Способ фотоабсорбционной сепарации прозрачных минералов

(511 4 07 С 5 342 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Кольский отдел автоматизированных радиометрических аппаратов Специального конструкторского бюро"Цветметавтоматика" Научно-производственного объединения "Сибцветметавтоматика"(56) Авторское свидетельство СССР У 259551, кл. В 07 С 5/342, 1986.Авторское свидетельство СССР У 1330815, кл. В 07,С 5/342, 1985. (54) СПОСОБ ФОТОАБСОРБЦИОННОЙ СЕПАРАЦИИ ПРОЗРАЧНЬИ МИНЕРАЛОВ(57) Изобретение относится к разделению минералов (М) и предназначено для оптической сепарации полезных ископаемых по степени их прозрачности. Цель - повьппение селективности разделения прозрачных и за мутненных М, обладающих направленно- рассеянным светоотображением. Для Изобретение относится к разде" лению твердых минералов и может быть использовано для оптической се парации полезных ископаемых по.степени их прозрачности, например квар-ца еЦелью изобретения является повыВение селективности разделения проз 901502140 А 1 2этого М многосторонне облучают плоским световым потоком. Световой поток, провзаимодействовавший с М, регистрируют и преобразуют его в матрицу основных электрических сигналов (ЭС). Пропорционально модулям разности амплитуд, смежных по вертикали основных сигналов матрицы, формируют базовый ЭС и дифференцируют его. Пропорционально сумме амплитуд основных ЗС формируют опорный ЭС. Затем пропорционально раз,мерам М формируют синхронизирующий ЭС, дифференцируют его и по нему находят компенсационный ЭС. Амплитуды базового ЭС суммируют и по ним находят параметрический ЭС, иэ ко" торого вычитают амплитуды компенсирующего ЭС и определяют скомпенсированный базовый ЭС, Из последнего вычитают опорный ЭС и по разности находят скомпенсированный опорный ЭС. Пропорционально отношению амплитуд скомпенсированного баЪового и скомпенсированного опорного ЗС формируют результирующий ЭС. По величине его амплитуды принимают решения об отклонении проэрачного М. рачных и замутненных минералов, обладающих направленно-рассеянным светоотражением.На фиг. 1 приведена блок-схема устройства, реалиэулцего способ, на фиг. 2 - фрагмент устройства, на фиг. 3 - диаграммы сигналов от минералов.3 1502140Способ заключается в том, что многосторонне облучают минералы плоским световым потоком, регистрируют световой поток, провзаимодействовавший с минералом, и его преобразуют в матрицу основных электрических сигналов, формируют базовый электрический сигнал, пропорциональный модулям разности амплитуд смежных по вертикали основных сигналов матрицы, формируют опорный электрический сигнал, пропорциональный сумме амплитуд основных электрических сигналов, дифференцируют базовый электрический 15 сигнал, формируют результирующий сигнал и принимают решения об отклонении прозрачных минералов по величине амплитуды результирующего сигнала, формируют синхронизирующий эле ктрический сигнал, пропорциональный размерам минерала, дифференцируют синхронизирующий электрический сигнал, по которому находят компенсирующий электрический сигнал, суммируют 25 амплитуды базового электрического синала, по которым находят параметРический электрический сигнал, из которого вычитают амплитуды компенсирующего электрического сигнала и 30 определяют скомпенсированный базовый электрический сигнал, из последнего вычитают опорный электрический сигнал и по разности этих сигналов находят скомпенсированный опорный эле ктрический сигнал, при этом результирующий сигнал формируют пропорциональным отношениям амплитуд скомпенсированного базового и скомпен - сированного опорного электрических . 40 сигналов. Блок-схема содержит транспортный механизм 1, камеру 2 осмотра, осветители 3-1, 3-2, 3-3, проходные от верстия 4 в камере 2 осмотра, сепарируемые минералы 5, фотоматрицы 6-1, 6-2,6-3, фотоприемники 7-1, 7-2, 7-3, сумматоры 8 и 9, вычитающиеустройства 10 и 11, устройства 12-1, .12-2,12-п вычисления модуля разницы смежных по вертикали основных сигналов матрицы (сокращенно УВМ) дифференцирующие устройства 13-1, 13-2,13-п, (13(п+1), сравнивающие устройства 14-1,14-214-п, 14(п+1), аналоговые ключи 15-1,15-2, ,15-п, задатчик 16 амплитуды, исполнительный механизм 17. Блок-схема работает следующим образом.