Устройство для сепарации полезных ископаемых

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИН а) ВОЗВ 1 1 Ф НОМИТЕТ СССР РЕТЕНИЙ И ОТНРЦТИ ГОСУДАРСТВЕНПО ДЕЛАМ И ЕН жено консольно закрепленными подуглом естественного схода потокаполезного материала датчиком, выполножко, . ненным из двух изолированных другот друга и скрепленных между собойметаллических пластин с тензоприемвого . никами, термопарой и и светопреломаничес" ляющими призмами, установленным наддатчиком плоским электродом, двумяусилителями, куметром, омметром,во СССР К полосовыми фильтрами, (К+1) интег 972. ратором, блоком вычисления совместСССР . ной плотности вероятности, блоком980 индикации и (и) дополнительнымфотометрнческим блоком, причем кАЦИИ нижней части пластин датчика прнащее креплены последовательно соединенометри- ные тензоприемники, а в среднюю част фотопри- пластин датчика в шахматном порядкеоран- врезаны и светопреломпяющих призм и меритель термопара, соединенная с первым оединен- усилителем, тензоприемники соединены окно- . с вторым усилителем, к выходу которосвето- го подключен первый интегратор и ПИСАНИЕ ИЗОБр АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Конотопский ордена Трудо Красного Знамени электромех кий завод "Красный метаплист" (53) 622.232.72(088.8)(56) 1, Авторскде свидетельст Иф 365168, кл. В 03 В 13/02, 12. Авторское свидетельство У 995884, кл. В 03 В 13/00, 1 (прототип).(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЕПАР ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ, содерж исполнительный механизм и фот ческий блок, включающий два емника, свето 4 мльтр, например жевый, элемент сравнения, из отношений и последовательно с ные осветитель, входной волок оптический световод, фокон и преломпяющую призму, к которой через фоконы подсоединены также два выходних волоконно"оптических световода, первый из которых соединен с первым фотоприемником, а второй через светофильтр соединен с вторым фотоприемником, выход которого соединен с вторым входом измерителя отношений, первый выход которого соединен с выходом первого фотоприемника и входом элемента сравнения, а управ ляющий вход соединен с выходом элемента сравнения, о т л и ч аю щ в е с я тем, что, с целью повышения точности сепарации, оно снабполосовых фильтров с интегратор2 ми, выходы и измерителей отношенийсоединены с входами других -" полосовых фильтров с интеграторами, металлические пластины датчика соединены с омметром, а первая металлическая пластина датчика и плоскийэлектрод соединены с куметром, приэтом выходы куметра, омметра, первогусилителя и (К+1) интегратора соедииены с входами блока вычисления с местной плотности вероятности, вы ды которого соединены с блоком инди кации и исполнительным механизмом.25 Недостатками известного устройства являются низкая точность (оно позволяет достоверно сепарировать куски на полезное ископаемое и породу лишь после гидрогрохота и имеет большие погрешности при сепарации запыленных кусков), невозможность сепара-, ции полезных ископаемых на несколько сортов по качеству и автоматичес" кого учета общей производительности сепаратора и количеств полезного Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых и может бытьиспользовано, например, для сепарациина сорта угля, железных и марганцевых руд и других полезных ископаемых.ВчИзвестно устройство покусковогообогащения руд, включающее пятатель,транспортер, фотометрическую аппаратуру и пневмопривод, срабатывающиию 10по сигналу датчика. Для повышенияэффективности между транспортероми фотометрической аппаратурой установлен полый цилиндр с тангенциально расположенныьы в нем форсунками,которые сообщают кусками руды вращательное движение 1 1 1.Недостатками данного устройстваявляются сложность фотометрическойаппаратуры для сканирования поверх 20ности кусоков и необходимость установки форсунок для вращения кусков.