Устройство для рентгенолюминесцентной сепарации минералов

 

(57) Изобретение относится к области обогащения минералов по люминесценции, возбуждаемой рентгеновским излучением. Сущность изобретения: устройство содержит источник рентгеновского излучения 3, блок 4 регистрации интенсивности люминесценции воздуха и минералов, блок 5 формирования сигналов люминесценции минералов, блок 6 регистрации интенсивности люминесценции воздуха, блок 7 формирования управляющего сигнала, блок 8 управления исполнительным механизмом, исполнительный механизм 9, блок регистрации интенсивности люминесценции воздуха содержит сумматор 10, блок питания 11, пиковый детектор 12 и дифференциальный усилитель 13. 1 ил.

Устройство относится к устройствам для сепарации люминесцирующих минералов по их люминесценции, возбуждаемой рентгеновским излучением.

Известно устройство для сортировки люминесцирующих материалов, содержащее источник рентгеновского излучения, блок регистрации интенсивности люминесценции воздуха и минералов, выходом соединенный с входом блока регистрации интенсивности воздуха и с первым входом блока формирования сигналов люминесценции минералов, выходом соединенного с первым входом блока формирования управляющего сигнала, выходом подключенного к блоку управления исполнительным механизмом (а. с. N 971523, кл. B 07 C 5/342, 1982).

Недостатком данного устройства является невысокая точность.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство для рентгенолюминесцентной сепарации минералов (заявка N 4944088 с пол. решением от 29.04.93.). Устройство содержит источник рентгеновского излучения, блок регистрации интенсивности люминесценции воздуха и минералов, выходом соединенный с входом блока регистрации интенсивности люминесценции воздуха и первым входом блока формирования сигналов люминесценции минералов, выход последнего соединен с первым блока управляющего сигнала, второй вход которого соединен с вторым входом блока формирования сигналов люминесценции минералов и выходом блока регистрации интенсивности люминесценции воздуха, а выход соединен с блоком управления исполнительным механизмом, последний соединен с исполнительным механизмом. Блок регистрации интенсивности люминесценции воздуха содержит последовательно соединенные источники напряжения, первый сумматор, повторитель и дифференциальный усилитель, и последовательно соединенные второй сумматор и пиковый детектор, выходом соединенный со вторым входом дифференциального усилителя, выход которого является выходом блока.

Однако данное устройство не обеспечивает достаточно высокой точности измерения, что особенно сказывается при сепарации минералов с предельно низким уровнем люминесценции. Обрабатывать слабые сигналы люминесценции, т.е. сравнивать их с заданным уровнем разделения, становится сложно из-за различных ошибок погрешностей, вносимых схемой (устройством). Поэтому для повышения точности сепарации слаболюминесцирующих минералов необходимо обеспечить высокую точность измерения интенсивности люминесценции воздуха, т.к. измерение сигналов люминесценции осуществляется на фоне сигнала интенсивности люминесценции воздуха.

Целью изобретения является повышение точности измерения сигнала люминесценции минералов и коррекции порога разделения.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для рентгенолюминесцентной сепарации минералов, содержащем источник рентгеновского излучения, блок регистрации интенсивности люминесценции воздуха и минералов, выходом соединенный с входом блока регистрации интенсивности люминесценции воздуха и первым входом блока формирования сигналов люминесценции минералов, выход последнего соединен с первым входом блока формирования управляющего сигнала, второй вход которого соединен с вторым входом блока формирования сигналов люминесценции минералов и выходом блока регистрации интенсивности люминесценции воздуха, а выход соединен с блоком управления исполнительным механизмом, последний соединен с исполнительным механизмом, блок регистрации интенсивности люминесценции воздуха содержит последовательно соединенные сумматор, пиковый детектор, дифференциальный усилитель и блок питания, соединенный со вторым входом сумматора и вторым входом дифференциального усилителя, выход которого является выходом блока регистрации интенсивности люминесценции воздуха, а первый вход сумматора является входом блока регистрации интенсивности люминесценции воздуха.

