Способ сепарации алмазосодержащих материалов



Способ сепарации алмазосодержащих материалов
Способ сепарации алмазосодержащих материалов
Способ сепарации алмазосодержащих материалов
Способ сепарации алмазосодержащих материалов

 


Владельцы патента RU 2422211:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Иркутский государственный университет (RU)

Изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых, конкретнее к способам сепарации сухих алмазосодержащих материалов, например концентратов первичного обогащения. Способ сепарации алмазосодержащих материалов включает перемещение сортируемого материала с одновременной трибозарядкой материала трением о поверхность вибролотка. Формируют свободно падающий поток. Бесконтактно измеряют величину трибозаряда с помощью датчика, подключенного к быстродействующему электрометрическому усилителю. Усиливают и обрабатывают сигнал датчика. Формируют длительность временной задержки. Обработку сигнала датчика производят одновременно и параллельно двумя независимыми каналами. Причем в первом канале сигнал датчика после усиления интегрируют и сравнивают с первым порогом разделения. Результат сравнения преобразуют в цифровую форму и сохраняют на время полной обработки результата. Во втором канале предварительно выделяют интервал наблюдения второго импульса датчика, затем выделяют момент времени соответствующий максимуму второго импульса и вырабатывают выходной сигнал второго канала. Проверяют наличие сохраненного сигнала на выходе первого канала и при наличии сохраненного сигнала запускают операцию формирования длительности временной задержки. Техническим результатом является повышение точности измерения заряда, уменьшение потери алмазов, уменьшение вероятности попадания сопутствующих минералов в концентрат. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых, конкретнее к способам сепарации сухих алмазосодержащих материалов, например концентратов первичного обогащения.

Известны способы электрической сепарации для смесей минералов, отличающихся по электрическим свойствам /Справочник по обогащению руд. Основные процессы. / Под ред. Богданова, 2 изд., перераб. и доп. - М.: Недра, 1983, стр.209-216/. В известных способах электрической сепарации частицам сортируемой смеси минералов вначале сообщают электрический заряд с помощью коронного разряда или трибоэлектризации. Затем частицы сортируемой смеси подаются в область разделения, в которой под действием электростатических сил материал разделяется на два или более продуктов.

При сепарации минералов, значительно отличающихся по проводимости, разделение проводят с помощью вращающегося барабана. В барабанных сепараторах используется сила притяжения заряженной частицы к металлической поверхности, зерна материала с высокой проводимостью быстро разряжаются, так как их заряд стекает на заземленный барабан, после чего эти зерна подают вниз с незначительным отклонением от траектории свободного падения. Зерна материала с низкой проводимостью разражаются значительно медленнее, за счет электростатического притяжения заряженных зерен к металлической поверхности вращающегося барабана из траектории значительно отклоняются от траектории свободного падения, вследствие чего такие зерна попадают в отдельный приемник концентрата.

При сепарации минералов, не имеющих значительного различия в проводимости, разделение проводят в камерных сепараторах, в которых материал свободно падает в области сильного электрического поля. Под действием электрических сил заряженные частицы отклоняются от траектории свободного падения и попадают в отдельный приемник.

Недостатками известного способа являются низкая селективность разделения и возможность использования сепарации только для мелкого материала. При сепарации крупного материала электрические силы становятся намного меньше механических и эффективность разделения резко падает.

Известно применение электрической сепарации для доводки черновых алмазных концентратов на барабанных сепараторах, в которых зарядка частиц осуществлялась коронным разрядом. /Справочник по обогащению руд. Основные процессы. / Под ред. Богданова, 2 изд., перераб. и доп. - М.: Недра, 1983, стр.240/. Недостатком данного способа является то, что он применим для материала крупностью менее 2 мм. При повышении размеров частиц сортируемого материала степень сокращения резко снижается. Этот недостаток связан с тем, что при увеличении размеров сепарируемых частиц величина электрических сил становится меньше, чем силы тяжести, поэтому отклонение траектории движения зерен от траектории свободного падения становится сравнимым с величиной естественного разброса траекторий. Кроме того, различие в проводимости между алмазами и некоторыми распространенными сопутствующими минералами незначительно, что также снижает селективность сепарации.

