Способ выделения оптического флюорита из руды

 

Сущность изобретения: способ выделения оптического флюорита из руды, в котором облучают кусок, рентгеновским пучком линейного источника, осматривают кусрк со стороны облучения и регистрируют основной поток люминесценции, а затем принимают решение об отделении куска, при этом дополнительно облучают кусок рентгеновским пучком точечного источника, осматривают кусок со стороны, противоположной стороне облучения, определяют поток люминесценции , прошедший через кусок, его максимальную и минимальную яркости и величины ослабления куском рентгеновских пучков линейного и точечного источников, а решение принимают по отношению основного и прошедшего потоков люминесценции и отношению разности максимальной и минимальной яркостей к максимальной яркости прошедшего потока, при этом корректируют измеренные потоки в зависимости от отношения ослаблений рентгеновских потоков,7 ил. у Ё

COK)3 СОВЕ ГСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1аЩ

: ИКЦ

1.(, — ll

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4874349/12 (22) 02,07.90 (46) 23,05.93. Бюл. М 19 (71) Кольский специализированный инженерный центр Научно-производственного объединения "Сибцветметавтоматика" (72) В.Г.Яхин, В,В.Краячич и Б.Н,Платонов (56) Авторское свидетельство СССР

М 1664417, кл. В 03 В 13/06, 1988. (54) СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ ОПТИЧЕСКОГО ФЛЮОРИТА ИЗ РУДЫ (57) Сущность изобретения: способ выделения оптического флюорита иэ руды, в котором облучают кусок, рентгеновским пучком линейного истоЧника, осматривают кусрк со стороны облучения и регистрируют основной поток люминесценции, а затем приниИзобретение касается способов разделения предметов по их люминесцентным и фотометрическим свойствам и может быть использовано для выделения оптического флюорита из некондиционных руд.

Цель изобретения — повышение точности выделения оптического флюорита.

На фиг.1 и 2 дана блок-схема, реализующая способ; на фиг.3 — рентгеновский коллиматор; на фиг.4 — схема корректора траектории; на фиг.5 — схема приемника рентгеновского пучка; на фиг.6 и 7 — диаграммы работы элементов блок-схемы.

Блок-схема (см.фиг.1) содержит питатель 1, рентгеновскую трубу 2, рентгеновский коллиматор 3, крллиматоры 4-1 и 4-2 детекторов рентгеновского излучения, д текторы 4-3 и 4-4 рентгвноввквго ируне= нов, фотеприемники 5 и 6, увилители 7 и 8 а щменяюмым коэффициентом усиления, кер5LJ 1816520 А1 (sl)s В 07 С 5/346, В 03 В 13/06 мают решение об отделении куска, при этом дополнительно облучают кусок рентгеновским пучком точечного источника, осматривают кусок со стороны, противоположной стороне облучения, определяют поток люминесценции, прошедший через кусок, его максимальную и минимальную яркости и величины ослабления куском рентгеновских пучков линейного и точечного источников, а решение принимают по отношению основного и прошедшего потоков люминесценции и отнОшению разности максимальной и минимальной яркостей к максимальной яркости прошедшего потока, при этом корректируют измеренные потоки в зависимости от отношения ослаблений рентгеновских потоков, 7 ил. ректоры 9 и 10 траектории, делители 11 и 12 сигналов, схема 13 управления исполнительным механизмом, компараторы 14-16, задатчик 17 отделения сростков, вычитающий блок

18,детектор 19 максимальных амплитуд, детектор 20 минимальных амплитуд, ключи 21—

1, 21-2, формирователь 22 прямоугольных импульсов, сумматор 23, схема ИЛИ 24, схема

И 25, одновибраторы 26 и 27, потенциометр

28, задатчик 29 отделения нелюминесцирующих пород, исполнительный механизм 30, хвостовой и концентраторный приемники 31 и 32, сепарируемые куски 33.

