Устройство для сепарации полезных ископаемых

 

УСТРОЙСТВО ДГЫ СЕПАРАЦИИ ПОЛЕЗШХ ИСКОПАЕМЫХ, содержащее исполнительный и фотометрический блок, включающий два фотоприемиика , светофильтр, например ор аижевый, элемент сравнения, измеритель отношений и последовательно соединенные осветитель, входаой волокоИно- . оптический световод, фокон и светопреломляющую призму, к которой через фокошл подсоединешл также два вы- : ходиых волокоиио-оптических световода , первсой из которых соединен с первым фото11риемни ом, а второй через светофильтр соединен с вторым фотоприемником , выход которого соединен с вторым входом измерителя отношений , первый выход которого соединен с выходом первого фотоприемника,и входом элемента сравнения, а управп ляющий вход соединен с выходом элемента сравнения, отличающееся тем, что, с целью повышения точности сепарации, оно снабжено консольно закрепленными под углом естественного схода потока полезного материала датчиком, выполиенным из двух изолированных друг от друга и скрепленных между собой металлических пластин с тензоприемниками , термопарой и п светопреломляющими призмами, установленным над датчиком плоским электродом, двумя усилителями, куметром, омметром, К полосовыми фильтрами, (К+1) интегратором , блоком вычисления совмебтной плотности вероятности, блоком индикации и (n-l) дополнительшлм фотометрическим блоком, причем к нижней части пластин датчика прикреплены последовательно соединен (Л ные тёнзоприёмники, а в среднюю часть пластин датчика в шахматном порядке врезаны п светопреломляющих призм и § термопара, Соединенная с первым усилителем, теизодриемники соединены с вторым усилителем, к выходу которого подключен первый интегратор и со К, 4 полосовых фильтров с интегратораО ) ми, выходы п измерителей отношений to соединены с входами других полосовых фильтров с интеграторами, металлические ппастины датчика соединены с омметром, а первая металлическая пластина датчика и плоский электрод соединены с куметром, при этом выходы куметра, .омметра, первого усилителя и (К+1) интегратора соединены с входами блока вычисления совместной плотности вероятности, выходы которого соединены с блоком индикации и исполнительным механизмом.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) 420 A д) 1) В 03 В 13/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н. ABT0PCH0IVIV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЦЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЦТИЙ (21) 3386933/22-03 (22) .26.01. 82 (46) 30.05.84. Бюл. И 20 (72) А.М. Онищенко, В.П. Белоножко, В.Т. Цораев, И.М. Кривонос и IG.ß. Костенко (71) Кокотопский ордена Трудового

Красного Знамени электромеханический завод "Красный метаплист" (53) 622 232 ?2(088.8) (56) 1. Авторск()е свидетельство СССР

В 365168, кл. В 03 В 13/02, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР

У 995884, кл. В 03 В 13/00, 1980 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЕПАРАЦИИ

ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ, содержащее исполнительный механизм и фотометрический блок, включающий два фотоприемника,.светофмльтр, например оранжевый, элемент сравнения, измеритель отношений и последовательно соединенные осветитель, входной волоконнооптический световод, фокон и светопреломпяющую призму, к которой через фоконы подсоединены также два выход них волоконно-оптических световода, первый из которых соединен с первым фотоприемником, а второй через светофильтр соединен с вторым фотоприемником, выход которого соединен с вторым входом измерителя отношений, первый выход которого соединен с выходом первого фотоприемника и входом элемента сравнения, а управ ляющий вход соединен с выходом элемента сравнения, о т л и ч аю щ в е с я тем, что, с целью повышения точности сепарации, око снабжено консольно закрепленными под углом естественного схода потока полезного материала датчиком, выполненным из двух изолированных друг от друга и скрепленных между собой металлических пластин с тензоприемниками, термопарой и и светопрелом-. ляюп(ими призмами, установленным над датчиком плоским электродом, двумя усилителями, куметром, омметром, К полосовыми фильтрами, (К+1) интегратором, блоком вычисления совместной плотности вероятности, блоком индикации и (n-1) дополнительным фотометрнческим блоком, причем к нижней части пластин датчика прикреплены последовательно соединенные тензоприемники, а в среднюю часть пластин датчика в шахматном порядке врезаны и светопреломпяющих призм и термопара, соединенная с первым усилителем, тензоприемники соединены с вторым усилителем, к выходу которого подключен первый интегратор и