Известен способ трибоэлектрической сепарации /Справочник по обогащению руд. Основные процессы. / Под ред. Богданова, 2 изд., перераб. и доп. - М.: Недра, 1983, стр.209/, который применяется для разделения минералов, имеющих близкие значения проводимости. В данном способе заряд задается путем трения частиц о металлическую или диэлектрическую поверхность, например, при движении по вибрирующей поверхности вибрационного транспортного механизма. После трибоэлектризации материал подается в область сильного электрического поля. Разделение материала обусловлено различным отклонением частиц под действием внешнего электрического поля. В литературе нет сведений о применении известного способа трибосепарации для сепарации алмазосодержащих руд. Кроме этого, недостатком известного способа является то, что он неприменим для сепарации материала крупнее 2 мм вследствие того, что при увеличении размеров сепарируемых частиц величина электрических сил становится меньше, чем силы тяжести.

Ближайшим аналогам заявляемого способа является способ сепарации алмазосодержащих материалов /Патент РФ №2353439, B07C 5/344, B03C 7/00, 2009/. Известный способ сепарации алмазосодержащих материалов включает перемещение сортируемого материала в зону измерения. Одновременно с перемещением сепарируемого материала осуществляют его трибоэлектрическую зарядку трением о поверхность заземленного металлического вибролотка. Сепарируемую смесь минералов подают в режиме свободно падающего потока. Бесконтактное измерение знака и величины наведенного трибоэлектрического заряда производят с помощью датчика, подключенного к быстродействующему электрометрическому усилителю, связанному с блоком обработки сигнала. Сигнал с выхода датчика дополнительно усиливают и сравнивают с порогом разделения. В том случае, когда усиленный сигнал превышает порог разделения, вырабатывается сигнал запуска исполнительного механизма. Электронный блок задерживает сигнал на время транспортной задержки, равное времени пролета зерна от датчика до зоны действия исполнительного механизма, затем вырабатывается сигнал выдержки исполнительного механизма (длительность срабатывания), исполнительный механизм отклоняет зерно алмаза в приемник концентрата. Порог разделения выбирают на основании предварительно оцененных значений для природных алмазов заданного класса крупности. Известный способ применим для сепарации материалов любой крупности.

Известный способ имеет два недостатка: во-первых, при измерении заряда существует случайная погрешность датчика, связанная с отклонением траектории движения от оси датчика, во-вторых, существует систематическая погрешность определения момента запуска временной задержки исполнительного механизма.

Первый недостаток снижает чувствительность сепарации, что в конечном итоге приводит к снижению извлечения.

Второй недостаток приводит к тому, что для компенсации временной нестабильности приходится увеличивать время выдержки исполнительного механизма, а это приводит к увеличению количества сопутствующих минералов, попадающих в концентрат при каждой отсечке. Второй недостаток приводит к увеличению количества сопутствующей породы попадающей в концентрат, то есть снижает селективность способа и снижает кондицию концентрата.

Оба недостатка связаны с тем, что импульсный сигнал датчика бесконтактного измерения заряда непосредственно, без дополнительной математической обработки, сравнивается с порогом разделения. В известном способе одна операция сравнения импульсного сигнала с пороговым значением используется для решения двух разных задач, то есть обнаружения алмаза и запуска временной задержка исполнительного механизма.

Задачей предлагаемого изобретения является создание способа, позволяющего повысить чувствительность и селективность сепарации.

Поставленная задача достигается тем, что в способе сепарации алмазосодержащих материалов, включающем перемещение сортируемого материала с одновременной трибозарядкой материала трением о поверхность вибролотка, формирование свободно падающего потока, бесконтактное измерение величины трибозаряда с помощью датчика, подключенного к быстродействующему электрометрическому усилителю, усиление и обработку сигнала датчика, формирование длительности временной задержки и последующее извлечение алмаза исполнительным механизмом, обработку сигнала датчика производят одновременно и параллельно двумя независимыми каналами, причем в первом канале сигнал датчика после усиления интегрируют и сравнивают с первым порогом разделения, результат сравнения преобразуют в цифровую форму и сохраняют на время полной обработки результата, во втором канале предварительно выделяют интервал наблюдения второго импульса датчика, затем выделяют момент времени соответствующий максимуму второго импульса и вырабатывают выходной сигнал второго канала, проверяют наличие сохраненного сигнала на выходе первого канала и при наличии сохраненного сигнала запускают операцию формирования длительности временной задержки.