Блок-схема работает следующим образом. Куски 33, двигаябь по питателю 1, раскладываются на нем в ручей и поштучно подаются в рентгеновские пучки рентгено= ваксой Трубц 3, Рентгеновская Трура 2 еблучавт курКи двумя рентгеновскими пучками через рентгеновекий коллиматор 3. Верх1816520 ний рентгеновский пучок образуется за счет отверстия в коллиматоре 3 (рентгеновский пучок точечного источника), нижний рентгеновский пучок образуется за счет горизонтальной щели в коллиматоре 3 (рентгеновский пучок линейного источника). Ослабление верхнего рентгеновского пучка куском регистрируется детектором 4 — 3 через коллиматор 4 — 1.

Ослабление А нижнего рентгеновского пучка куском регистрируется детектором 4-4 через коллиматор 4 — 2. Отношение сигналов А и В определяет место пролета куска через рентгеновские пучки.

На фиг.2 показан Вид сверху рентгенооптических элементов блок-схемы. В качестве примера показан один и тот же кусок в форме шара, пролетающий через области

b и п. При пролете через область Ь тень от куска верхнего рентгеновского пучка равна

bz, а тень от куска нижнего рентгеновского пучка равна b>, причем bz>b<. При пролете куска через область а, тень от куска верхнего рентгеновского пучка равна az, а тень от куска нижнего рентгеновского пучка равна а>, причем а =-az. Из приведенного примера следует, что, используя отношения сигналов ослабления А и В, можно индефицировать траекторию полета кусков через рентгеновские пучки.

Индефикация траектории полета кусков и корректировка потоков люминесценции

Ф, и Ф, происходит следующим образом.

Отношение сигналов ослабления А/В определяется делителем 11. Сигнал делителя 11 подается на корректоры 9 и 10 траектории.

Корректор 9 траектории преобразует мгновенные текущие значения сигнала .А/В в корректирующий сигнал, с помощью которого происходит необходимое изменение коэффициента усиления усилителя 8, Аналогично корректор 10 траектории изменяет коэффициент усилителя 7 усиления, Закономерности коррекции коэффициентов усиления усилителей 7 и 8 разные и определяются предварительной экспериментальной настройкой блок-схемы. Световые потоки люминесценции Ф и Ф, испускаемые куском, регистрируются фотоприемниками 5 и 6 и преобразуются ими в электрические сигналы. Эти сигналы проходят на усилители 7 и

8, где и происходит коррекция их амплитуды в соответствии с траекторией полета куска.

После такой коррекции амплитуды сигналов с выходов усилителей 7 и 8 не зависят от траектории полета куска, а определяются только интенсивностью люминесценции, размерами и прозрачностью куска.

Сигнал с усилителя 8 проходит на инвертирующий вход компаратора 15, Сигнал

10 с выхода усилителя 7 поступает на вход делителя 12 сигналов, потенциометр 28 и инвертирующий вход компаратора 14, Заданная часть сигнала с потенциометра 28 и сигнал с компаратора 14 суммируются сумматором 23, Компаратор 15 сравнивает амплитуду сигнала усилителя 8 и амплитуду сигнала сумматора 23 через ключ 21-2. Если сигнал с сумматора 23 превышает по амплитуде сигHBR усилителя 8, то компаратор 15 вырабатывает сигнал. который проходит через схему ИЛИ 24, схему 13 и включает исполнительный механизм 30, который отдувает кусок в хвостовой приемник 31, По описанному ал горитму отделя ются в хвостовой и риемник 31 замутненные куски флюорита, непрозрачные люминесцирующие куски сопутствующих минералов, прозрачные, но не люминесцирующие:полевой шпат и кварц

Это происходит следующим образом. При появлении замутненного куска флюорита в рентгеновских пучках, он испускает два потока люминесценции Ф„и Ф, Поток

Ф - основной поток люминесценции, испу25 скаемый облученной поверхностью куска, и поток Ф - световой поток люминесценции, прошедший сквозь толщу куска (см.фиг,1).