Кроме того, устройство имеет низкуюточность, обусловленную погрешностями фотометрической аппаратуры,Известно также устройство длясепарации полезных ископаемых,содержащее исполнительный механизми фотометрический блок, включающийдва фотоприемника, светофильтр,например оранжевый, элемент срав-.нения, измеритель отношений и после"довательно соединенные осветитель,входной волоконно-оптический отвод,фокон и све 1 опреломпяющую призму, 35к которой через фоконы подсоединенытакже два выходных волоконно-оптических световода, первый из которых соединен с первым фотоприемником, авторой через светофильтр соединен 40, с вторым фотоприемником, выход которого соединен с вторым входом измерителя отношений, первый вход которого соединен с выходом первого фотоприеьпщка и входом элемента сравне-45ния, а управляющий вход соединен свыходом элемента сравнения 1 21. ископаемого каждсго сорта. Кроме то" го, устройство не позволяет автоматически определять качество полезного ископаемого по нескольким приз накам одновременно.Цель изобретения - повьппение точности сепарации.Поставленная цель достигается тем, что устройство для сепарации полезных ископаемых, содержащее исполни-тельный механизм и фотометрический блок, включающий два фотоприемника, светофильтр, например оранжевый, элемент сравнения, измеритель отношений и последовательно соединенные осветитель, входной волоконно-оптический световод, фокон и светопреломляющую призму, к которой через фоконы подсоединены также два выходных волоконно-оптических световода, первый иэ которых соединен с первым фотоприемником, а второй через светофильтр соединен с вторым фотоприемником, выход которого соединен с вторым входом измерителя отношений, первый вход которого соединен с выходом первого фотоприемника и входом элемента сравнения, а управляющий вход соединен с выходом элемента сравнения, снабжено консольно закрепленными. под углом естественного схода потока полезного ископаемого датчиком, выполненным из двух изолированных друг от друга и скреппенных между собой металлических пластин с тензоприемниками, термопарой и и светопреломляющими призмами, установленными над датчиком плоским электродом, двумя усилителями, куметром, омметром, К полосовыми фильтрами, (К+1) интегратором, блоком вычисления совместной вероятности, блоком индикации и (и) дополнительным фотометрическим блоком, причем к нижней части пластин датчика прикреплены последовательно соединенные тензоприеЫнийи, а в среднюю часть пластин датчика в шахматном порядке врезаны и светопреломаяющих призм и терюпара, соединенная с первым усилителем, тензоприемники соединены с вторым усилителем, к выходу которого подключен первый интегратор и (К/2) полосовых фильтров с интеграторами, выходы и измерителей отношений соединены с входами других К/2 полосовых фильтров с интеграторами, металлические пластины датчика соединены;пластина датчика и плоский электродсоединены с куметром, при этом выходыкуметра, омметра, первого усилителяи (К+1) интегратора соединены с входами блока вычисления совместнойплотности вероятности, выходы которого соединены с блоком индикациии исполнительным механизмом.Одновременное измерение, совмещен-Оиое в пространстве на одной плите,отражательных способностей Е, элек"трического сопротйвления К, диэлектрической проницаемости , тангенсаугла диэлектрических потерь Сд; 15емкости С, температуры йф и шумов,а твзже разделение сигналов о шумахи об отражательной способности Еиа различные частотные составляющие,достигаевайе такой конструкцией устройства, позволяют повысить точность,проводить сепарацию на несколькосортов по одному или нескольким показателяи качества и автоматически учитывать не только работу сепаратора, 25но и определять показатели качества .,каждого из сепарируемых сортов вотдельности.На фиг. 1 показана структурнаясхема устройства. (с разрезом датчи- ЗОка), на фиг. 2 - датчик, разрез попоследовательным сверху вниз ) светопреломляющим призмам; на фиг. 3 -то же, со стороны плоского электрода(для показа расположения светопрелом"З 5ляющих призм и тензоприемников датчик изображен беэ полезного ископае.