К полосовых фильтров с интегратора2 ми, выходы и измерителей отношений соединены с входами других -" поло\ совых фильтров с интеграторами, металлические пластины датчика соединены с омметром, а первая металлическая пластина датчика и плоский электрод соединены с куметром, при этом выходы куметра, омметра, первого усилителя и (К+1) интегратора соединены с входами блока вычисления совместной плотности вероятности, выходы которого соединены с блоком индикации и исполнительным механизмом.!

094620

Недостатками известного устройства являются низкая точность (оно позволяет достоверно сепарировать куски на полезное ископаемое и породу лишь после гидрогрохота и имеет большие погрешности при сепарации запыленных кусков), невозможность сепара-. ции полезных ископаемых на несколько сортов по качеству и автоматического учета общей производительности сепаратора и количеств полезного

Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых и может быть использовано, например, для сепарации на сорта угля, железных и марганцевых руд и других полезных ископаемых.

Известно устройство покускового обогащения руд, включающее пятатель, транспортер, фотометрическую аппаратуру и пневмопривод, срабатывающии

30 по сигналу датчика. Для повышения эффективности между транспортером и фотометрической аппаратурой установлен полый цилиндр с тангенциально расположенныьы в нем форсунками, которые сообщают кусками руды вращательное движение 1.

Недостатками данного устройства являются сложность фотометрической аппаратуры для сканирования поверх20 ности кусоков и необходимость установки форсунок для вращения кусков.

Кроме того, устройство имеет низкую точность, обусловленную погрешностями фотометрической аппаратуры.

Известно также устройство для сепарации полезных ископаемых, содержащее исполнительный механизм и фотометрический блок, включающий два фотоприемника, светофильтр, например оранжевьп, элемент срав-. нения, измеритель отношений и последовательно соединенные осветитель, входной волоконно-оптический отвод, фокон и све опреломпяющую призму, 35 к которой через фоконы подсоединены также два выходных волоконно-оптических световода, первый из которых соединен с первым фотоприемником, а второй через светофильтр соединен 40, с вторым фотоприемником, выход которого соединен с вторым входом измерителя отношений, первый вход которого соединен с выходом первого фотоприемника и входом элемента сравне- 45 ния, а управляющий вход соединен с выходом элемента сравнения (2 . ископаемого каждсго сорта. Кроме того, устройство не позволяет автоматически определять качество полезного ископаемого по нескольким признакам одновременно.

Цель изобретения — повышение точности сепарации.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для сепарации полезных ископаемых, содержащее исполни- тельный механизм и фотометрический блок, включающий два фотоприемника, светофильтр, например оранжевый, элемент сравнения, измеритель отношений и последовательно соединенные осветитель, входной волоконно-оптический световод, фокон и светопреломляющую призму, к которой через фоконы подсоединены также два выходных волоконно-оптических световода, первый иэ которых соединен с первым фотоприемником, а второй через светофильтр соединен с вторым фотоприемником, выход которого соединен с вторым входом измерителя отношений, первый вход которого соединен с выходом первого фотоприемника и входом элемента сравнения, а управляющий вход соединен с выходом элемента сравнения снабжено консольно закрепленными под углом естественного схода потока полезного ископаемого датчиком, выполненным из двух изолированных друг от друга и скреппенных между собой металлических пластин с тензоприемниками, термопарой и и светопреломляющими призмами, установленными над датчиком плоским электродом, двумя усилителями, куметром, омметром, К полосовыми фильтрами, (К+1) интегратором, блоком вычисления совместной вероятности, блоком индикации и (n-1) дополнительным фотометрическим блоком, причем к нижней части пластин датчика прикреплены последовательно соединенные тензоприеЫнийи, а в среднюю часть пластин датчика в шахматном порядке врезаны п светопреломаяющих призм и термопара, соединенная с первым усилителем, тензоприемники соединены с вторым усилителем, к выходу которого подключен первый интегратор и (К/2) полосовых фильтров с интеграторами, выходы и измерителей отношений соединены с входами других К/2 полосовых фильтров с интеграторами, металлические пластины датчика соединены