Поток Ф регистрируется фотоприемником

5, поток. Ф вЂ” фотоприемником 6, Усилители

30 7 и 8 вырабатывают сигналы пропорционально скорректированным потоком Ф и

Ф (см.фиг.6, Uy(tsлв), Ua (tg, te). Поток Ф значительно рассеивается и поглощается примесями замутненного куска флюорита, поэтому сигнал U8 будет меньше по амплитуде, чем сигнал Uz. Движок потенциометра

28 предварительно устанавливается в такое положение, при котором его сигнал больше сигнала с усилителя 8 для замутненного куска флюорита, но меньше сигнала с усилителя 8 для прозрачного флюорита. Поэтому при пролете замутненного куска флюорита на выходе компаратора 15 появляется сигнал, который через схему ИЛИ 24 и схему 13

45 включает исполнительный механизм 30.

При появлении прозрачного куска флюорита поток люминесценции Фп проходит через кусок с меньшим ослаблением, чем у замутненного флюорита, поэтому сигналы

U7 и 0з будут отличаться друг от друга в меньшее число раз, чем для замутненного куска флюорита (см.фиг,6, U7(t1-tz), U3(tI — тв).

Вследствие этого сигнала с выхода компаратора не будет, и соответственно не будет включения исполнительного механизма 30.

При появлении нелюминесцирующих кусков(породы, полевого шпата или кварца) потоков люминесценции не будет. но на выходе фотоприемников и усилителей 7 и 8

1816520

55 будут наблюдаться шумы. Сигнал шумов с выхода усилителя 7 поступает на инвертирующий вход компаратора 14, на прямой вход которого проходит сигнал с задатчика 29.

Амплитуду сигнала задатчика 29 предварительно выбирают больше максимальной амплитуды шумов на 5 — 10 . Поэтому при наличии только сигналов шумов на инвертирующем входе компаратора 14 íà его выходе всегда присутствует сигнал, амплитуда которого существенно превышает амплитуду шумов. Указанный сигнал через сумматор 23 и открытый ключ 21-2 проходит на прямой вход компаратора 15, на инвертирующем входе которого в данный момент присутствует сигнал шума фотоприемника 6 (т.к. кусок не люминесцирует). Ключ 21-2 открывается только при наличии куска в рентгеновских пучках. Сигнал, который открывает ключ 21 — 2, формируется блоком 22 из аналогового сигнала детектора 4-4, регистрирующего ослабления рентгеновского пучка в момент вхождения куска. В результате на выходе компаратора 15 формируется сигнал, который проходитчерез схемы 24 и 13 на исполнительный механизм 30. Последний отделяет нелюминесцирующий кусок в хвостовой приемник 31.

Для отделения (выбраковки) сростков

"оптического флюорита с нелюминесцирующими сопутствующими минералами (кварцем, полевым шпатом и т,п.) в блок-схеме применены элементы 12, 21-1, 16-20, 25-27.

Распознавание сростков и их отделение происходит следующим образом. Проникающую способность рентгеновских пучков предварительно подбирают так, чтобы их энергии хватало для устойчивой регистрации потоков люминесценции, но их проникновение через толщу кусков практически исключалась бы (например, для крупности кусков 10 — 20 мм этому удовлетворяет напряжение питания рентгеновских трубок, равное 10 — 15 кВ). Тогда сигнал детектора

4-4 будут пропорционален линейным размерам тени от куска, т,е, пропорционален размерам проекции куска на щель рентгеновского коллиматора 3 (см,тени 81, Ь1 на фиг;2). Влияние толщины кусков на величину сигнала детектора 4-4 из-за слабой проникающей способности рентгеновских лучей практически исключено. Это в конечном счете позволяет организовать достаточно точный способ распознавания сростков.

Распознавание происходит в следующей последовательности.

Производят деление сигнала с фотоприемника 5 (скорректированного усилителем 7) на сигнал детектора 4-4 посредством делителя 12. Для куска однородного. состоящего

Э

45 только из флюорита, удельная интенсивность люминесценции, т.е. световой поток люминесценции, снимаемой с единицы площади куска, — величина постоянная. а для куска, имеющего нелюминесцирующие примазки или вкрапления удельная интенсивность люминесценции существенно меняется.