Интервал наблюдения второго импульса выделяют сравнением второго импульса со вторым порогом разделения.

Момент времени соответствующий максимуму второго импульса определяют путем однократного дифференцирование и последующего сравнения с третьим порогом разделения.

Момент времени соответствующий максимуму второго импульса определяют путем двукратного дифференцирования и последующего сравнения с четвертым порогом разделения

Способ осуществляется следующим образом.

Сортируемый материал перемещают в зону измерения, одновременно с перемещением осуществляют зарядку материала трением о поверхность заземленного металлического вибролотка, сепарируемую смесь минералов подают в режиме свободно падающего потока, производят бесконтактное измерение величины наведенного трибоэлектрического заряда с помощью датчика, подключенного к быстродействующему электрометрическому усилителю, связанному с блоком обработки сигнала, сигнал с выхода датчика дополнительно усиливают и сравнивают с порогом разделения, по результату сравнения вырабатывают сигнал запуска временной задержки и последующего срабатывания исполнительного механизма.

Сигнал датчика, предназначенного для бесконтактного измерения электрического заряда, представляет собой ток, протекающий в цепи чувствительного электрода, поэтому он определяется скоростью изменения индуцированного заряда.

Сигнал датчика электрического заряда имеет сложную форму и состоит из двух импульсов разной полярности разделенных во времени паузой.

Первый импульс по отношению к полезному сигналу имеет отрицательную полярность, меньшую амплитуду и большую длительность. Этот импульс соответствует временному интервалу, в котором алмаз входит в верхнюю часть датчика электрического заряда. Процесс входа алмаза внутрь датчика сопровождается нарастанием индуцированного заряда на чувствительном электроде. В обработке полезного сигнала этот импульс не участвует.

После окончания первого импульса в течение паузы сигнал датчика равен нулю. Этот временной интервал связан с движением заряженного алмаза в центральной части датчика, поэтому индуцированный заряд чувствительного электрода примерно равен заряду алмаза и слабо изменяется во времени.

Второй импульс имеет положительную полярность, максимальную амплитуду и наименьшую длительность. Этот импульс соответствует временному интервалу выхода алмаза из датчика. Максимум амплитуды соответствует моменту пересечения алмазом области зазора между чувствительным электродом датчика и нижним заземленным экраном.

Второй импульс сравнивается с порогом разделения, в момент, когда передний фронт импульса сравняется с порогом разделения, вырабатывается сигнал запуска исполнительного механизма.

После предварительного усиления сигнал датчика одновременно обрабатывается по двум независимым параллельным каналам.

Первый из двух каналов выполняет функцию измерения точного значения электрического заряда. Сигнал, поступающий с выхода датчика, интегрируют, например, аппаратным способом с помощью аналогового интегратора. В результате интегрирования амплитуда сигнала на выходе интегратора становится пропорциональной полному заряду, индуцированному на чувствительном электроде датчика. В процессе интегрирования участвуют оба импульса сигнала датчика. Интегрирование первого импульса обеспечивает нарастание сигнала на выходе интегратора, во время паузы сигнал сохраняет максимальное значение, во время второго импульса сигнал на выходе интегратора быстро спадает до исходного значения. После интегрирования полезный сигнал уже не зависит от траектории движения алмаза.

Далее полезный сигнал с выхода интегратора сравнивают с порогом разделения первого канала, если полезный сигнал превышает порог разделения, то вырабатывают сигнал обнаружения алмаза, разрешающий запуск исполнительного механизма. Этот сигнал вырабатывается раньше, чем следует начинать отсчет времени запаздывания, поэтому его запоминают и сохраняют до полного завершения обработки сигнала.

