RU37006U1 - Люминесцентный сепаратор минералов - Google Patents

Description

ВОЗВ 13/06, В07С 5/342

ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЙ СЕНАРАТОР МИНЕРАЛОВ

Нредлагаемая полезная модель относится к области обогащения полезных ископаемых, а именно, к устройствам, использующим возникающую под воздействием возбуждающего излучения люминесценцию обогащаемых минералов для их обнаружения. Такой сепаратор может быть использован на всех стадиях обогащения люминесцирующих минералов, например, алмазосодержащего сырья.

Известен способ сепарации минералов, использующий в качестве опорного сигнала для стабилизации уровня разделения амплитуду измеряемого минимального сигнала люминесценции, который соответствует амплитуде сигнала люминесценции воздуха патент РФ 22196013, В07С 5/342, 2003.

Такой опорный сигнал не зависит от содержания обогащаемого и/или сопутствующих минералов в исходном материале. Однако надежное измерение амплитуды минимального сигнала при большом динамическом диапазоне измеряемых сигналов представляет известную проблему.

Наиболее близким аналогом предлагаемой полезной модели является люминесцентный сепаратор, содержащий средства подачи исходного материала в зону обнаружения, систему импульсного возбуждения люминесценции исходного материала, по крайней мере одно, фотоприемное устройство (ФНУ) для измерения интенсивности люминесценции, синхронизатор, систему обработки сигнала люминесценции обогащаемого минерала, систему обработки сигнала люминесценции воздуха и исполнительный механизм для выделения обогащаемого минерала из исходного материала.

200313S098

PfrJl s «

При этом выход ФПУ подключен к первому входу системы обработки сигнала люминесценции обогащаемого минерала и к первому входу системы обработки сигнала люминесценции воздуха. Выход системы обработки сигнала люминесценции воздуха подключен ко второму входу системы обработки сигнала люминесценции минерала. Вход синхронизатора связан с выходом системы импульсного возбуждения. Один выход синхронизатора подключен к третьему входу системы обработки сигнала люминесценции минерала, а другой его выход подключен ко второму входу системы обработки сигнала люминесценции воздуха. Выход системы обработки сигнала люминесценции обогащаемого минерала подключен к исполнительному механизму для выделения обогащаемого минерала из исходного материала. Система обработки сигнала люминесценции воздуха включает блок выделения суммарного сигнала люминесценции воздуха и минерала, входы которого связаны с первым и вторым входами системы, а выход подключен к первому входу сумматора, выход которого является выходом системы, при этом ко второму входу сумматора подключен выход блока выделения сигнала люминесценции минерала, входы которого связаны с третьим и четвертым входами системы, к которым подключены выходы, соответственно, Ф1ТУ и синхронизатора а.с. СССР 971523, В07С 3/342, 1982.

В этом сепараторе в качестве опорного сигнала для стабилизации уровня разделения используют сигнал люминесценции воздуха, который получают с помощью системы обработки сигнала люминесценции воздуха путем вычитания из суммарного сигнала люминесценции воздуха и минерала сигнала люминесценции минерала, измеряемых на выходе ФПУ, соответственно, во время действия импульса возбуждения и непосредственно после его прекращения. Однако такое измерение сигнала люминесценции воздуха обладает недостаточной точностью, так как меняющееся содержание люминесцирующих минералов в исходном материале и широкий

динамический диапазон сигналов существенно влияют на величину получаемого сигнала на выходе сумматора.

Предлагаемая полезная модель решает задачу повышения извлечения обогаш;аемого минерала и улучшения качества обогаш;ения (сокраш;ения) за счет стабилизации уровня разделения путем повышения точности измерения сигнала люминесценции воздуха.

Поставленную задачу решает люминесцентный сепаратор минералов, содержащий средства подачи исходного материала в зону обнаружения, систему импульсного возбуждения люминесценции исходного материала, по крайней мере одно, фотоприемное устройство для измерения интенсивности люминесценции, выход которого подключен к первому входу системы обработки сигнала люминесценции обогащаемого минерала и к первому входу системы обработки сигнала люминесценции воздуха, включающей блок выделения суммарного сигнала люминесценции воздуха и минерала, входы которого связаны со входами системы, а выход подключен к первому входу сумматора, выход системы обработки сигнала люминесценции воздуха подключен ко второму входу системы обработки сигнала люминесценции минерала, третий вход которой подключен к одному выходу синхронизатора, другой выход которого подключен ко второму входу системы обработки сигнала люминесценции воздуха, а вход связан с выходом системы импульсного возбуждения, выход системы обработки сигнала люминесценции обогащаемого минерала подключен к исполнительному механизму для выделения обогащаемого минерала из исходного материала, в котором в систему обработки сигнала люминесценции воздуха дополнительно введены два задатчика постоянного напряжения, два инвертора, второй сумматор и пиковый детектор, при этом выход первого задатчика соединен со вторым входом сумматора, выход которого через первый инвертор соединен со входом пикового детектора, выход которого подключен к первому входу второго сумматора, второй вход которого подключен к