На.фиг.б сигнал блока 12 для кусков прозрачного и замутненного имеет вид прямоугольника (фиг.б, 012(ц-t2); U12(t5 t6), в то время каку сростка в районе люминесцирующего включения удельная интенсивность существенно уменьшается и сигнал блока

12 имеет впадину (см,фиг.б, U>2(© — |4 РПричина уменьшения удельной интенсивности в зоне нелюминесцпрующего включения наглядно представлена на фиг.б. При пересечении рентгеновского пучка полосой Х1 сростка его удельная интенсивность будет численно равна световому потоку, испускаемому полосой Х>, деленному на площадь полосы Х1, а при пересечении рентгеновского пучка полосой Х2 световому потоку, испускаемому полосой Х2, деленному на площадь полосы Хг. Но так как световой поток полосы Х> больше светового потока полосы Х2, а площади полос ррахтически равны, то,соответственно удельная интенсивность полосы с включением будет меньше удельйой интенсивности полосы без включения.

Формируют логический сигнал, который начинается позже и заканчивается раньше, чем сигнал с детектора 4 — 4. Формирование логического сигнала осуществляют с помощью блока 22 (см.фиг.б, U22(t).. Его роль может выполнять обычный компаратор, на прямой вход которого подается сигнал с детектора 4 — 4, а на инвертирующий вход — необходимая величина порогового смещения.

Запоминают максимальное значение амплитуды сигнала блока 12 с помощью детектора максимальных амплитуд 19 (см.фиг.б, u

Запоминают минимальное значение амплитуды сигнала блока 12 с помощью амплитудного детектора 20 минимальных амплитуд и ключа 21 — 1, открываемого сигналом с блока 22 (см.фиг,б, U2o(t)).

Определяют разность амплитуд сигналов (U1g — U2o) с помощью вычитающего блока 18 (фиг.6, U18(t)).

Сравнивают амплитуду сигнала (0ю — U2o) с заданной долей амплитуды сигнала U tg.

Заданная доля амплитуды сигнала U>g определяется экспериментальным путем.

Пробрасывая прозрачные флюоритовые куски и сростки, находят такое положение задатчика 17, при котором сигнал на выходе

1816520

10

30

К1 К2 Ip

12 КХ

50

019

К К макс г 1

Бмакс

Фомакс >макс

Фомин мин омакс

Ямакс кампаратора 16 появлялся бы только при пролете сростка.

По окончании сигнала с блока 22 формируют короткий импульс с помощью одновибратора 26 (см,фиг.6, 026(т)). Этот импульс проходит на один из входов схемы Uzs. Если в этот момент присутствует сигнал с компаратора 16 (пролет сростка), то импульс одновибратора 25 проходит через схему Uzs, схему ИЛИ 24, схему 13 на исполнительный механизм 30, Последний отбирает сросток в хвостовой приемник 31.

По окончании импульса одновибратора

26 появляется импульс с одновибратора 27 (см.фиг.5, 027(т)). Этот импульс проникает на входы сброса амплитудных детекторов 19 и

20 и возвращает их в исходное нулевое состояние, подготавливая их к приему сигналов от следующего куска.

Реализованный в блок-схеме способ распознавания сростков не подвержен влиянию изменения чувствительности фотоприемника

5, детектора 4-4 и интенсивности рентгеновской трубы 2. Это связано с тем, что для распознавания сростков используется отношение О, Сигналы 019 и Uzp блоков

019 — UZO

019

19 и 20 — максимальная и минимальная амплитуды сигнала блока 12. Его сигнал можно представить следующим обобщенным выражением: где К1 — коэффициент, учитывающий взаимосвязь между дозой рентгеновского излучения и световым потоком Фо люминесценции куска;

К2 — коэффициент преобразования потока Ô в электрический сигнал (светочувствительность фотоприемника 5); .Кз — коэффициент преобразования детектором 4 — 4 ослабления рентгеновского излучения (полосой Х куска) в электрический сигнал.

С учетом выражение (1) имеем омакс C омин ф

К1 Кг — К1Кг

019 UZP макс З мин

0 19 — Ощ

Оно показывает, что на сигнал изменения коэффициентов К1(дозы и интенсивности рентгеновского излучения), Кг (светочувствительности фотоприемника 5) и

К3 (чувствительности детектора 4-4) не сказываются.