Для более точного измерения сигнала люминесценции минералов и более точной автоматической коррекции порога разделения необходимо как можно более точно измерить интенсивность сигнала люминесценции воздуха, чтобы из полного сигнала люминесценции воздуха и минерала можно было точнее выделить "чистый" сигнал люминесценции минералов, и более точно сформировать сигнал порога разделения. Исходя из поставленной задачи были проанализированы причины, снижающие точность измерения сигнала люминесценции воздуха в прототипе. На основе анализа было составлено уравнение, которое имеет вид: Также было проанализировано устройство по предполагаемому изобретению и составлено уравнение .

Таким образом, после сравнения двух полученных выражений видно, что ошибка для прототипа и заявляемого устройства, соответственно имеет вид , .

Если раскрыть скобки в обоих уравнениях и подставить значения К_д=2/3, К_у1+=3, К_у1-=2 и К_у2+=2, то получим уравнение , .

Если теперь из первого уравнения вычесть второе, то получим разницу, которая и будет определять ошибку прототипа по сравнению с заявляемым устройством.

. (I) Следовательно, заявляемое устройство по сравнению с прототипом позволяет полностью исключить ошибку, описываемую уравнением (I), а значит более точно измерить уровень люминесценции воздуха и в соответствии с этим более точно измерить сигнал люминесценции минералов и более точно установить порог разделения.

На чертеже приведена блок-схема устройства.

Устройство содержит бункер 1, транспортирующий механизм 2 (не показаны), источник рентгеновского излучения 3, блок 4 регистрации интенсивности люминесценции воздуха и минералов, блок 5 формирования сигналов люминесценции минералов, блок 6 регистрации интенсивности люминесценции воздуха, блок 7 формирования управляющего сигнала, блок 8 управления исполнительным механизмом, исполнительный механизм 9, например пневмоэжектор, концентратный и хвостовой приемник (не показаны).

При этом блок 4 регистрации интенсивности люминесценции воздуха и минералов выходом соединен с первым входом блока 5 формирования сигналов люминесценции минералов, выход соединен с первым входом блока 7 формирования управляющего сигнала и входом 6 регистрации интенсивности люминесценции воздуха, последний выходом соединен с вторыми входами блока 5 формирования сигнала люминесценции минералов и блока 7 формирования управляющего сигнала, выход которого соединен с блоком 8 управления исполнительным механизмом, последний соединен с исполнительным механизмом 9.

Блок 4 регистрации интенсивности люминесценции воздуха и минералов предназначен для преобразования сигналов люминесценции воздуха и минералов в электрические сигналы и усиления их в частотном диапазоне от 0 до 1 кГц и может быть выполнен на фотоэлектронном умножителе и усилитель постоянного тока.

Блок 5 формирования сигналов люминесценции минералов выполнен на базе дифференциального усилителя.

Блок 6 регистрации интенсивности люминесценции воздуха содержит сумматор 10, блок питания 11, пиковый детектор 12 и дифференциальный усилитель 13. Первый вход сумматора 10, являющийся входом блока 6 регистрации интенсивности люминесценции воздуха, соединен с выходом и первым входом соответственно блока 4 регистрации интенсивности люминесценции воздуха и минералов и блоком 5 формирования сигналов люминесценции минералов. Второй вход сумматора 10 соединен с вторым входом дифференциального усилителя 13 и выходом блока питания 11. Выход сумматора 10 соединен с входом пикового детектора 12, последний выход соединен с первым входом дифференциального усилителя 13, выход которого, являющийся выходом блока 6 регистрации интенсивности люминесценции воздуха, соединен с вторыми входами блока 5 формирования сигналов люминесценции минералов и блока 7 формирования управляющего сигнала.

Блок 7 формирования управляющего сигнала выполнен на базе операционных усилителей 140 серии и предназначен для автоматической коррекции заданного порога разделения и сравнения сигнала люминесценции минерала с заданным уровнем разделения.

Блок 8 управления исполнительным механизмом выполнен на микросхемах 176 серии.

Сумматор 10 выполнен на базе резисторного делителя.

Пиковый детектор 12 и дифференциальный усилитель 13 выполнены на операционных усилителях 140 серии.

Устройство работает следующим образом.

Перед сортировкой в блоке 7 формирования управляющего сигнала устанавливают пороговую величину интенсивности люминесценции путем подачи напряжения с опорного источника.

