Способ настройки сепаратора

К ЛАТЕБТУ итет Российской Федерации атентам и товарным знакам ИСАНИЕ ИЗО(54) СПОСОБ НАСТРОЙКИ СЕПАРАТОРА (57) Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых и может быть использовано, например, в устройствах для сепарации угля по зольности, содержанию серы, для сепарации железных и полиметаллических руд по показателям качества и так далее. Сущность изобретения: способ настройки сепаратора включает отбор совокупности и сигналов, причем предварительно приготовляют по ц (ц5) порций полезного ископаемого каждого из гп сортов так чтобы в порциях каждого сорта оставалось постоянным значение сорта и произвольно изменялись влияющие (неконтролируемые) параметры полезного ископаемого, после этого в каждой К-й пробе каждого -го сорта измеряют значения всех п сигналов Х ., Х, Х опоеделяют эл гк и;липсоиды рассеивания сигналов йо два, по три, по четыре и так далее по и для порций каждого из т соотов полезного ископаемого, определяют расстояния между центрами всех пт эллипсоидов, определяют значения отношений расстояний между центрами эллипсоидов к суъще расстояний от центров эллипсоидов до точек пересечения поямыхмежду центрами эллипсоидов с самими эллипсоидами, находят средние значения всех (п 1 - 1) отношений и для сепарации полезчого искэпаемого оставляют ту совокупность сигналов, для которой среднее значение отношения является наибольшим.2 илИзобретение относится к обогащениюполезных ископаемых и может быть использовано, например, в устройствах для сепарации угля по зольности, содержанию серы,для сепарации железных и полиметаллических руд по показателям качества и так далее.Известен способ отбора сигналов длясепарации полезных ископаемых, включающий выбор белого света для облучения ископаемого и выбор оранжевого и белогосвета для регистрации. обратно рассеянногополезным ископаемым света.Недостатком известного способа является низкая точность сепарации на несколько сортов.Известен способ отбора сигналов длясепарации полезных ископаемых, включающий отбор оранжевого и белого света прирегистрации обратно рассеянного полезным ископаемым света, отбор сигнала отемпературе полезного ископаемого, определение диэлектрической проницаемости итангенса угла диэлектрических потерь, определение емкости конденсатора, в котором перемещается полезное ископаемое,отбор сигнала об электрическом сопротивлении, о вибрации и шумах при перемещении полезного ископаемого.Недостатком известного способа явля- З 0ется низкая точность при сепарации полезного ископаемого на много сортов, а такжесложность аппаратурной реализации известного способа.Целью изобретения является резкое по- З 5вышение точности при сепарации полезного ископаемого на много сортов приодновременном упрощении аппаратурнойреализации способа,Поставленная цель достигается тем, что 40в способе отбора сигналов для сепарацииполезных ископаемых, включающем отборсовокупности и сигналов, предварительноприготовляют по ц (ц 5) порций полезногоископаемого каждого из е сортов так, чтобы 45в порциях каждого сорта оставалось постоянным значение сорта и произвольно изменялись влияющие (неконтролируемые)параметры полезного ископаемого, послеэтого в каждой К-й пробе каждого )-го сорта 50измеряют значения всех и сигналов Х 1 р,Хгус.Хок, определяют эллипсоиды рассеивания сигналов по два, по три, по четыре итак далее по и для порций каждого из гпсортов полезного ископаемого, определяют 55расстояния между центрами всех в эллипсоидов, определяют значения отношенийрасстояний между центрами эллипсоидов ксумме расстояний от центров эллипсоидовдо точек пересечения прямых между центрами эллипсоидов с самими эллипсоидами, находят средние значения всех 0-1) отношений и для сепарации полезного ископаемого оставляют ту совокупность сигналов, для которой среднее значение отношения является наибольшим.