Второй канал выполняет функцию точного определения момента времени, в который алмаз пересекает зазор между нижним краем чувствительного электрода и заземленным экраном. Этот момент времени совпадает с максимумом амплитуды второго импульса. Для повышения помехоустойчивости предварительно выбирают интервал времени, соответствующий второму импульсу. Интервал наблюдения второго импульса выделяют сравнением второго импульса со вторым порогом разделения.

Окончательное определение максимума электрического импульса выполняют альтернативным образом с помощью одной из следующих совокупностей операций: 1) однократное дифференцирование и последующее сравнение с третьим порогом разделения, 2) двукратное дифференцирование и последующее сравнение с четвертым порогом разделения. В момент достижения максимума второго импульса вырабатывают выходной сигнал второго канала.

После завершения обработки сигнала второго канала проверяют наличие сигнала обнаружения алмаза, сохраненного в запоминающем устройстве на выходе первого канала и разрешающего запуск исполнительного механизма. При наличии такого сигнала запускают операцию отработки временной задержки и последующего запуска исполнительного механизма.

Пример 1

Пример иллюстрирует процесс доводки алмазосодержащих концентратов жировой сепарации класса - 5+2 мм. Полезный компонент - алмаз, сопутствующие минералы - известняк, кальцит, циркон, хризолит, плагиоклаз и другие типичные минералы алмазосодержищих руд. Сепарация производится в позерновом режиме, например, материал подается в зону обнаружения по одному зерну со скоростью до 10 зерен в секунду с производительностью 2 кг/час. Зерна сепарируемой смеси минералов свободно падают с лотка вибропитателя и пролетают внутри датчика. Взаимное расположение между концом лотка и входным окном датчика выбрано так, чтобы скорость падения зерен внутри датчика составляла 0,9-1,1 м/сек. Заряд алмаза при трибоэффекте - положительный.

Для технического осуществления способа применен датчик для бесконтактного измерения электрического заряда, который изображен в разрезе на Фиг.1.

На Фиг.1 обозначены: 1 - чувствительный электрод, 2 - вспомогательный заземленный экран, 3 - зазор между нижней кромкой чувствительного электрода и вспомогательным заземленным экраном, 4 - фторопластовый изолятор, 5 - заземленный корпус.

Чувствительный электрод 1 выполнен в виде отрезка прямоугольной трубы квадратного поперечного сечения со стороной квадрата 20 мм, общая длина чувствительного электрода равна 60 мм. В нижней части датчика расположен вспомогательный заземленный экран 3 с поперечными размерами, такими же как у чувствительного электрода. Высота вспомогательного заземленного экрана 3 равна 20 мм. Зазор между нижней кромкой чувствительного электрода и вспомогательным заземленным экраном 3 равен 2 мм. Чувствительный электрод 1 закреплен на фторопластовом изоляторе 4 внутри заземленного корпуса 5.

В непосредственной близости от датчика заряда расположен электрометрический усилитель, выполненный на микросхеме операционного усилителя с малым входным током по схеме преобразователя «ток-напряжение». Сопротивление обратной связи усилителя равно 109 Ом (1 ГОм). Усилитель размещен внутри отдельного заземленного экрана. Входной вывод микросхемы и сопротивление обратной связи закреплены на отдельных фторопластовых изоляторах и не заводятся на общую печатную плату с целью снижения токов утечки по изолятору. Смещение нуля усилителя составляет 10 мВ, входной ток усилителя не превышает 1 пА (10-12 А). Сигнал с выхода электрометрического усилителя дополнительно усиливается обычным усилителем с регулируемым коэффициентом усиления. Коэффициент усиления при первоначальной настройке устанавливается экспериментальным путем при измерении сигналов от нескольких образцов кристаллов природного алмаза. Настройка производится так, чтобы усиленный сигнал датчика от алмаза размером 3 мм содержал два импульса: первый импульс отрицательной полярности и второй импульс положительной полярности. Второй импульс положительной полярности должен иметь амплитуду в интервале 2-5 В.

На Фиг.2 показан усиленный сигнал датчика U, зарегистрированный от природного алмаза, имеющего форму октаэдра, размером 3 мм, массой 0,5 карата.