Минералы 5, двигаясь по транспортному механизму 1, поштучно подаются в камеру 2 осмотра через проходные отверстия 4, Далее минералы пересекают световой поток, генерируемый осветителями 3-1,3-2,3-3, Световой поток, прореагировавший с минералом, регистрируется элементами фотоматриц 6-1, 6-2, 6-3. Элементы фотоматриц вырабатывают основные электрические сигналы БО,11 О, которые поступают на блоки УВМ 12-1 12-п, вычисляющиемодули разности сигналов смежных по вертикали элементов фотоматриц 6-16-3. Таким образом формируется 1-й электрический сигнал 5 (в виде совокупности сигналов с выходов блоков УВМ 12-1, 12-2 ,12-п). Сигнал Б, проходит через дифференцирующие устройства 13-1, 13-2 13-п. Здесь сигнал Ю дифференцируется и выпрямляется, Совокупность сигналов с выходов дифференцирующих устройств 13-113-п образует 3-й электрический сигнал 1 э Электрический сигнал Б 3 поступает на сравнивающие устройства 14-1;ф 14-2, ,14-и. Если какая-либо его амплитуда превышает значение сигнала с выхода задатчика 16, то соответствующее сравнивающее устройство открывает один из ключей 15-1,15-2,, 15-п, через который проходит сигнал с соответствующего блока УВМ. Совокупность сигналов с выходов блоков 15-1,5-215-п суммируется сумматором 9, на выходе которого формируется 7-й электрический сигнал Б,При пересечении минералом светового потока источников 3-1,3-2,3-3 на выходе фотоприемников 7-1,7-2, 7-3 формируется 5-й электрический сигнал, пропорциональный размеру минерала.(Сигнал на выходе фотоприемников 7 пропорционален размеру минерала 61 агодаря глубокому коллимированию их оптических входов, в результате чего иэ-за сильной ориентированности светопропускания кварца вероятность попадания светового потока, прошедшего через минерал на фотоприемник, практически равна нулю)Сигнал с фотоприемников 7-1, 7-2, 7-3 проходит через дифференцирующее устройство 1 Зт(п+1), на выходе которого формируется 6-й электрический11 а "о 30 где в Пт 6т 11причем, сумма только тех 1 для которых соответствующий ему дифференциальный сигнал Т; имеет заданную амплитуду эадатчиком 16 35 40 я111 Формирование электрического сигнала 1 т. в соответствии с выражениемп1. позволяет в числителе накапли 1свать только те сигналы, которые соответствуют световым потокам, прошедшим через прозрачные минералы. Это происходит следующим образом. Прозрач ные минералы кварца представляют собой случайную. модель линз, призм, и пр. оптических элементов. Проходя через такую модель, свет вращается, изменяет с большой скоростью свое 55 первоначальное направление, фокусируется в яркие светящиеся точки и т,д. Это, в конечном итоге, приводит к большим скоростям движения световых 5 15024 сигнал 11. Этот сигнал поступает на вычитающий вход блока 11, на вход "+" которого приходит 7-й электрический сигнал С, На выходе блока 1) формируется электрический сигнал5в Второй электрический сигнал 11 формируется сумматором 8, на вход которого поступают основные сигналыь о ось " оп Девятый электрический сигнал 1 формируется блобком 10. Четвертый электрический сигнал 114 формируется сравнивающим устройством 14-(п+1). Если сигнал Ю меньше сигнала .8 в установленное 5 число раз, то на выходе блока 14- -(и+1) появляется 4-й электрический сигнал 104, в результате чего прозрачный минерал отделяется в концентратный бункер (не показан) исполни тельным механизмом 17. После окончания облучения минерала сумматор 9 и блок О устанавливаются в нулевое положение задним фронтом сигнала 11-,Описанную совокупность операций 25 можно представить в виде математического выражения О 6пятен по элементам фотомдтрип, 1 гч 1 чемчем прозрачнее минердл, тсм вьппе скорость движения его световых пятен поэлементам фотоматриц, и соответственно больше амплитуда сигналов.