Изобретательский акт при создании способа состоит в том, что автором впервые обоснован критеоий информативности совокупности сигналов с точки зрения получения максимальной точности (минимальной погрешности) сепарации полезного ископаемого по сортам. Ранее совокупность сигналов для сепарации выбиралась интуитивно, либо с точки зрения устранения одного фактора (например, фона как в аналоге), либо с точки зрения удобства совмещения сигналов в пространстве при проведении сепарации и с точки зрения разнородности сигналов по своей природе в надежде повысить точность сепарации (как это выполнено в прототипе). Никакой оптимальности при этом не достигали. Можно было получить по таким сигналам оптимальное в узком смысле устройство (оно могло быть простым в реализации или удобным в эксплуатации), но оно никогда не было оптимальным с точки зрения получения минимальной погрешности при сепарации полезного ископаемого на много сортов или при определении качества полезного ископаемого. На основе критерия информативности и была создана методика отбора сигналов, В предложенном способе критерием информативности совокупности и сигналов является максимум отношения расстояния между центрами эллипсоидов рассеивания сигналов к сумме расстояний от центров эллипсоидов до точек пересечения прямых между центрами эллипсоидов с самими эллипсоидами. Все отличительные операции предложенного способа направлены на получение максимума среднего значения отношения. Так как ранее не был известен критерий информативности то не были известными и операции по нахождению этого критерия. Поэтому, по мнению автора, вся совокупность отличительных признаков способа соответствует критериям "новизна" и "существенные отличия". Невозможность исключения или замены на эквивалентный любого из отличительных признаков способа однозначно следует из приводимого ниже описания способа отбора сигналов.На фиг. 1 показана геометрическая интерпретация способа отбора пары наиболее информативных сигналов; на фиг, 2 - геометрическая интерпретация отбора тройки наиболее информативных сигналов. Для че 2004355тырех и более сигналов геометрическую интерпретацию представить невозможно,Способ реализуется следующей последовательностью операций.Иэ массы полезного ископаемого приготовляют по с 1 (с 15) порций ископаемого каждого из а сортов так, чтобы в порциях каждого сорта оставалось постоянным само значение сорта (например, значение того показателя качества, по которому предполагается сепарировать это полезное ископаемое) и чтобы в этих порциях произвольно изменялись влияющие неконтролируемые параметры, В общей сложности приготовляют ац порций, где в - количество сортов. Значения сортов сепарируемого полезного ископаемого должны по возможности равномерно заполнять весь диапазон изменения сорта (или показателя качества), Это требование равномерности не является обязательным, хотя оно и приводит к дополнительному повышению точности сепарации после выбора сигналов,В каждой К-й пробе 1-го сорта измеряют значения всех и сигналов Х 11 ь Х 21 ь,хп 11(, где Х)11( 1-й сигнал от М-й порции 1-го сорта.Для каждой группы порций (проб) 1-го сорта определяют средние значения сигналовХц ц Я, Хцл, Хц ц а Хцл. (1) причем средние значения сигналов определяют для каждой 1-й группы порций каждого из а сортов, получая пп 1 средних значений сигналов,Для группы порций полезного ископаемого 1-го сорта определяют элементы ковариационной матрицы рассеивания сигналовк Нц (Х 1) .х 1,1 =1К 111.(ц)(Хцл.Х 11)(Х 11 ц.