выходу второго задатчика, а выход через второй инвертор соединен с выходом системы обработки сигнала люминесценции воздуха.

В отличие от известного, в систему обработки сигнала люминесценции воздуха нредлагаемого сепаратора дополнительно введены два задатчика постоянного напряжения, два инвертора, второй сумматор и пиковый детектор, при этом выход первого задатчика соединен со вторым входом сумматора, выход которого через первый инвертор соединен со входом пикового детектора, выход которого подключен к первому входу второго сумматора, второй вход которого подключен к выходу второго задатчика, а выход через второй инвертор соединен с выходом системы обработки сигнала люминесценции воздуха.

На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого люминесцентного сепаратора минералов.

На фиг.2 представлены временные диаграммы импульсов синхронизации и регистрации сигналов люминесценции: а - сигнал на выходе системы импульсного возбуждения люминесценции

исходного материала

б - суммарные сигналы люминесценции полезных минералов и воздуха и сигналы люминесценции воздуха на выходе ФПУ; в - импульсы синхронизатора; г - сигнал на выходе первого сумматора;

д - сигналы на входе и уровень сигнала на выходе пикового детектора; е - уровень сигнала на выходе второго сумматора; ж - уровень сигнала на выходе системы обработки сигнала люминесценции воздуха.

Нредставленный на фиг.1 люминесцентный сепаратор минералов содержит средства подачи исходного материала в зону обнаружения (на фиг.1 не отмечены), систему 1 импульсного возбуждения люминесценции исходного материала, по крайней мере одно, фотоприемное устройство (ФПУ) 2 для измерения интенсивности люминесценции, синхронизатор 3,

систему 4 обработки сигнала люминесценции обогащаемого минерала, систему 5 обработки сигнала люминесценции воздуха и исполнительный механизм 6 для выделения обогащаемого минерала из исходного материала. При этом выход ФПУ 2 подключен к первому входу системы 4 обработки сигнала люминесценции обогащаемого минерала и к первому входу системы 5 обработки сигнала люминесценции воздуха. Выход системы 5 обработки сигнала люминесценции воздуха подключен ко второму входу системы 4 обработки сигнала люминесценции минерала. Вход синхронизатора 3 связан с выходом системы 1 импульсного возбуждения. Один выход синхронизатора 3 подключен к третьему входу системы 4 обработки сигнала люминесценции минерала, а другой его выход подключен ко второму входу системы 5 обработки сигнала люминесценции воздуха. Выход системы 4 обработки сигнала люминесценции обогащаемого минерала подключен к исполнительному механизму 6. Система 5 обработки сигнала люминесценции воздуха включает блок 7 выделения суммарного сигнала люминесценции воздуха и минерала, первый и второй сумматоры 8 и 9, два задатчика 10 и 11 постоянного напряжения, два инвертора 12 и 13 и пиковый детектор 14. Входы блока 7 связаны с первым и вторым входами системы 5, а выход подключен к первому входу сумматора 8, ко второму входу которого подключен выход первого задатчика 10 постоянного напряжения. Выход сумматора 8 через инвертор 12 соединен со входом пикового детектора 14, выход которого подключен к первому входу второго сумматора 9, второй вход которого подключен к выходу второго задатчика 11, а выход через второй инвертор 13 соединен с выходом системы 5 обработки сигнала люминесценции воздуха.