На Фиг.2 дополнительно обозначены характерные моменты времени: t0 - начало первого импульса, t1 - максимальное значение амплитуды первого импульса, t2 - окончание первого импульса, t3 - начало второго импульса, t4 - максимальное значение амплитуды второго импульса, t5 - окончание второго импульса.

Формирование сигнала датчика происходит следующим образом.

В процессе свободного падения заряженное зерно алмаза приближается ко входному окну датчика. Начиная с момента времени t0, часть силовых линий электрического поля начинает замыкаться на чувствительном электрода, поэтому на нем начинает нарастать индуцированный заряд. В момент времени t1 заряженное зерно алмаза пересекает верхний зазор между заземленным корпусом и верхней гранью чувствительного электрода, при этом значение индуцированного заряда равно половине заряда алмаза. В момент времени t2 заряженное зерно алмаза находится в центральной части чувствительного электрода датчика, при этом значение индуцированного заряда становится равным заряду алмаза. Дальнейшее движение заряда до момента времени t3 не вызывает какого-либо изменения индуцированного заряда, поэтом ток в цепи чувствительного электрода равен нулю. Начиная с момента времени t3, часть силовых линий начинает переходить через зазор между нижней гранью чувствительного электрода и вспомогательным заземленным экраном, индуцированный заряд начинает быстро уменьшаться, начинается второй импульс. В момент времени t4 второй импульс принимает максимальное значение, при этом заряженное зерно алмаза находится точно в плоскости зазора между нижней гранью чувствительного электрода и вспомогательным заземленным экраном. Этот момент времени наиболее удобен для начала отсчета временной задержки, так как временное положение максимума импульса не зависит от величины заряда алмаза. В момент времени t5 алмаз полностью выходит из зоны чувствительности датчика, поэтому в этот момент можно привести систему в исходное состояние для подготовки к анализу следующего зерна алмаза или минерала.

На Фиг.3 показана последовательность операций обработки усиленного сигнала датчика.

Обработку сигнала начинают в первом канале. Усиленный сигнал датчика U интегрируют и сравнивают с порогом разделения первого канала. Операция интегрирования производится с помощью аналогового интегратора, выполненного на микросхеме операционного усилителя типа КР544УД1А. Интегратор имеет постоянную времени, равную 0,235 сек, образованную сопротивлением 470 кОм и конденсатором 0,5 мкФ. Параллельно конденсатору включен электронный ключ, предназначенный для восстановления исходного состояния путем разряда конденсатора после завершения обработки сигнала.

На Фиг.3а показан исходный усиленный сигнала датчика.

На Фиг.3б показан сигнал Uинт, наблюдаемый на выходе интегратора, после интегрирования усиленного сигнала датчика U. Необходимо отметить, что полярность сигнала Uинт приведена с учетом инверсии выходного сигнала электронного интегратора, выполненного на операционном усилителе.

В связи с тем, что сигнал на выходе датчика соответствует току в цепи чувствительного электрода, интегрирование этого сигнала дает новый сигнал, соответствующий величине индуцированного заряда на чувствительном электроде. Начиная с момента времени t0, индуцированный заряд начинает нарастать. В момент времени t1 он достигает половины максимального значения. К моменту времени t2 заряд достигает своего максимального значения и сохраняет его до момента t3. Затем со времени t3 начинается быстрый спад, в момент t4 сигнал достигает половины максимального значения, а к моменту t5 спадает до нуля.

На Фиг.3б дополнительно обозначены те же характерные моменты времени, что и на Фиг.2, то есть t0, t1, t2, t3, t4, t5.

На Фиг.3б пунктирной линией дополнительно показан порог разделения первого канала U1=0,5 В. Время t6 соответствует такому моменту, когда сигнал на выходе интегратора Uинт сравнивается с порогом разделения, то есть выполняется условие Uинт=U1. Выходной сигнал компаратора, соответствующий уровню логической «1», поступает на вход триггера и запоминается на время обработки информации. Выход триггера поступает на первый вход логической микросхемы типа «2И».

На Фиг 3в показан сигнал на выходе триггера, сохраняющий результат сравнения сигнала выхода интегратора Uинт напряжением первого порога разделения U1.