мого на нем),Полезное ископаемое 1 с помощьюприводного барабана 2 и конвейерной 40ленты 3 подается на датчик, установленный под углом естественного откосак направлению движения ископаемого. Датчик закреплен неподвижно спомощью основания 4 и выполнен из 45металлических пластин 5 и 6, изолированных друг от друга прокладкой 7и скрепленных между собой (например, с помощью клея). В датчик заподлицо с лицевой стороны врезаны и 50светопреломляющих призм 8. К торцамкаждой из призм 8 через фоконы 9с возможностью оптического контак-.та подсоединены входной 10 и выходные 11 и 12 волоконно-оптические 55световоды. Все входные волоконнооптические световоды собраны в общий.жгут; торец которого через фоконы 620 4 3 освещается осветителем, состоящим нз источника 14 света и непроэрачно-, го отражателя 5. На нижнюю часть датчика наклеены тенэоприемники 16, последовательно соединенные друг с другом. В датчик эаподлицо с лицевой стороной врезана также термопара 17. Над датчиком параллельно ему уста новлен плоский, электрод 18.Первые выходные волоконно-.оптические световоды 11 через фоконы 19 оптически соединены с первыми фото" приемниками 20. Вторые волоконнооптические световоды 12 через фоконы 21 н светофильтры 22, например оранжевые, .оптически соединены с вторыми фотоприемниками 23. В качестве фотоприемников могут быть использованы усилители на фототранзисторах" (фиг,1,а также фотоумножители, фотодиоды., фотореэисторы и т.п.Термопара 17 соединена с первым усилителем 24. Усилители на фото- транзисторах соединены с блоком 25 питания. Тензопрнемники 16 соединены с вторым усилителем 26, к выходу которого подсоединены(К)2) полосовых фильтров 27-29 с интеграторами 30-32. К выходу второго усилителя 26 подключен также непосредственно интегратор 33.Выходы первых фотоприемников 20 соединены с входами блоков 34-36 сравнения и с первыми входами и измерителей 37-39 отношений. Выходы всех измерителей отношений соединены впа раллель и подключены к входам (К/2) полосовых фильтров 40-42 с интеграторами 43"45. Элементы 13, 14, 15, 8, 9, О, 11, 2, 9, 20, 21, 22, 23, 25., 34 и 37 составляют фютометрнческий блок.Первая металлическая пластина 5 и плоский электрод 18 соединены скуметром 46, а первая 5 и вторая 6 пластины соединены с омметром 47.Выходы (К+1) интеграторов 30, 31, 32, 33, 43, 44 и 45, а также выход первого усилителя.24, выходы куметра 46 и выход омметра 47 соединены с входами блока 48 вычисления совместной плотности вероятности, выходы которого соединен с блоком 49 индикации и с исполнительным механизмом 50. Устройство работает следующим образом.Температура полезного ископаемого1, подаваемого на консольный датчикс помощью ленты 3 конвейера, измеряется термопарой 17, от которой сигнал, усиленный с помощью усилителя24,подается в блок 48.С помощью куметра 46 и подсоединенных к нему металлической пластины5 и плоского электрода 18 (образующими конденсатор, между пластинами 10 которого перемещается полезное ископаемое 1) измеряется диэлектрическая проницаемость Я, тангенс угла диэлектрических потерь Сдди емкость конденсатора С. 15С помощью омметра 47 и металлических .пластин 5 и 6 (изолированных между собой с помощью прокладки 7) измеряется электрическое сопротивление слоя полезного ископаемого 1, 20 находящегося на полке.Тенэоприемники 16 измеряют виб - рации пластин 5 и 6 и шумы перемещающегося по ним полезного ископаемого 1. Сигналы тензоприемников 16 25 усиливаются усилителем 26.Свет от источника 14 и отражателя 15 через фокон 13 по волоконно-оптическим световодам 10 через Фоконы 9 попадает в светопреломпяющие приз- З 0 га 8 и выходит из них на поток полезного ископаемого 1. Отразившись отполезного ископаемого, свет снова попа дает в призмы 8 и через фоконы 9 по волоконно-оптическим световодам 11 и 12 подается на Фототранзисторы 20 и 23 на последний фототранзистор "попадает через светофильтр 22 только оранжевая составляющая рассеянного полезным ископаемым света). 