Сз, которые собственно являются производными от сигналов С ,Ю. Ус Е Е Втанавливают порог дискриминации сиг 3налов 1,.1 с помощью задатчиков16. Если амплитуда какого-либо сигна-ла Ц 0. ,11 больше заданногоуровня, то такой сигнал проходит через свое сравнивающее устройство14-1, 14-2,14-п и открывает свойключ 15-1,15-2,15-п. Таким образом, за все время днализа куска,сумматор 9 суммирует амплитуды электрических сигналов, пропорциональных только тем световым потокам,которые прошли через прозрачные минералы.Уровень амплитуды сигналов 1,,711 З Б соответстВУюЩий пРозРачным минералам, находят экспериментальным путем,Формирование сигнала 1. и его выьчитание из сигнала 1 позволяетустранить отрицательное влияние направленно-рассеянного светоотраженияна селективность сепарации прозрачных минералов. Это происходит следующим образом, Слабопрозрдчный минерал, обладающий плоскими и довольногладкими гранями а н б (фиг. 2), привходе отражает световой поток на нижний фотоэлемент 6-1-2, при выходесоответственно на верхний - 6-1-1.При этом изменение напрдвления светового потока и скорость движения егосветовых пятен по элементам 6-1-и 6-1-2 достигает уровней, соответствующих уровням скорости движениясветовых потоков, прошедших черезтолщу прозрачных минералов. Это приводит к тому, что электрические сигналы 11, таких световых потоков (фиг.3,1(Т,1) беспрепятственно проходятна сумматор 9, так как амплитуды ихсигналов 11 превышают заданный уровень амплитуд пля прозрачных (фиг.3,0(1,). Таким образ)м, если не принять ответных мер, то на блоке 11 через сумматор 9 начинает аккумулироваться искаженная информация, Для исключения искаженной информации формируют сигнал 1 з, пропорциональныйразмерам минерала, и дифференцируяего, получают сигналб (фиг.3,11156(). Электрический сигндл Г вычитают из сигнала Г и получают новый сигнал Б , н котором нет искажения информации о прозрачности минерала.Устранение искаженной информации происходит следующим образом. При входе минерала в зону облучения начинает уменьшаться световой поток, падающий на фотоприемники 7-1, 7-2, 7-3. Причем замечено и в дальнейшем экспериментально подтверждено, что чем меньше угол К (см,фиг. 2), тем круче растет фронт сигнала и в то же время увеличивается вероятность появления значительных по амплитуде сигналов 1 з от слабопрозрачных минералов с гладкими и плоскими поверхностями. Экспериментально также установлено, что появление значительных по амплитуде сигналов (соответственно С 1) от таких минералов, совпадает с сигналами также значительных амплитуд сигналами Сб (дифференциал от сигнала М, пропорционального размерам минерала), Поэтому, если произвести вычитание сигнала 1 из сигнала .г, то получится сигнал 0 р котором сигналы 5 (01) от слабопрозрачных минералов уничтожаются сигналом Пь. Амплитуда сигналов 0 экспериментально подби 6рается равной амплитуде сигналов при пробросе слабопрозрачных минералов с гладкими и плоскими поверхностями, Подбор амплитуд 1)ь осуществляется изменением коэффициента светопреобраэования фотоприемников 7-1,7-2, 7-3. Постоянная дифференцирования сигнала Б вьбирается равной или близкой к постоянной дифференцирования сигналов 11, 11. Это позволяет наиболее эфФективно подавлять те сигналы от слабопрозрачных минералов, которые имеют спектр, совпадающий со спектром сигналов ,С С л от прозрачных минералов. Вычитание сигнала Б 8 из сигнала 0 позволяет поднять вероятность об%наружения прозрачных минералов. Это происходит следующим образом. В прототипе разделительный признак КР формируется по формулеК. - 5С 5с (2)л1п1 сЭту формулу можно привязать к выражению ЬЕмКчм + ЬЕпКчг 1 Еп + Емсумма модулей разницы освещенностей нижних и верхнихэлементов матриц при пролете минерала, с индексомМ - сумма для его замутненной составляющей, а с индексом П - для его прозрачной составляющей 10 15 Е, Е суммарная освещенность элементов матрицы, соответственно от прозрачной и замутненной составляющих минерала;коэффициенть, учитывающиескорость движения лучей поэлементам матрицы, соответственно прошедших череззамутненную и прозрачныечасти минерала. 