Люминесцентный сепаратор минералов, представленный на фиг. 1, работает следующим образом. Исходный материал в виде классифицированных кусков породы, содержащей обогащаемый минерал, с помощью транспортной системы (на фиг. 1 не отмечена) подается в зону обнаружения и облучается импульсным излучением с периодом Твозб. и длительностью импульса ти, создаваемым системой 1 (фиг.2а), ФПУ 2 преобразует оптические сигналы люминесценции, возникающие в зоне обнаружения под воздействием возбуждающего излучения, в электрические сигналы последовательность импульсов (фиг. 26), Если во время импульса возбуждения в зоне обнаружения люминесцирующие минералы (как обогащаемые, так и сопутствующие) отсутствуют, то на выходе ФПУ 2 появляются сигналы UB люминесценции воздуха, а после прекращения его действия сигналы исчезают (). Амплитуда сигналов UB зависит от аппаратных факторов (мощности импульсов возбуждения, напряжения питания ФПУ 2, степени загрязнения его окон и др.) и ее изменение отражает изменения параметров сепаратора, влияющих на стабильность уровня разделения. При наличии в зоне обнаружения люминесцирующих минералов во время импульса возбуждения, на выходе ФПУ 2 появляются суммарные (наложенные) сигналы №1, Us2 люминесценции минералов («быстрая и «медленная компоненты) и воздуха UB, а после прекращения его действия только «медленная компонента люминесценции минералов (фиг. 26). На выходе синхронизатора 3 вырабатываются импульсы длительностью т1 и следующий за ним i2 (фиг.2в), синхронные с импульсами возбуждения (фиг.2а). Во время действия импульса т2, который подается на вход 3 системы 4 и соответствует разрешению на обработку сигнала люминесценции минералов, «медленная компонента сигналов UE, Ui:2 люминесценции минералов поступает на первый вход системы 4. В системе 4 обработки сигнала люминесценции минералов в соответствии с выбранными критериями разделения и выбранным уровнем разделения вырабатывается сигнал управления, который подается на вход исполнительного механизма 6 для выделения куска обогащаемого минерала из потока исходного материала и направления его в концентрат. В системе 5 обработки сигнала люминесценции воздуха из поступивших на вход 1 сигналов Uzl, Us2 и UB (фиг.2б) выделяется сигнал (фиг.2ж), соответствующий амплитуде импульсов UB воздуха, который поступает на вход 2 системы 4 обработки

.

сигналов люминесценции минералов и используется в качестве опорного сигнала для стабилизации уровня разделения.

Выделение сигналов UB люминесценции воздуха в системе 5 происходит следующим образом. С выхода ФПУ 2 сигналы Ui:l, Us2 и UB (фиг.2б) поступают на вход 1 блока 7 выделения суммарного сигнала люминесценции воздуха и минералов. На вход 2 блока 7 поступают сигналы с выхода синхронизатора 3, длительность которых т1 соответствует времени действия импульса возбуждения люминесценции. При этом на выходе блока 7 выделяются сигналы длительностью т1. Эти импульсы с помощью сумматора 8 суммируются с постоянным напряжением отрицательной полярности, поступающим с выхода первого задатчика 10 напряжения. Напряжение задатчика 10 выбирается несколько ниже напряжения питания (примерно равно максимальному выходному напряжению операционного усилителя, на котором построен сумматор 8). На выходе сумматора 8 (фиг.2г) появляются сигналы отрицательной полярности, амплитуды которых иЕ1доп. изд - UE1, иЕ2доп изд - US2 и ивдоп изд - UB - «дополняют импульсы Usl, UI2 и UB (фиг. 26) до абсолютной величины напряжения изд задатчика 10, Инвертор 12 (фиг, 2д) изменяет полярность сигналов иЕ1доп, иБ2доп и ивдоп на положительную. После проведенного преобразования импульсам Usl и U22 с относительно большими амплитудами (фиг,2б) будут соответствовать импульсы иЕ1доп и иЕ2доп с относительно меньшими амплитудами (фиг,2д). Следовательно, максимальное значение амплитуды «дополняющих импульсов суммарного сигнала люминесценции минералов и воздуха будет соответствовать амплитуде люминесценции воздуха ивдоп изд - UB (фиг.2д). Значение максимальной амплитуды импульсов, поступающих с выхода инвертора 12 на вход пикового детектора 14 «запоминается последним и на его выходе (фиг. 2е) присутствует постоянный уровень напряжения ипд, соответствующий амплитуде «дополняющих импульсов воздуха ивдоп. Это напряжение поступает на первый вход второго сумматора 9, на второй вход которого

поступает напряжение отрицательной полярности от второго задатчика 11 напряжения. Значение напряжения изд второго задатчика 11 выбирается равным напряжению Пзд первого задатчика 10. Поскольку напряжение изд задатчика 11 превышает по абсолютной величине уровень Шд напряжения на выходе пикового детектора 14, то на выходе второго сумматора 9 (фиг. 2е) будет напряжение отрицательной полярности, абсолютное значение Шд-изд которого равно амплитуде импульсов воздуха UB (импульсов с минимальной амплитудой на фиг. 26). Инвертор 13 преобразует полярность выходного напряжения сумматора 9 в положительную. На его выходе (фиг. 2ж) получается положительное напряжение UB, соответствующее амплитуде импульсов UB воздуха.