3 1094

I с омметром, а первая металлическая ,пластина датчика и плоский электрод соединены с куметром, при этом выходы куметра, омметра, первого усилителя и (К+1) интегратора соединены с входами блока вычисления совместной ппотности вероятности, выходы которого соединены с блоком индикации и исполнительным механизмом.

Одновременное измерение, совмещен-!О иое в пространстве на одной плите, отражательных способностей I, электрического сопротйвления R, диэлектрической проницаемости, тангенса угла диэлектрических потерь tgd; 15 емкости С, температуры t и шумов, а твзже разделение сигналов о шумах и об отражательной способности Е иа различные частотные составляющие, достигаемые такой конструкцией уст- 20 ройства, позволяют повысить точность, проводить сепарацию на несколько сортов по одному или нескольким показателяи качества и автоматически учитывать не только работу сепаратора, 25 но и определять показатели качества ., каждого из сепарируемых сортов в отдельности.

На фиг. 1 показана структурная схема устройства. (с разрезом датчи- ЗО ка), на фиг. 2 — датчик, разрез по последовательным (сверху вниз ) светопреломляющим призмам; на фиг. 3— то же, со стороны плоского электрода (для показа расположения светопрелом-З5 ляющих призм и тензоприемников датчик изображен беэ полезного ископае .мого на нем), Полезное ископаемое 1 с помощью приводного барабана 2 и конвейерной 40 ленты 3 подается на датчик, установленный под углом естественного откоса к направлению движения ископаемого !. Датчик закреплен неподвижно с помощью основания 4 и выполнен из 45 металлических пластин 5 и 6, изолиро. ванных друг от друга прокладкой 7 и скрепленных между собой (например, с помощью клея). В датчик заподлицо с лицевой стороны врезаны и 50 светопреломляющих призм 8. К торцам каждой из призм 8 через фоконы 9 с возможностью оптического контак-. та подсоединены входной 10 и выходные ll и 12 волоконно-оптические 55 световоды. Все входные волоконнооптические световоды собраны в общий .жгут, торец которого через фоконы

620 4

l 3 освещается осветителем, состоящим нз источника 14 света и непроэрачно-.

I го отражателя 15. На нижнюю часть датчика наклеены тенэоприемники 16, последовательно соединенные друг с другом. В датчик эаподлицо с лицевой стороной врезана также термопара 17.

Над датчиком параллельно ему уста новлен плоский. электрод 18.

Первые выходные волоконно-.оптические световоды ll через фоконы 19 оптически соединены с первыми фотоприемниками 20. Вторые волоконнооптические световоды 12 через фоконы

21 .н светофильтры 22, например оранжевые, .оптически соединены с вторыми фотоприемниками 23. В качестве фотоприемников могут быть использованы усилители на фототранзисторах" (фиг. 1 1,а также фотоумножители, фотодиоды., фотореэисторы и т.п.

Термопара 17 соединена с первым усилителем 24. Усилители на фототранзисторах соединены с блоком

25 питания. Тензопрнемники 16 соединены с вторым усилителем 26, к выходу которого подсоединены(К/2) полосовых фильтров 27-29 с интеграторами 30-32. К выходу второго усилителя 26 подключен также непосредственно интегратор 33.

Выходы первых фотоприемников 20 соединены с входами блоков 34-36 сравнения и с первыми входами и измерителей 37-39 отношений. Выходы всех измерителей отношений соединены впа раллель и подключены к входам (К/2) попосовых фильтров 40-42 с интеграторами 43"45. Элементы 13, 14, 15, 8 ° 9е 10е 11, 12ý 19» 20э 21, 22в

23, 25., 34 и 37 составляют фотометрнческий блок.