Х 11) (2)К=1Зная элементы ковариационной матрицы рассеивания сигналов, рассчитывают значение ее определителя К 111 К 121" К 1" К 1" К 1 п 1 К 121 К 221" КЗ 1" К 211" К 2 о 1(3) К 111 К 2)1" Ки 1 "Кщ" К)о 1К 1 п 1 К 2 о 1" Ко 1" К)о 1" Кпо) Х 1 д 1-(2 М (-М 1+ й - 4 М 1 01 )55Х 2 д 1 (Х 10+1)-Х 11) Х 1 д 1(Х 2(1+1).Х 21)-Х 11 Х 2 О+1)+ Для каждого элемента кбвариационной матрицы рассчитывают значение его, минора, то есть определителя (и)-го порядка, образованного из определителя О зачеркивание в нем 1-й строки и 1-го столбца, по формулам К 111 К 121 К 1)1.К 1(Н)1 К 1+1)1 К 1 п 1 К 121 К 221 КЗ 1 К 2-1)1 К 2+1)1 Кгп 1М 1= . К 1(Ь 1)1 К 2.1)1- КО. 1)(1 "К(Ь 1)(н)1 К.1)+1)1 - К)о 1К 1(н.1)1 к 2+1)1.-К)+1)1.,.К(н 1)(н)1 К+1)+1)1.К(н 1)1 К 1 п 1 К 2 о 1".К)о 1".К-1)о 1 К(+1)п 1 "Кпп)(4) Теперь рассчитывают элементы обрат ной к ковариационной матрицы по форму- лам Кщ=Мщ(1 , Кщ=Мщ(1 (5) По значениям элементов обратной мат рицы и средним значениям (математическим ожиданиям) сигналов определяют значения коэффициентов уравнения эллипсоида рассеивания сигналов в порциях 1-го сорта полезного ископаемого20 о - 1 иащх) +2 Яал)Х(Х)+г(6)25где коэффициенты соответственно равныащ=К 1( 1) ащ=К 1( 1) А=- К 1( 1)Х 1-11=2 30 2" 11 ип - 1 ццА( л 1)1-к 111(цх 11+2к 111(1 Х 11 х 11,1 л =1 . 1=1 1=21,21 п 1-сорта. Р)Аналогично определяют средние значения и коэффициенты для всех (п 1-1) остальных эллипсоидов рассеивания сигналов.Для этого достаточно в формулах (1 Н 7) заменить индекс 1 на соответствующий иэ оставшихся индексов 1, 2;,(-1),(+1)т,Теперь рассчитывают расстояния между всеми в центрами эллипсоидов рассеивания сигналов, Для расстояния между центрами )-го и 0+1)-го эллипсоидов формула имеет вид0101 л 1=( 2, Я 1 - Хц)+1 ц), (8)=1Определяют точку пересечения прямой0101+1 между центрами соседних эллипсои дов с самим эллипсоидом. Для координатточки пересечения А прямой 0101+1 с эллипсоидом Э 1 формулы имеют вид)=гАналогично определяют координаты 25точки А)+1. Для этого достаточно в формулах(+1) на 0+2),Определяют расстояния между центрами эллипсоидов и точками пересечения эллипсоидов Э и Э)+1 с прямой 0)0)+1, то естьрасстояния А)О и А)+10)+1, по формуламд,о,= ((х(д(.хх,35иА)+10)+1=((Х 1 АО+1)-Х)О+1(10)Определяют значения отношений расстояний между центрами 0)О)+1 к сумме расстояний от центров эллипсоидов до точек 40пересечения А и А)+1ОТН)=(0)О)+1(А)О)+А)+10)+1 " (11) Аналогично определяют остальные Ц) отношения: ОТН 1.0 ТН), ОТН)+10 ТНи)-1. 45 Определяют среднее значение всех -1) расстояний(и - 1ОТКср=(ОТН)(и)-1) (12)50Сначала определяют среднее значение для различных совокупностей сигналов по два и находят ту пару сигналов, для которой среднее значения отношения наибольшее, Если окажется, что наибольшее значение 55 среднего отношения не превышает 3, то необходимо повторить всю описанную процедуру для различных совокупностей сигналов по три. Если теперь и для всех совокупностей сигналов по три тоже окажется, что наибольшее значение среднего отношения не превышает 3, то всю описанную процедуру повторяют для различ - х совокупностей сигналов по четыре, Если же при последовательных повторениях процедуры окажется, что даже и для совокупности всех и исходных сигналов среднее значение отношения не превышает 3, то изменяют состав самой исходной совокупности сигналов. Такую замену можно производить как заменой нескольких сигналов исходной совокупности, так и заменой всех сигналов на новую совокупность.Ту совокупность сигналов, которая обеспечивает наибольшее значение среднего отношения оставляют для проведения с ее помощью сепарации полезного ископаемого по сортам (показателям качества).