В системе 5 непосредственно выделяют «чистый сигнал люминесценции воздуха UB, как сигнал с минимальной амплитудой из всей последовательности регистрируемых сигналов люминесценции Usl, U22 и UB, и его величина не зависит от меняющегося содержания люминесцирующих минералов в исходном материале, что обеспечивает достаточную точность измерения. Использование этого сигнала в качестве опорного сигнала для стабилизации уровня разделения повышает надежность стабилизации.

Предлагаемая полезная модель может быть осуществлена, например, на базе люминесцентных сепараторов, используемых при обогащении в алмазодобывающей промышленности. В частности, на базе сепаратора ЛС-Д-4-ОЗМ, в котором в системе 1 импульсного возбуждения используется рентгеновская трубка 4БХВ-18Ке, ФПУ 2 выполнено на базе фотоэлектронного умножителя ФЭУ-85, а система 4 со стабилизатором уровня разделения может быть выполнена как соответствующая система сепаратора Сепаратор люминесцентный ЛС-Д-4-ОЗМ ТУ 4276-041-00227703-2001.

Синхронизатор 3 может быть выполнен, например, на базе микросхем генератора импульсов 1006ВИ1 (2 шт.) в режиме ждущих мультивибраторов Г.И. Пухальский, Т.А. Новосельцева. Проектирование дискретных устройств на интегральных микросхемах. М. Радио и связь, 1990..

М(

Блок 7 выделения суммарного сигнала люминесценции воздуха и минерала может быть выполнен на базе аналогового ключа МАХ 351 ЕРЕ фирмы MAXIM, США http://www,maxim.com. Аналоговый ключ МАХ 351 ЕРЕ..

Сумматоры 8 и 9, инверторы 12, 13 и пиковый детектор 14 могут быть выполнены на операционных усилителях К140УД608 Е.А. Коломбет. Микроэлектронные средства обработки аналоговых сигналов (стр. 99-100). М. «Радио и связь, 1991..

Задатчики 10 и 11 напряжения могут быть выполнены, например, в виде делителей напряжения на резисторах.

Таким образом, предлагаемый люминесцентный сепаратор минералов обеспечивает повышение извлечения обогащаемого минерала и улучшение качества обогаш;ения (сокраш;ения).

Claims (1)

1. Люминесцентный сепаратор минералов, содержащий средства подачи исходного материала в зону обнаружения, систему импульсного возбуждения люминесценции исходного материала, по крайней мере, одно фотоприемное устройство для измерения интенсивности люминесценции, выход которого подключен к первому входу системы обработки сигнала люминесценции обогащаемого минерала и к первому входу системы обработки сигнала люминесценции воздуха, включающей блок выделения суммарного сигнала люминесценции воздуха и минерала, входы которого связаны со входами системы, а выход подключен к первому входу сумматора, выход системы обработки сигнала люминесценции воздуха подключен ко второму входу системы обработки сигнала люминесценции минерала, третий вход которой подключен к одному выходу синхронизатора, другой выход которого подключен ко второму входу системы обработки сигнала люминесценции воздуха, а вход связан с выходом системы импульсного возбуждения, выход системы обработки сигнала люминесценции обогащаемого минерала подключен к исполнительному механизму для выделения обогащаемого минерала из исходного материала, отличающийся тем, что в систему обработки сигнала люминесценции воздуха дополнительно введены два задатчика постоянного напряжения, два инвертора, второй сумматор и пиковый детектор, при этом выход первого задатчика соединен со вторым входом сумматора, выход которого через первый инвертор соединен со входом пикового детектора, выход которого подключен к первому входу второго сумматора, второй вход которого подключен к выходу второго задатчика, а выход через второй инвертор соединен с выходом системы обработки сигнала люминесценции воздуха.