Первая металлическая пластина 5 и плоский электрод 18 соединены с куметром 46, а первая 5 и вторая 6

1 пластины соединены с омметром 47.

Выходы (К+1) интеграторов 30, 31, 32, 33, 43, 44 и 45, а также выход первого усилителя.24, выходы куметра 46 и выход омметра 47 соединены с входами блока 48 вычисления совместной плотности вероятности, выходы которого соединен с блоком 49 индикации и с исполнительным механизмом 50.

Устройство работает следующим образом.

1094620

Температ„-ра полезного ископаемого

1, подаваемого на консольный датчик с помощью ленты 3 конвейера, измеряется термопарой 17, от которой сигнал, усиленный с помощью усилителя

24,подается в блок 48.

С помощью куметра 46 и подсоединенных к нему металлической пластины

5 и плоского электрода 18 (образующими конденсатор, между пластинами которого перемещается полезное ископаемое I) измеряется диэлектрическая проницаемость Я, тангенс угла диэлектрических потерь tgd è емкость конденсатора С. 15

С помощью омметра 47 и металлических .пластин 5 и 6 (изолированных между собой с помощью прокладки 7) измеряется электрическое сопротивление слоя полезного ископаемого 1, 20 находящегося на полке.

Тенэоприемники 16 измеряют виб— рации пластин 5 и 6 и шумы перемещающегося по ним полезного ископаемого 1. Сигналы тензоприемников 16 усиливаются усилителем 26.

Свет от источника 14 и отражателя

l5 через фокон 13 по волоконно-оптическим световодам 10 через фоконы

9 попадает в светопреломпяющие приз- M гьг 8 и выходит из них на поток полезного ископаемого 1. Отразившись от полезного ископаемого, свет снова попа дает в призмы 8 и через фоконы 9 по волоконно-оптическим световодам 11 и 12 подается на фототранзисторы

20 и 23 (на последний фототранзис. тор "попадает через светофильтр 22 только оранжевая составляющая рассеянного полезным ископаемым света) . 4>

Если перед наугад выбранной призмой.

8 находится частица ископаемого, на фототранзисторы 20 и 23 попадает больше света, нежели при ее отсутствии. Пороги элементов 34-36 сравнения установлены таким образом, что сигналы на их выходах появляются лишь при появлении частицы полезного ископаемого перед соответствующей призмой, так как при этом увели« чиваются сигналы на выходах соответ50 ствующих фототранзисторных усилите" лей. Тогда при попадании частицы в

"поле зрения" соответствующей призмы увеличится. проходящий по световодам

11 и 12 отраженный световой сигнал, увеличится сигнал на выходе фототранзисторных усилителей, сработaea элемент 34 сравнения, который своим сигнаггом разрешит работу измерителя

37 отношений. На выходе измерителя

37 (s течение времени прохождения частицы перед соответствующей призмой) будет формироваться сигнал, пропорциональный отношению отражательных способностей частицы в белом и оранжевом свете. При исчезновении частицы иэ "поля зрения" призмы сигнал на фототранзистор 20 уменьшится, исчезнет сигнал на выходе элемента 34 сравнения и выключится измеритель 37 отношений. Сигнал на его выходе станет равным нулю.

Таким образом, на выходе каждого измерителя отношений(37, 38, 39 и т.д.г будет формироваться сигнал только во время прохождения перед соответствующей призмой частицы полезного ископаемого (или совокупности частиц, когда размер светопреломляющей грани призмы больше размера частицы). Величина отношения (I /Еи) отражательной способности частицы в оранжевом свете Е. к отражательной способности в белом свете I будет больше У частиц породы и меньше частиц угля. Еспи перед призмой проходит частица-сросток (состоящая из угла.и породы), величина отношения (Т.1/Егг) будет являться количественной мерой относительного содержания породы в сростках (чем больше отношение — тем больше породы в сростке).

