения потока частиц и перпендикулярно направлению движения потока, а также критерий отнесения частицы к обогащаемому минералу.
Для определения параметра, учитывающего влияние поглощения излучения конструктивными элементами, находящимися между частицей и каждым пикселем детектора, измеряют значения интенсивности сигнала I0(Е) рентгеновского излучения с энергиями Е в отсутствии потока частиц исходного материала.
Определяют максимально возможное значение Imax(E) интенсивности рентгеновского излучения, регистрируемого энергетического диапазона, как разность значения динамического диапазона детектора и значения интенсивности сигнала I0(Е).
Для определения области (фиг. 2) значений характеристики обогащаемых минералов составляют статистически представительный набор эталонов, элементами которого могут быть частицы обогащаемого минерала различных размеров и толщин (в пределах обогащаемого класса крупности с учетом допустимого замельчения и закрупнения) или частицы материала-имитатора, обладающего аналогичными обогащаемому минералу свойствами. Эталонные образцы транспортируют между источником излучения и детектором в виде монослойного потока определенной ширины. По всей ширине потока облучают выбранный участок рентгеновским излучением источника. Максимальный размер облучаемого участка в направлении транспортировки не превышает минимальный размер частицы. Регистрируют интенсивности сигналов I(E), прошедшего через эталон рентгеновского излучения с помощью линейных рентгеночувствительных детекторов, содержащих множество чувствительных единиц - пикселей и расположенных перпендикулярно направлению транспортировки потока. При этом регистрируют распределение интенсивности I(E) выбранной энергии Е излучения, прошедшего через эталон; одновременно определяют толщину частицы материала над этим пикселем многопиксельных рентгеночувствительных детекторов и нормируют на максимально возможное для нее значение (верхнее значение класса крупности).
Последующая обработка зарегистрированных таким образом сигналов I(E) и толщины происходит при условии, что регистрируемые интенсивности I(Е) и толщина определяются на одном и том же участке эталона. Из зарегистрированной в каждом пикселе линейного детектора интенсивности сигнала I(E) рентгеновского излучения, прошедшего через эталон, вычитают соответствующую интенсивность сигнала I0(Е) рентгеновского излучения, измеренную в отсутствии потока частиц, и нормируют на максимально возможное значение Imax(E). Полученная таким образом на наборе эталонов совокупность пар значений (интенсивность - толщина d) определяет область 1 (фиг. 2) значений характеристики обогащаемых минералов и может быть графически представлена как совокупность точек на плоскости с координатами по осям I(E) и d (толщина).
Чтобы исключить «краевой эффект» - ложные обнаружения на неровных или тонких краях частиц в потоке исходного материала, множество точек, принадлежащих области 1 (фиг. 2) значений характеристики обогащаемых минералов, разделяют на два подмножества в зависимости от вероятности повторения их значений в наборе эталонов: 1а - «определенно полезный минерал» и 1б - «вероятно полезный минерал». Область 2 (фиг. 2), в которой не зарегистрированы сигналы I(E) прошедшего через эталон рентгеновского излучения (или толщина равна нулю) соответствует условию «точно не полезный минерал». Выделение подмножеств 1а и 1б в области 1 значений характеристики обогащаемых минералов при выполнении условия максимальной селективности определяется приоритетом обнаружения полезного минерала.
Геометрические размеры непрерывной (связанной) области (фиг. 3б) пикселей задают в двухкоординатной плоскости по направлению движения потока частиц и перпендикулярно направлению движения потока в соответствии с разрешающей способностью (размерами пикселей) линейного многопиксельного детектора, разрешающей способностью измерителя толщины и с размерами частиц исходного материала, в которых значения характеристики частицы принадлежат области 1 (фиг. 2) обогащаемых минералов. При этом минимальный размер связанной области пикселей не должен превышать минимальный размер частицы обогащаемого класса крупности.
Критерий отнесения частицы к обогащаемому минералу представляет собой степень совпадения выделенной области пикселей с областью значений характеристики обогащаемых минералов, которую задают в виде доли (например, %) пикселей, соответствующих области 1, от общего количества пикселей в заданной связанной области.
В случае разделения множества точек, принадлежащих области 1 (фиг. 2) значений характеристики обогащаемых минералов, на два подмножества 1а и 1б, критерий отнесения частицы к обогащаемому минералу может быть задан в виде доли (например, %) пикселей, соответствующих области 1, от общего количества пикселей в заданной связанной области, из которых, по крайней мере, некоторое заданное число пикселей должно относиться к области 1а.
После того как параметры определены, проводят сепарацию исходного материала. Для этого исходный материал транспортируют в виде монослойного потока отдельных частиц, участок которого по всей его ширине облучают рентгеновским излучением от источника излучения, с энергией Е.