На Фиг.3г показана первая операция обработки усиленного сигнала датчика U во втором канале.

Обработку сигнала во втором канале начинают с того, что предварительно выбирают интервал времени, соответствующий второму импульсу. Интервал времени наблюдения второго импульса выделяют путем сравнения усиленного сигнала датчика U со вторым порогом разделения U2. Сравнение производят с помощью второго компаратора, который вырабатывает сигнал логической «1», обозначенный как Uвых2, при условии, что усиленный сигнал датчика U больше второго порога разделения U2, то есть выполняется условие U>U2.

На Фиг.3д показан сигнал на выходе второго компаратора Uвых2, который имеет вид прямоугольного импульса, передний фронт которого соответствует моменту времени t7, а задний фронт соответственно времени t8.

Сигнал логической единицы с выхода компаратора Uвых2 управляет электронным ключом, который из общего усиленного сигнала датчика выделяет только второй импульс, обозначенный как Uимп.2.

На Фиг.3е показан сигнал второго импульса Uимп.2, выделенный электронным ключом.

Окончательное определение момента времени, в котором достигается максимальное значение второго импульса, производят путем однократного дифференцирование и последующего сравнения с третьим порогом разделения. Операцию дифференцирования производят с помощью аналогового дифференциатора, выполненного на микросхеме операционного усилителя типа КР544УД1А. Дифференциатор имеет постоянную времени, равную 0,02 сек, образованную сопротивлением 50 кОм и конденсатором 0,1 мкФ.

На Фиг 3ж показан сигнал на выходе дифференциатора, обозначенный как Uдифф.1.

На Фиг 3ж пунктирной линией дополнительно обозначен третий порог разделения U3.

Как видно из Фиг.3ж, после однократного дифференцирования колоколообразный импульсный сигнал Uимп.2 преобразуется в двухполярный импульс Uдифф1. Этот импульс с помощью третьего компаратора сравнивается с третьим порогом U3. В момент времени t9 напряжение Uдифф1 сравнивается с напряжением третьего порога U3, на выходе компаратора вырабатывается сигнал логической «1», обозначенный как Uвых3. В момент времени t10 напряжение Uдифф1 становится меньше третьего порога U3, поэтому сигнал на выходе компаратора Uвых3 переходит на уровень логического «0».

На Фиг.3з показан сигнал Uвых3.

В сигнале Uвых3 основную информацию несут фронты сигнала: передний и задний. Поскольку оба фронта имеют самостоятельное значение, сигнал Uвых3 разделяют на два коротких импульса: 1) импульс Uвых4 соответствующий моменту времени t9, 2) импульс Uвых5 соответствующий моменту времени t10.

На Фиг.3и показан сигнал Uвых4.

На Фиг.3к показан сигнал Uвых5.

Сигнал Uвых4 подают на второй вход логической микросхемы типа «2И» (первый вход которой соединен с выходом триггера первого канала). При наличии логической «1» записанной в триггер в первом канале, сигнал проходит на выход микросхемы типа «2И» и запускает блок временной задержки. После отработки заданного времени задержки срабатывает исполнительный механизм и отсекает алмаз в приемник концентрата.

Сигнал Uвых5 служит для возврата системы обработки сигнала в исходное состояние: 1) сигнал Uвых5 поступает на вход управления ключа, соединенного параллельно конденсатору интегратора, ключ срабатывает и разряжает конденсатор до нуля, 2) сигнал Uвых5 переводит триггер первого канала в состояние логического нуля. Эти два действия подготавливают систему обработки сигнала к обработке следующего кристалла.

Пример 2

Сепарируемый материал, режимы подачи материала, конструкция датчика (Фиг.1), режимы усиления сигнала датчика полностью совпадают с примером 1.

На Фиг.4 показана последовательность операций обработки усиленного сигнала датчика.

На Фиг.4а показан исходный усиленный сигнала датчика.

На Фиг.4б показан сигнал Uинт, наблюдаемый на выходе интегратора, после интегрирования усиленного сигнала датчика U.

На Фиг 4в показан сигнал на выходе триггера, сохраняющий результат сравнения сигнала выхода интегратора Uинт с напряжением первого порога разделения U1.