Пример реализации способа. Определяли совокупность трех наиболее информативных сигналов для сепарации угля по зольности. Уголь облучали полиэнергетически гамма-излучением ь диапазоне энергий от 10 кэВ до 1 МэВ, так как при меньшей энергии будут сказываться неровности поверхности контролируемого слоя угля, а при энергии больше 1 МэВ сигнал не будет значимо изменяться с изменением зольности. Регистрировали 50 сигналов в диапазоне энергий от 10 кэВ до 1 МэВ и определяли информативности всех 1225 сочетаний из 50 сигналов по два. Оказалось, что наиболее информативной является пара сигналов об интенсивности обратно рассеянного углем гамма-излучения в диапазонах энергий 50- 150 кэВ и 100-300 кэВ, для которой среднее значение отношения ОТНср=4,5. Определяли также информативности всех 19600 сочетаний из 50 сигналов по три. Оказалось, что наиболее информативной является тройка сигналов об интенсивности обратно рассеянного углем гамма-излучения в диапазонах энергий 50-70 кэВ, 150-175 кэВ и 230 - 310 кэВ, для которой среднее значение отношения ОТНср=8,3. При сепарации угля по паре наиболее информативных сигналов вероятность ошибки при распознавании соседних значений зольности угля будет рав- на Рошг=ехр(-4,5 /2)=0,4 10то есть на 100000 измерений будет допускаться одна ошибка, При сепарации угля по тройке наиболее информативных сигналов вероятность ошибки при распознавании соседних значений зольности угля уже будет равнаРошз"ехр(-8,3 /2) 0,1110. 4355 то есть на 10 измерений будетдопускться15одна ошибка. Сообщим при этом, ч о при сепарации угля по зольности по одному сигналу вероятность ошибки будет равна 0,91, Таким образом, при сепарации угля по значению зольности по одному сигналу допускается 9 ошибок на 100 сепарируемых проб или кусков, при сепарации по двум сигналам допускается одна ошибка на 100000 проб, а при сепарации по трем сигналам допускается одна ошибка на 10 проб. Количество ошибок при переходе от одного сигнала до двух сигналов уменьшается в 11000 раэ, а при переходе от двух сигналов к трем количество ошибок уменьшается в 10 раз, При дальнейшем увеличении количества сигнаФормула изобретения СПОСОБ НАСТРОЙКИ СЕПАРАТОРА, включающий регистрацию спектра интенсивностей излучения сепарируемого материала и выделение из него информационного набора величин интенсивностей излучения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности сепарации и ускорения настройки, сортируемый материал делят на порции каждого сорта, где значение контролируемого параметра остается постоянным, регистрируют спектр интенсивностей излучений каждой порции материала, строят эллипсоиды раслов количество ошибок медленно уменьшается,Технико-экономическими преимущест вами предложенного способа по сравнениюс прототипом являются; резкое повышение выхода кондиционных сортов угля при его сепарации по зольности за счет уменьшения потерь угля в некондициОнных сортах, 10 упрощение аппаратурной реализации способа, а также увеличение быстродействия, то есть рост производительности сепарато 15 (56) Авторское свидетельство СССР Ь 1094620, кл, В 03 В 13/06, 1984,сеивания для совокупностей интенсивностей излучения по две и более для порций каждого сорта, определяют расстояния между центрами эллипсоидов, определяют значения отношений расстояний между центрами эллипсоидов к сумме расстояний от центров эллипсоидов до точек пересечения прямых между центрами эллипсоидов с самими эллипсоидами, находят среднее 30 значение этих отношений для всех совокупностей величин интенсивностей излучения и выделяют из него информационный набор величин интенсивностей излучения, для которых среднее значение отношения 35 является максимальным.004355 Составитель А.ОнищенкоТехред М,Моргентал Корректор С,Лисин едактор А.3 роб каз 3368 Тираж Подписное НПО "Поиск" Роспатента113035, Москва, Ж. Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 1