В каждом пикселе km (k - столбец; m - строка на плоскости) рентгеночувствительных детекторов регистрируют распределение интенсивности излучения Ikm(E), прошедшего через частицы, и толщины dkm исходного материала.
При этом, матрица (фиг. 3а) формируется построчно: все к пикселей в строке m формируются за время сканирования линеек, а расстояние между строками на плоскости потока материала равно произведению скорости транспортной ленты на время сканирования.
Из каждого значения интенсивности сигнала Ikm(E) вычитают значения интенсивности сигнала I0(Е) рентгеновского излучения в отсутствии потока частиц исходного материала и каждую полученную величину нормируют на максимально возможное для нее значение интенсивности Imax(E). Одновременно измеряют значение толщины частицы над данным пикселем dkm и нормируют ее на максимальное значение dmax. Таким образом, в двухкоординатной плоскости с осями по направлению движения потока частиц исходного материала и перпендикулярно направлению движения потока (фиг. 3а) каждому пикселю детектора соответствует пара значений интенсивности INkm(Е) и толщины dNkm. Полученные в каждом пикселе детектора нормированные пары значений сигналов INkm(E) и dNkm сравнивают с совокупностью пар значений (область 1 на фиг. 2) характеристики обогащаемых минералов. Затем пиксели детектора, в которых пары значений интенсивности INkm(E) и толщины dNkm принадлежат совокупности пар значений характеристики (область 1 на фиг. 2) обогащаемых минералов, объединяют в группы конкретных геометрических размеров в соответствии с разрешающей способностью (размерами пикселей) линейного многопиксельного детектора и с размерами частиц исходного материала (фиг. 3б), например, размер группы составляет 6×7 пикселей.
Каждую связанную группу пикселей проверяют на соответствие заданному критерию отнесения частицы к обогащаемому минералу (например, не менее 75% пикселей должны соответствовать области 1, фиг. 2). Группа 3 (фиг. 3б) соответствует заданному критерию, а группа 4 - нет. Отделяют обогащаемый минерал из потока исходного материала при положительном результате сравнения.
При разделении множества точек, принадлежащих области 1 (фиг. 2) значений характеристики обогащаемых минералов, на два подмножества 1а и 1б, используют более дифференцированный подход к критерию отнесения частицы к обогащаемому минералу. В этом случае полученные в каждом пикселе детектора нормированные пары значений INkm(E) и dNkm сравнивают с совокупностью пар значений (область 1 на фиг. 2) характеристики обогащаемых минералов также как и в случае, описанном выше. Однако значения каждой пары значений INkm(Е) и dNkm дифференцируют в зависимости от принадлежности одному из двух подмножеств - 1а или 1б области 1. Учитывают принадлежность каждой пары значений INkm(E) и dNkm к соответствующему подмножеству (1а или 1б) области характеристики обогащаемых минералов: при проверке каждой выделенной связанной группы пикселей на соответствие заданному критерию отнесения частицы к обогащаемому минерала, (например, не менее 75% пикселей должны соответствовать области 1, фиг. 2, из них не менее, например, 3-х соответствуют области 1а, фиг. 2). Группа 3 (фиг. 3б) соответствует заданному критерию, а группа 4 - нет. Отделяют обогащаемый минерал из потока исходного материала при положительном результате сравнения.
Промышленная реализация предлагаемого способа рентгенографической сепарации минералов может быть, в частности, осуществлена с помощью устройства, включающего транспортер (конвейер), с размерами ленты 3.4 м×400 мм для подачи исходного материала в виде монослойного потока отдельных частиц к зоне облучения рентгеновским излучением, рентгеновская трубка, например 2.4BXB24-W (значения напряжения и тока рентгеновской трубки приведены ниже в табл. 1), и многопиксельный рентгеночувствительный детектор на основе линеек (фотодиодных массивов) S8865-128G (www.hamarnatsu.corn). Рентгеновская трубка и устройство измерения толщины (лазер FP-MVmicro-660-70M-30-F1200-IP67 и камера MV1-D1024E-3D02-160-G2) установлены над транспортерной лентой по направлению движения потока материала последовательно, но так, чтобы рентгеновский луч и лазерный луч на транспортерной ленте совпадали. Детектор установлен под транспортерной лентой по направлению движения потока материала. Для обработки зарегистрированных детекторами сигналов интенсивности I(E) может быть использована система регистрации, включающая АЦП PCI1714U (www.advantech.com) и процессорный модуль IB-945F. Исполнительный механизм для отделения обогащаемого минерала из потока исходного материала может быть выполнен на базе электроуправляемых пневмоклапанов.