20 чмчи 25 Так как Ь Ем, ЕКч, для проэрачньгх минералов приблизительно равны нулю, то выражение (3) примет видЬЕ и Кчп(4)Е В данном способе разделительный признак через освещенности элементов 35 матрицы принимает следующий видЕпраз большее отношРпи , , чемЕп так как в числителе согласно выра жению (1) накапливается только освещенность тех световых пятегь, которые обладают скоростью, равной иливыше заданного значения, т.е. прошедших через прозрачную составляющую ми нерала, а в знаменателе накапливаетсяосвещенность только тех световых пятен, которые прошли через замутненную составляющую минерала, т.е. облагдающих скоростью световых пятен по 50 элементам фотоматриц ниже заданной.Известно, что на селектинность фотоабсорбционной сепардции в особенности отрицательно сказывается толщина минералов, Это приводит к тому, 55 что плоский (толщиной,1 гмм) за-мутненный минерал может ддтт, н 5-810 30 Формула изобретения Способ фотоабсорбционной сепарации прозрачных минералов, включающий многостороннее облучение минера 9 15021 прозрачный минерал округлой формы, средищ диаметром 15-20 мм. При этом умножение отношения ца коэффициент скорости лучей К це исключает оши оМшибок, так как скорости движения5 световых пятен лучей, прошедших через такие минералы, различаются в 3-5 раз. Поэтому при обогащении руд, минералы которых имеют специфицескую форму (статистический коллектив плоских и кубических кусков), у прототипа происходит существенное засорение концентрата и оскими замутненными минералами. 15В предлагаемом способе в числителе выражения (1) накапливаются сигналы, соответствующие световым лучам,обладающим равной или большей заданной скоростью движения световых 20 пятен по фотоматрицам, в знаменателе - меньшей.Это позволяет существенно снизить ошибки, так как скорости движения световых пятен по фотоматрицам световых потоков, прошедших соответственно через плоский замутненный минерал и округлый прозрачный, разливаются друг относительно друга в 3-5 раз. Поэтому в предлагаемом способе К = дляЬЕпЕм прозрачных стремится к бесконечности, так как его Е пренебрежимо мала.Кроме того, данный способ позво ляет эффективно отбраковывать проз-рачные минералы, имеющие замутненные участки, так как у таких минералов Е значительно больше Е для прозрачных минералов, не имеющих замутненных дефектов. 40 10лов коллимцроваццьГ световым потоком, регистрагцд светового потока, провзаимодействовавшего с ивера:о, и его преобразовацие в матрицу осцовцых электрических сигналов, формирование базового электрического сигнала, пропорциоцальцого модулям разности амплитуд, смежных по вертикали основных сигналов матрицы, формирование опорного электрического сигнала, пропорционального сумме амплитуд основных электрических сигналов, дифференцирование базового электрического сиг. нала, формирование результирующего сигнала и принятие решения об отклонении прозрачного минерала по величине амплитуды результирующего сигнала, о т л и ч а ю ш и й с я тем; что, с целью повышения селективности разделения прозрачных и замутненных минералов, обладающих направленно- рассеянным светоотражецием, формируют синхронизирующий электрический сигнал, пропорциональный размерам минерала, дифференцируют синхронизирующий электрический сигнал, по которому находят компенсирующий электрический сигнал, суммируют амплитуды базового электрического сигнала, по которым находят параметрический электрический сигнал, из которого вычитают амплитуды компенсирующего электрического сигнала, и определяют скомпецсировацный базовый электрический сигнал, из последнего вычитают опорный электрический сигнал и по разности этих сигналов находят скомпепсированцый опорный эле-, ктрический сигнал, при этом результирующий сигнал формируют пропорциональным отношением амплитуд скомпенсировацного базового и скомпенсированного опорного электрических сигналов.1 502140 фиг Х Составитель И, Назаркинаактор С. Патрушева Техред М.Дидык Корректор М. Пожо КНТ ССС Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Уагород, ул. Гагарина, 1 О Заказ 5002/11 Тирак ВНИИПИ Государственного комитета по и 113035, Москва, Ж, й уроРсв РОЗРа чьих 42 Подлис но бретениям и открытиям пр аушская наб., д. 4/5