Длительность появления на выходе блоков 37-39 сигналов, амплитуда которых пропорциональна. содержанию породы в частице, будет прямо пропорциональной времени прохождения частицы перед соответствующей светопреломляющей призмой. При постоянной скорости ленты конвейера и, следовательно, при постоянной скорости движения частиц полезного ископаемого по датчику длительность появления сигнала на выходе блоков 37-39 будет ! прямо пропорциональна размеру проходящей перед призмой частицы.

Сигналы с измерителей 37-39 отношения поступают на входы пойосовых фильтров 40-42 (количество фильт- ров выбрано в соответствии с требованием числа классов при определении гранулометрического состава полезного ископаемого). Какдый полосовей фыльтр настроен на передачу сигналов с длительностью не менее .2 „ и

1094620

7 не более . Полоса пропускания фильтра 2 —, соответствует своему классу крупности: например, при скорости частиц 1 м/с.полоса фильтра от 0,01 до 0,05 с соответствует классу крупности частиц 10-50 мм,.полоса фильтра от К„ 0,05 с до .ь2=

0,2 с соответствует классу крупности частиц 50-200 мм и т.д.

Если, например, фильтр 40 кастро- 10 ен -на полосу от 0,01 с до 0,05 с, частота появления сигналов íà его выходе равна частоте появления частиц крупностью 10-50 мм перед всеми призмами, а напряжение на выходе интег- 15 ратора 43 пропорционапьно количеству частиц этого класса крупности за время интегрирования (прошедших перез. призмами1, а.также количеству породных частиц этого класса круп- 20 ности и относительному содержанию . породы в частицах-сростках.

Аналогичные сигналы появятся на выходах измерителей 38 и 39 отношений, нолосовых фильтров 41 и 42 25 и интеграторов 44 .и 45 (только для частиц других диапазонов крупности).

Величина сигнала на выходе усилителя 24 пропорционапьна температуре полезного ископаемого, трению частиц 30 полезного ископаемого о пластину

5 и в общем случае зависит .от температуры t, гранулометрического состава полезного ископаемого а,, степени засоренности полезного ископаемого породой и, а также от влажности полезного ископаемого Ф: т,-f (to, са, и, W ). (1)

В ли иа сиги а т2 на выходе омметра пропорциональна электричес- 40 кому сопротивлению R потока материала, обратно пропорциональна влажности WP» обратно пропорциональна производительности конвейера, пропорциональна зольности угля А ((или, 45 степени засоренности угля породой П н зависит также от грансостава o(.и ппотности р: 2. 2 И» А, о » Р; f ), (2)

Величина сигнала I3(Я) на выходе куметра также зависит от W, АС, а, Р,р и от содержания серы в угле S:

Ig f (M» A» aL» »P» р. S), (3)

Величйна сигнала I<: (пропорционального tg® на выходе куметра зависит от WР, АС, а » P 3:

I+=f<(W А, d. » Р, S). (4) Величина сигнала I (пропорционального С) на выходе кумметра запишется аналогично:

Хц=К (А» с » Ч» р Р» 8), (5)

Величина сигналов I6 (амплитуда) на выходе усилителя 26 зависит от, Р»о » А, М

Ю Ь(Частотный спектр сигналов I7 на выходе усилителя 26 в основйом, определяется грансоставом е и зависит также от Ас, Мр Р: „-,(d, n, А, Р, WP). (7)

Амйлнтуда сигнала, пропорционального I>/I, зависит от П, А, W, P, S на входах полосовых фильтP ров 40-42:

Х8 Кз(О» А, Я» W» Р), (8)

Частотно-широтный спектр сигнала на входах полосовых фильтров 40-42 определяется в основном грансоставом частиц полезного ископаемого, но зависит от неровностей поверхностей частиц, производительности

P конвейера, плотностир: 7 =29(Ы, ll » Р, P), (9)

Проведены исследования отличительных способностей углей и вмещающих пород. При исследовании сепарации -отыскивалась такая -совокупность сигналов, которая после получения результатов измерения этих сигналов сужает до минимума условную плотность вероятности качественного признака Х, по которому необходимо сепарировать полезное ископаемое на сорта. Вторым требованием к выбору сОвОкупнОсти сигнзлОВ I 1» 12» ° ° ° ?1 было условие воэможности одновременного получения всех указанных сигналов простыми средствами в локализованном участке пространства. Исследовались более 60 параметров углей и пород. Было установлено, что оптимальной для разделения полезного ископаемого на сорта по велнчийе засоренности угла породой П, по зольности угля А нли по гранулометрнС ческому составу является описанная совокупность сигналов I<-I g.