Разрешение по измерению толщины (высоты) составляет 0,04 мм. Разрешение рентгеновского детектора 0,8 мм - поперек транспортерной ленты и 1,2 мм - вдоль транспортерной ленты.
Пример
Предлагаемый способ рентгенографической сепарации минералов-алмазов был опробован для обогащения алмазного сырья с помощью опытного образца рентгенографического сепаратора.
В Таблице 1 приведены параметры устройства, на котором проведены испытания предложенного способа.
При испытаниях предлагаемого способа предварительно определялась область значений характеристики обогащаемых минералов. Бункер сепаратора загружался безалмазным материалом весом 22,2 кг, в который замешивались имитаторы из фторопласта в виде кубиков различных размеров. На выходе хвостов и концентрата устанавливались сборники. Сепаратор запускался в РАБОТУ. Число извлеченных имитаторов определялось путем ручной разборки. В Таблице 2 приведены результаты испытаний предложенного в изобретении способа.
Проведенные испытания показали, что предлагаемый способ рентгенографической сепарации минералов обеспечивает малое количество ложных отсечек при высоком извлечении.
Таким образом, предлагаемый способ рентгенографической сепарации минералов не только обеспечивает достижение технического результата - повышение селективности отделения обогащаемых минералов от потока исходного материала, но и повышает качество получаемого концентрата за счет существенного повышения сокращения при высоком показателе извлечения.
Claims (14)
1. Способ рентгенографической сепарации минералов, включающий транспортирование исходного материала в виде монослойного потока отдельных частиц,
облучение рентгеновским излучением участка этого материала по всей ширине потока исходного материала перпендикулярно направлению его транспортировки,
регистрацию распределения интенсивности излучения, прошедшего через этот участок потока исходного материала, с помощью линейных многопиксельных рентгеночувствительных детекторов,
одновременную регистрацию толщины частиц материала, облучаемых рентгеновским излучением,
определение характеристики каждой из частиц исходного материала и отделение обогащаемых минералов из потока исходного материала при соответствии полученной характеристики критерию отнесения частицы к обогащаемому материалу, отличающийся тем, что
определяют значение характеристики частицы исходного материала как точку в двухкоординатной системе, для получения координат которой в каждом пикселе многопиксельных рентгеночувствительных детекторов регистрируют интенсивность энергии излучения, прошедшего через частицу исходного материала, и нормируют на максимально возможное для нее значение, одновременно определяют толщину материала над этим пикселем многопиксельных рентгеночувствительных детекторов и нормируют на максимально возможное для нее значение,
проверяют значения координат полученной точки на принадлежность к предварительно определенной области значений характеристики обогащаемых минералов,
выделяют связанные области пикселей, значение характеристики частицы в которых принадлежит области значений характеристики обогащаемых минералов, определяют степень совпадения выделенной области пикселей с областью значений характеристики обогащаемых минералов и
отделяют обогащаемый минерал из потока исходного материала при соответствии степени совпадения критерию отнесения частицы к обогащаемому материалу.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что область значений характеристики обогащаемых минералов предварительно определяют с помощью статистически представительного набора эталонов как совокупность точек на координатной плоскости, оси координат которой представляют собой интенсивность прошедшего через эталон рентгеновского излучения, которую регистрируют в каждом пикселе многопиксельных рентгеночувствительных детекторов и нормируют на максимально возможное значение этой интенсивности, и толщину материала эталона, которую одновременно определяют над этим пикселем многопиксельных рентгеночувствительных детекторов и нормируют на максимально возможное значение этой толщины.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что множество определяемых точек в области значений характеристики обогащаемых минералов разделяют на два подмножества в зависимости от вероятности повторения их значений в наборе эталонов, выделяют в соответствии с размерами частиц исходного материала связанные области пикселей, значение характеристики частицы в которых принадлежит области обогащаемых минералов, и отделяют обогащаемый минерал из потока исходного материала, если выделенная область пикселей с заданной степенью совпадения одновременно принадлежит как любому из двух подмножеств, так и подмножеству с более высокой вероятностью повторения значений характеристики обогащаемых минералов.
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при определении значения характеристики частицы исходного материала дополнительно учитывают поглощение прошедшего излучения конструктивными элементами, находящимися между частицей и каждым пикселем многопиксельного рентгеночувствительного детектора, путем предварительной регистрации интенсивности излучения, прошедшего через эти элементы в отсутствие частицы.
5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что максимальный размер облучаемого рентгеновским излучением участка исходного материала в направлении транспортировки не превышает минимальный размер частицы минерала обогащаемого класса крупности.