На Фиг.4г показана первая операция обработки усиленного сигнала датчика U во втором канале.

Обработку сигнала во втором канале начинают с того, что предварительно выбирают интервал времени, соответствующий второму импульсу. Интервал времени наблюдения второго импульса выделяют путем сравнения усиленного сигнала датчика U со вторым порогом разделения U2. Сравнение производят с помощью второго компаратора, который вырабатывает сигнал логической «1», обозначенный как Uвых2, при условии, что усиленный сигнал датчика U больше второго порога разделения U2, то есть выполняется условие U>U2.

Сигнал на выходе второго компаратора Uвых2 имеет вид прямоугольного импульса, передний фронт которого соответствует моменту времени t7, а задний фронт соответственно времени t8.

Сигнал логической единицы с выхода компаратора Uвых2 управляет электронным ключом, который из общего усиленного сигнала датчика выделяет только второй импульс, обозначенный как Uимп.2.

На Фиг.4д показан сигнал на выходе второго компаратора Uвых2, который имеет вид прямоугольного импульса, передний фронт которого соответствует моменту времени t7, а задний фронт соответственно времени t8.

На Фиг.4е показан сигнал второго импульса Uимп2., выделенный электронным ключом.

Окончательное определение момента времени, в котором достигается максимальное значение второго импульса, производят путем двухкратного дифференцирования и последующего сравнения с четвертым порогом разделения. Операции дифференцирования производят с помощью двух последовательно соединенных аналоговых дифференциаторов, выполненных на микросхемах операционных усилителей типа КР544УД1А. Дифференциаторы имеет одинаковые постоянные времени, равные 0,02 сек, образованные сопротивлениями 50 кОм и конденсаторами 0,1 мкФ.

На Фиг 4ж показан сигнал на выходе первого дифференциатора, обозначенный как Uдифф1.

Как видно из Фиг.4ж, после однократного дифференцирования колоколообразный импульсный сигнал Uимп.2 преобразуется в двухполярный импульс Uдифф1.

На Фиг 4з показан сигнал на выходе второго дифференциатора, обозначенный как Uдифф2.

Как видно из Фиг.4з, после двухкратного дифференцирования двухполярный импульс сигнал Uдифф1 преобразуется в импульс сложной формы Uдифф2., который имеет три составляющие: два крайних импульса обратной полярности и средний импульс прямой полярности.

На Фиг 4з штриховой линией дополнительно обозначен четвертый порог разделения U4.

Импульс Uдифф2 с помощью компаратора сравнивается с четвертым порогом U4. В момент времени t11 напряжение Uдифф2 сравнивается с напряжением третьего порога U4, на выходе компаратора вырабатывается сигнал логической «1», обозначенный как Uвых6. В момент времени t12 напряжение Uдифф2 становится меньше четвертого порога U4, поэтому сигнал на выходе компаратора Uвых6 переходит на уровень логического «0».

На Фиг.4и показан сигнал Uвых6.

В сигнале Uвых6 основную информацию несут фронты сигнала: передний и задний. Поскольку оба фронта имеют самостоятельное значение, сигнал Uвых6 разделяют на два коротких импульса: 1) импульс Uвых7 соответствующий моменту времени t11, 2) импульс Uвых8 соответствующий моменту времени t12.

На Фиг.4к показан сигнал Uвых7.

На Фиг.4л показан сигнал Uвых8.

Сигнал Uвых7 подают на второй вход логической микросхемы типа «2И» (первый вход которой соединен с выходом триггера первого канала). При наличии логической «1» записанной в триггер в первом канале, сигнал проходит на выход микросхемы типа «2И» и запускает блок временной задержки. После отработки заданного времени задержки срабатывает исполнительный механизм и отсекает алмаз в приемник концентрата.

Сигнал Uвых8 служит для возврата системы обработки сигнала в исходное состояние: 1) сигнал Uвых8 поступает на вход управления ключа, соединенного параллельно конденсатору интегратора, ключ срабатывает и разряжает конденсатор до нуля, 2) сигнал Uвых8 переводит триггер первого канала в состояние логического «0». Эти два действия подготавливают систему обработки сигнала к обработке следующего кристалла.