Условная плотность вероятности этих сигналов Е (П/I, T., ?, T.4, ?6» ? » Т8» Тр.) дает воэйож-. ность проводить сепарацию угля по степени его засоренности породой на сорта, отстоящие друг от друга менее чем на 0,5Х.

1094620

Условная плотность вероятности по зольности позволяет сепарировать уголь по зольности с погрешностью менее 0,2 абс.X по золе или с такой же точностью определять зольность. 5

Одновременно по этим девяти сигналам определяется гранулометрический состав о, влажность W, плотность р, производительность конвейера Р, содержание серы в угле S.

Предлагаемое устройство для сепарации полезных ископаемых является универсальным: позволяет производить сепарацию по П, А, S W или d u с P одновременно измерять любой из этих показателей, а такжер и Р, Перед монтажом устройства на кон" кретный конвейер конкретного предприятия определяют средний угол ествественного откоса транспортируемого конвейером полезного ископаемого. Затем консольно закрепляют датчик под углом естественного откоса к потоку полезного ископаемого.

Датчик консольно прикрепляется (например, при помощи сварки) одним концом к неподвижному относительно шкива конвейера основанию 4. Второй конец датчика остается незакреплен-. ным. При такой установке датчика ЗО полезное ископаемое с минимальным трением. (но беэ дополнительных усилий) свободно перемещается по нему. Изменения гранулометрического состава, абразивным свойств полезно- З5 го ископаемого, его влажности и про-, изводительности конвейера изменяют шумй при движении ископаемого по пластинам и приводят к ее прогибам.

Шумы и прогибы пластин улавливаются 40 тензоприемниками 16.

Перед включением yñòðàéñòâà в работу его градуируют. Градуировка является стандартным процессом и состоит в однОзначном установлении 45 соответствия каждого из семи показателей полезного ископаемого и производительности конвейера П, Л „ S, С

W, g, р или P девяти измеренным 1 ТЗ Идеальной градуиров 50 ой предложенйого" устройства для всех семи параметров является установление условных плотностей вероятностей

Если предложенное устройство используется, например, лишь для сепарации полезного ископаемого по одному показателю его качества, при градуировке определяют лишь одну требуемую условную плотность вероятности. Например, при использовании устройства в качестве сепаратора угля на пять сортов по его зольности (порода зольностью вьппе 807, порода зольностью от 60 до SOX сростки эольностью бч-40Х, сростки эольностью 40-15, уголь зольностью менее

15X ) при градуировке определяют границы совместных изменений. девяти измеряемых сигнапов для каждого из сепарируеьых сортов. После градуировки сепаратор запускают в работу.

Блок 48 вычисления совместной плотности вероятности в любой момент времени по девяти измеренным сигналам I » Х э ° ° Ту используя полу ченные в процессе градуировки границы совместных изменений сигналов, соответствующие каждому из сортов; определяют, какого сорта уголь находится на пластинах, и выдает управляющий сигнал на исполнительный механизм, направляющий уголь в соот"1 ветствующнй бункер (количество бункеров равно количеству сортов1.

Устройство позволяет одновременно определять семь основных показателей потока сыпучего материала или проводить сепарацию по любому Hs пяти показателей качества полезного ископаемого ..

По сравнению с существующими ра-, диометрическими или оптическими се,параторами предлагаемое устройство выгодно отличается многофункциональностью и универсальностью, а также имеет эначитедьно большие точность и производительность сепарации.

1094620

109462О

Составитель В. Персий

Редактор С. Саенко Техред Ж.Кастелевнч Корректор M.Øàðîøè

Заказ 3478/2 Тираж 535 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, И-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4