6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что связанные области пикселей выбирают в соответствии с разрешающей способностью многопиксельных рентгеночувствительных детекторов и с размерами частиц исходного материала, при этом минимальный размер связанной области пикселей не превышает минимальный размер частицы обогащаемого класса крупности.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020101146A RU2731173C1 (ru) | 2020-01-10 | 2020-01-10 | Способ рентгенографической сепарации минералов |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020101146A RU2731173C1 (ru) | 2020-01-10 | 2020-01-10 | Способ рентгенографической сепарации минералов |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2731173C1 true RU2731173C1 (ru) | 2020-08-31 |
Family
ID=72421484
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020101146A RU2731173C1 (ru) | 2020-01-10 | 2020-01-10 | Способ рентгенографической сепарации минералов |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2731173C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2772789C1 (ru) * | 2021-07-30 | 2022-05-25 | Евгений Матвеевич Лукьянченко | Способ сепарации алмазов и устройство для его осуществления |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2013335A (en) * | 1978-01-31 | 1979-08-08 | De Beers Ind Diamond | Diamond detection |
| RU2366519C2 (ru) * | 2007-09-10 | 2009-09-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Иркутский государственный университет путей сообщения (ИрГУПС) | Способ сепарации алмазосодержащих материалов и устройство для его осуществления |
| RU2547293C1 (ru) * | 2014-01-30 | 2015-04-10 | Геннадий Леонидович Хобин | Способ сепарации алмазосодержащих материалов и устройство для его осуществления |
| RU2702803C1 (ru) * | 2016-10-24 | 2019-10-11 | Томра Сортинг Гмбх | Способ и система для детектирования идентификатора алмаза |
-
2020
- 2020-01-10 RU RU2020101146A patent/RU2731173C1/ru active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2013335A (en) * | 1978-01-31 | 1979-08-08 | De Beers Ind Diamond | Diamond detection |
| RU2366519C2 (ru) * | 2007-09-10 | 2009-09-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Иркутский государственный университет путей сообщения (ИрГУПС) | Способ сепарации алмазосодержащих материалов и устройство для его осуществления |
| RU2547293C1 (ru) * | 2014-01-30 | 2015-04-10 | Геннадий Леонидович Хобин | Способ сепарации алмазосодержащих материалов и устройство для его осуществления |
| RU2702803C1 (ru) * | 2016-10-24 | 2019-10-11 | Томра Сортинг Гмбх | Способ и система для детектирования идентификатора алмаза |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2772789C1 (ru) * | 2021-07-30 | 2022-05-25 | Евгений Матвеевич Лукьянченко | Способ сепарации алмазов и устройство для его осуществления |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8855809B2 (en) | Material sorting technology | |
| CA2139537C (en) | Method and apparatus for the classification of matter | |
| US10598812B2 (en) | Systems and methods for the automatic detection of lithium batteries in cargo, baggage, parcels, and other containers | |
| US7164750B2 (en) | Non-destructive inspection of material in container | |
| US7060981B2 (en) | System for automated detection of embedded objects | |
| US11123772B2 (en) | Concentrating rare earth elements from coal waste | |
| US7809103B2 (en) | Method for detecting the presence of high atomic number elements | |
| WO1996031770A1 (en) | A method and an apparatus for analysing a material | |
| US9239302B2 (en) | Method and apparatus for analysing a material | |
| RU2731173C1 (ru) | Способ рентгенографической сепарации минералов | |
| US11358179B2 (en) | Apparatus and method for sorting | |
| RU2715375C1 (ru) | Способ рентгенографической сепарации минералов | |
| RU2193185C2 (ru) | Способ обнаружения алмазов на конвейере, в потоке или образце алмазоносной породы | |
| RU2141109C1 (ru) | Способ для классификации частиц (варианты) и устройство для классификации частиц (варианты) | |
| CN115326845A (zh) | 矿物分选装置及矿物分选方法 | |
| RU2623692C2 (ru) | Система и способ для обнаружения алмазов в кимберлите и способ предварительного обогащения алмазов с их применением | |
| EP0064810A1 (en) | Sorting particulate material | |
| CA2093347A1 (en) | Imaging method for defining the structure of objects | |
| CN111476769A (zh) | 物件识别方法、装置及煤矸石分选设备 | |
| RU2670677C2 (ru) | Способ сепарации алмазов и устройство для его осуществления | |
| AU2005201989A1 (en) | X-ray inspection apparatus for foreign matter | |
| RU2303495C2 (ru) | Способ сепарации минералов | |
| CN219799278U (zh) | 矿物分选装置及矿物分选系统 | |
| RU2470714C1 (ru) | Способ сепарации алмазов | |
| US20220390390A1 (en) | Material analysis and separation system for the determination of their chemical composition and material analysis and separation method for the determination of their chemical composition |