Технический эффект заявляемого способа заключается в том, что введение операции интегрирования значительно повышает точность измерения заряда, так как после интегрирования величина выходного сигнала уже не зависит от траектории движения и скорости перемещения зерна внутри детектора. Это эффект позволяет уменьшит потери алмазов за счет случайной погрешности измерительной системы. Совокупность операций обработки сигнала по второму каналу значительно повышает точность определения времени для запуска транспортной задержки, это позволяет уменьшить запас времени действия исполнительного механизма, повысить быстродействие и как следствие, уменьшить вероятность попадания сопутствующих минералов в концентрат.

1. Способ сепарации алмазосодержащих материалов, включающий перемещение сортируемого материала с одновременной трибозарядкой материала трением о поверхность вибролотка, формирование свободно падающего потока, бесконтактное измерение величины трибозаряда с помощью датчика, подключенного к быстродействующему электрометрическому усилителю, усиление и обработку сигнала датчика, формирование длительности временной задержки и последующее извлечение алмаза исполнительным механизмом, отличающийся тем, что обработку сигнала датчика производят одновременно и параллельно двумя независимыми каналами, причем в первом канале сигнал датчика после усиления интегрируют и сравнивают с первым порогом разделения, результат сравнения преобразуют в цифровую форму и сохраняют на время полной обработки результата, во втором канале предварительно выделяют интервал наблюдения второго импульса датчика, затем выделяют момент времени, соответствующий максимуму второго импульса, и вырабатывают выходной сигнал второго канала, проверяют наличие сохраненного сигнала на выходе первого канала и при наличии сохраненного сигнала запускают операцию формирования длительности временной задержки.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что интервал наблюдения второго импульса выделяют сравнением второго импульса со вторым порогом разделения.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что момент времени, соответствующий максимуму второго импульса, определяют путем однократного дифференцирования и последующего сравнения с третьим порогом разделения.

4. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что момент времени, соответствующий максимуму второго импульса, определяют путем двукратного дифференцирования и последующего сравнения с четвертым порогом разделения.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к сепарации сухих алмазосодержащих материалов, например концентратов первичного обогащения. .

Изобретение относится к горному делу, а более конкретно к способам контроля полезных ископаемых по количественному содержанию полезного компонента в них, и может быть использовано на горнорудных предприятиях.

Изобретение относится к технике разделения материалов. .

Изобретение относится к контрольно-сортировочной технике и может быть использовано для контроля и сортировки по электрическим и световым параметрам светоизлучающих диодов, а также позволяет упростить конструкцию, повысить надежность контроля.

Изобретение относится к устройству для изготовления дисперсных минеральных продуктов посредством помола, классификации в классификаторе потока и сортировки минерального сырья в дисперсии в воздухе и отделения дисперсионного воздуха.

Изобретение относится к устройствам для разделения зерновых смесей. .

Изобретение относится к области измерительной техники, предназначено для измерения электрического заряда движущихся частиц минералов, в частности для обнаружения алмазов в алмазосодержащих смесях минералов, для их последующего извлечения с помощью исполнительного механизма.

Изобретение относится к сепарации сухих алмазосодержащих материалов, например концентратов первичного обогащения. .

Изобретение относится к электросепарации соразмерных частиц, одинаковых по диэлектрическим свойствам и размерам, но различных по поверхностному сопротивлению. .

Изобретение относится к разделению дисперсного материала в электрическом поле и может быть использовано в обогатительной, строительной, фармацевтической, лакокрасочной и других отраслях народного хозяйства.

Изобретение относится к области разделения дисперсных полиминеральных сред сухими методами и может использоваться на доводочных операциях при обогащении полезных ископаемых, при производстве фаянса, строительных материалов и в других процессах промышленности.

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению. .

Изобретение относится к сепарации сыпучих материалов и может быть использовано в горно-обогатительной промышленности для разделения дисперсных материалов, а также в строительной, химической и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых, конкретнее к способам сепарации сухих алмазосодержащих материалов, например концентратов первичного обогащения
Наверх