Это позволяет распознавать нелюминесцирующие вкрапления, занимающие 5 — 10 поверхности флюоритового куска с вероятностью не менее 0,8, что вполне достаточно для реализации автоматического получения оптического флюорита. Для этого необходимо организовать две-три операции последовательного выделения сростков. Вероятность выделения сростков такого процесса составит

0,992. Вероятность ручного выделения сростков (на классе -20+3 мм) не превышает 0,95.

Порядок настройки коррекции световых потоков Фо и Ф, На фиг,4 показан пример выйолнения корректоров 9 и 10 траектории. Принцип работы заключается в том, что при подаче на вход 1 сигнала он поступает на прямые входы компараторов 34 — 1 - 34 — n, на инвертирующие входы которых подается сигнал делителей R1, Rg,...,Rn. Когда на входе 1 сигнала нет, компараторы заперты сигналами с делителей R1, В2,...,йо и на их выходах наблюдаются нули. Соответственно нуль будет и на выходе 2 корректора. При появлении куска, на выходах детекторов 4 — 3 и 4 — 4 возникают сигналы теней и блок 12 вырабатывает сигнал, пропорциональный отношению сигналов детекторов 4 — 3, 4 — 4. В зависимости от амплитуды сигнала блока 12 срабатывает соответствующее количество компараторов

34 — 1 — 34n корректора, На выходе каждого из сработавших компараторов корректора появляется сигнал с нормированной амплитудой, Каждый из этих сигналов преобразует в ток определенной величины с помощью потенциометров 35 — 1, 35 — 2,...,35 — n. Эти токи суммируются элементом 36, в результате чего на его выходе возникает сигнал, амплитуда которого пропорциональна сумме токов на его входах. Предположим, необходимо откорректировать сигнал фотоприемника 6 в зависимости от траектории полета куска. На фиг.2 видно, что по мере приближения куска

04 — 3 к фотоприемнику 6 сигнал растет. По

04 — 4 мере приближения люминесцирующего куска к фотоприемнику 6 его сигнал будет монотонно меняться. В зависимости от геометрии рентгеновской камеры, закономерности излучения рентгеновского потока рентгеновской трубой 2 сигнал фотоприемника 6 по мере приближения к нему люми1816520

5

50 нисцирующего куска либо будет возрастать, либо убывать, Допустим, эксперимент показал, что сигнал фотоприемника 6 возрастает по мере приближения к нему люминесцирующего куска. Следовательно, необходимо по мере приближения куска к фотоприемнику 6 уменьшить коэффициент усиления усилителя 8так, чтобы сигнал на его выходе был безразличен к траектории полета кусков, Дальнейшая экспериментальная настройка корректора 9 производится следующим образом; помещают флюоритовый кусок в область Ь. При этом на выходе блока

12 появится минимальный сигнал. Подбирают источник Е (см. фиг.4) такой величины, при котором ни один из компараторов 34 — 1, 34 — 2...„34 — и не срабатывает и на выходе корректора 9 сохраняется нулевой сигнал.

Этот сигнал поступает на вход управления усилителя 8 и устанавливает у него коэффициент усиления, например, 10. Затем передвигают кусок к фотоприемнику 6 на такое расстояние, чтобы сработал только один компаратор 34-п, Затем, не трогая куска, регулировкой потенциометра 35-и добиваются, чтобы сигнал с усилителя 8 по амплитуде стал равен сигналу усилителя 8, когда кусок был в положении "Ь" (т.е. фактически уменьшают на необходимую величину его коэффициент усиления). Указанные операции проделывают для каждого компаратора

34 — 1-34-и. Число компараторов определяется требуемой точностью коррекции. Для большинства случаев достаточно 5-6 компараторов, В этом случае точность коррекции траектории полета кусков находится в. пределах 5-10 .

Настройка корректора 10 производится аналогичным образом.

Необходимо отметить, что по мере приближения к фотоприемнику 5 люминесцирующего куска сигнал на его выходе будет интенсивно нарастать, Это связано с тем, что по мере приближения к фотоприемнику

6 возрастает и интенсивность рентгеновского потока и интенсивность падающего на его фотослой светового потока люминесценции куска. T.е.; если у фотоприемника 6 сигнал может либо возрастать, либо убывать по мере приближения к немулюминесцирующего куска, то у фотоприемника 5 всегда возрастает. Отсюда становится понятным необходимость применения .двух отдельных корректоров траектории.