Далее перед сортировкой и в моменты отсутствия люминесцирующих минералов в зоне обнаружения автоматически измеряют по "схеме" блок 4 регистрации интенсивности люминесценции воздуха и минералов блок 6 регистрации интенсивности люминесценции воздуха и вводят измеренный сигнал в блок 7 формирования управляющего сигнала, где он (сигнал люминесценции воздуха) суммируется с сигналом пороговой величины интенсивности напряжения для автоматической коррекции заданного порога разделения, и в блок 5 формирования сигналов люминесценции минералов для выделения из полного сигнала люминесценции (сигнала люминесценции воздуха и минерала) сигнала люминесценции минерала и его усиления без искажений.

В процессе сортировки рентгеновские лучи от источника 3 рентгеновского излучения вызывают в зоне обнаружения люминесценцию воздуха и люминесценцию поступающих с транспортного механизма 2 минералов.

Суммарный сигнал люминесценции воздуха и минералов преобразуется блоком 4 регистрации интенсивности люминесценции воздуха и минералов в электрические сигналы и после усиления поступают одновременно на первый вход блока 5 формирования сигналов люминесценции минералов и вход бока 6 регистрации интенсивности люминесценции воздуха (первый вход сумматора 10). Одновременно на второй вход сумматора 10 и второй вход дифференциального усилителя 13 поступает напряжение с блока питания 11.

С выхода сумматора 10 сигнал, равный полусумме напряжения блока питания 11 и сигнала люминесценции с блока 4 регистрации интенсивности люминесценции воздуха и минералов, поступает на вход пикового детектора 12, который запоминает максимальное значение этого сигнала и выдает его далее на первый вход дифференциального усилителя 13.

Дифференциальный усилитель 13 усиливает поступающий на первый вход сигнал, равный полусумме напряжения блока питания 11 и сигнала люминесценции воздуха и минералов, запомненный пиковым детектором 12, и вычитает из усиленного сигнала напряжение блока питания 11, поступающего на второй вход дифференциального усилителя. Таким образом напряжение блока питания 11 "удаляется" из обрабатываемых сигналов и на выходе дифференциального усилителя 13 (выход блока 6 регистрации интенсивности люминесценции воздуха) выделяется сигнал люминесценции воздуха, поступает на второй вход блока 5 формирования сигналов люминесценции минералов и на второй вход блока 7 формирования управляющего сигнала, где он суммируется с установленной пороговой величиной интенсивности люминесценции, суммарный сигнал поступает на схему сравнения. В случае изменения сигнала люминесценции воздуха изменяется и суммарный сигнал пороговой величины интенсивности люминесценции. Таким образом происходит автоматическое корректирование порога разделения.

В блоке 5 формирования сигналов люминесценции минералов синфазный сигнал люминесценции воздуха ослабляется, а сигнал люминесценции минерала усиливается до необходимого уровня. Усиленный сигнал люминесценции минерала с выхода блока 5 поступает на первый вход блока 7 формирования управляющего сигнала, где он сравнивается с автоматическим порогом разделения, и если сигнал люминесценции превышает пороговое значение уровня разделения, то блок 7 формирования управляющего сигнала выдает сигнал на блок 8 управления исполнительным механизмом, который включает исполнительный механизм на отсечку полезного минерала.

Использование изобретения повышает точность извлечения полезных минералов при сепарации сырья с высоким содержанием люминесцирующих минералов.

Формула изобретения

Устройство для рентгенолюминесцентной сепарации минералов, содержащее источник рентгеновского излучения, последовательно соединенные блок регистрации интенсивности люминесценции воздуха и минералов, блок формирования сигналов люминесценции минералов, блок формирования управляющего сигнала и блок управления исполнительным механизмом, выход блока регистрации интенсивности люминесценции воздуха и минералов подключен к входу блока регистрации интенсивности люминесценции воздуха, который содержит последовательно соединенные сумматор, пиковый детектор, дифференциальный усилитель и блок питания, соединенный с вторым входом сумматора, первый вход сумматора и выход дифференциального усилителя являются, соответственно, входом и выходом блока регистрации интенсивности люминесценции воздуха, выход которого подключен к второму входу блока формирования сигналов люминесценции минералов, и к второму входу блока формирования управляющего сигнала, отличающееся тем, что второй вход дифференциального усилителя соединен с вторым входом сумматора и блоком питания.

РИСУНКИ

Рисунок 1