На фиг,5 представлен вариант выполнения электронной схемы детекторов 4-4 (4-3), вырабатывающий сигнал, пропорциональный тени куска, Электронная схема содержит рентгеночувствительный элемент 38, вычитающее устройства 39, инвертор 40, компэрэтор 41, диод 42 и ячейку памяти 43.

Схема работает следующим образом

Элемент 38 преобразует рентгеновский поток в электрический сигнал +Up+ (см.фиг.7, U38(t)). Этот сигнал через вычитающее устройство 39 и инвертор 40 поступает на компаратор 41. Элементы 41 — 43 образуют контур отрицательной обратной связи. в результате действия которой на ячейке памяти

43 запоминается отрицательный сигнал—

Орп (см.фиг,7, 04з(т)). Поэтому на выходах вычитающего устройства 39 и инвертора 40 устанавливается сигнал с нулевой амплитудой (см.фиг.7, Ugg(t), Ue(t), за исключением промежутка (t>-tz)). При появлении куска в зоне рентгеновских пучков его поток уменьшается, соответственно уменьшается сигнал элемента 38 (см.фиг.7, Usa(t>-tz)). Сигнал на выходе вычитающего устройства 39 становится отрицательным, с амплитудой, пропорциональной тени куска(см.фиг.6, Um(t> — tz)), Отрицательный сигнал, проходя через инвертор 40, через компаратор 41 попадает на диод 42 и из-за своей положительной полярности не проходит через него. Поэтому ячейка памяти 43 сохраняет сигнал, пропорциональный рентгеновскому потоку без его ослабления кускоМ. Сигнал положительноЖ полярности с выхода инвертора 40 пропорционален теням кусков и всегда равен нулю, когда кусков нет.

В процессе эксплуатации интенсивность рентгеновского потока медленно изменяется (старение трубы и загрязнение ее анода), Для отслеживания интенсивности рентгеновского потока ячейку памяти 43 делают на основе конденсатора С и резистора R (см.фиг.4), Подбирая постоянную разряда конденсатора С. добиваются, чтобы за время нахождения куска в рентгеновском пучке конденсатор С существенно не разряжался бы, но успевал бы отслеживать медленные изменения интенсивности рентгеновского потока. Это легко удается, т.к. время нахождения куска в рентгеновском пучке на 3 — 4 порядка меньше времени изменения интенсивности рентгейовского потока. Практикаэксплуатэциитакогодетектора подтвердила его достаточную точность отслеживания интенсивности рентгеновского потока.

Формула изобретения

Способ выделения оптического флюорита из руды, заключающийся в облучении

55 кусков руды двумя потоками рентгеновского.излучения, регистрации интенсивности люминесценции со стороны облучения и со стороны. противоположной облучению, и разделении кусков, отличающийся тем„что, с целью повышения точности выде12

11 ления прозрачных кусков флюорита и кусков флюорита, сросшихся с другой породой, один поток рентгеновского излучения выбирают точечным, дополнительно регистрируют интенсивность двух потоков рентгеновского излучения, прошедших сквозь кусок руды, и регистрируют максимальную и минимальную интенсивности люминесценции, прошедших сквозь кусок руды, и разделение прозрачных кусков флюорита производят по результатам сравнения произведения отношения интенсивностей люминесценции, зарегистрированных со стороны облучения и со стороны, противоположной облучению, и отношения интенсивностей двух потоков рентгеновского излучения, прошедших сквозь кусок, с

5 заданным зйачением, а разделение кусков флюорита, сросшихся с другой породой, производят по результатам сравнения разности максимальной и минимальной интенсивностей люминесцейции, прошедшей

10 сквозь кусок руды, с заданным значением максимальной интенсивности люминесценции, прошедшей сквозь кусок руды.

1816520

1816520

Сроепюк

1 дану мне нМц

Составитель В. Яхин

Редактор А. Купрякова Техред M,Моргентал Корректор Н. Король

Заказ 1695 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", F. Ужгород, ул,Гагарина, 101