40 Если перед наугад выбранной призмой 8 находится частица ископаемого, на Фототранзисторы 20 и 23 попадает больше света, нежели при ее отсутствии. Пороги элементов 34-36 сравнения установлены таким образом, что сигналы на их выходах появляются лишь при появлении частицы полезного ископаемого перед соответствую" щей призмой, так как при этом увели чиваются сигналы на выходах соответ 50 ствующих Фототранзисториых усилите" лей. Тогда при попадании частицы в "поле зрения" соответствующей призмы увеличится, проходящий по световодам 11 и 12 отраженный световой сигнал, увеличится сигнал на выходе фото- транзисторных усилителей, сработает элемент34 сравнения, который своим сигнаггом разрешит работу измерителя 37 отношений. На выходе измерителя 37 (в течение времени прохождения частицы перед соответствующей призмой) будет Формироваться сигнал, пропорциональный отношению отражательных способностей частицы в белом и оранжевом свете. При исчезновейии частицы иэ "поля зрения" призмы сигнал на фототранзистор 20 уменьшится, исчезнет сигнал на выходе элемента 34 сравнения и выключится измеритель 37 отношений. Сигнал на его выходе станет равным нулю.Таким образом, на выходе каждого измерителя отношений(37, 38, 39 и т,д.г будет формироваться сигнал только во время прохождения перед соответствующей призмой частицы полезного ископаемого (или совокупности частиц, когда размер светопреломляющей грани призмы больше размера частицы), Величина отношения (1/Еи) отражательной способности частицы в оранжевом свете Е, к отражательной способности в белом свете Ен будет больше У частиц породы и меньше частиц угля. Еспи перед призмой проходит частица-сросток (состоящая из угла.и породы), величина отношения (1/1 н) будет являться количественной мерой относительного содержания породы в сростках (чем больше отношение - тем больше породы в сростке).Длительность появления на выходе блоков 37"39 сигналов, амплитуда которых пропорциональна. содержанию породы в частице, будет прямо пропорциональной времени прохождения частицы перед соответствующей светопреломляющей призмой. При постоянной скорости ленты конвейера и, следова" тельно, при постоянной скорости движения частиц полезного ископаемого по датчику длительность появления сигнала на выходе блоков 37-39 будетпрямо пропорциональна размеру проходящей перед призмой частицы.Сигналы с измерителей 37-39 отношения поступают на входы пойосовых фильтров 40-42 (количество фильт- ров выбрано в соответствии с требованием числа классов при определении гранулометрического состава полезного ископаемого). Какдый полосовей фыльтр настроен на передачу сигналов с длительностью не менее .2 и1094620 7не более. Полоса пропускания фильтра 2 - , соответствует сво- ему классу крупностиф например, прискорости частиц 1 м/с.полоса фильтра от 0,01 до 0,05 с соответствует 5 классу крупности частиц 10-50 мм, полоса фильтра от 7 0,05 с до .ь 2=0,2 с соответствует классу крупности частиц 50-200 мм и т.д.Если, например, фильтр .40 кастро- Ю ен -на полосу от 0,01 с до 0,05 с, частота появления сигналов на его выходе равна частоте появления частиц крупностью 10-50 мм перед всеми приз" мами, а напряжение на выходе интег ратора 43 пропорционапьно количеству частиц этого класса крупности за время интегрирования 1 прошедших перез. призмами, а также количеству породных частиц этого класса круп ности и относительному содержанию породы в частицах-сростках.Аналогичные сигналы появятся на выходах измерителей 38 и 39 от" ношений, Олосовых Фильтров 41 и 42 25 и интеграторов 44 .и 45 (только для частиц других диапазонов крупности),Величина сигнала на выходе усили" теля 24 пропорционапьна температуре полезного ископаемого, трению частиц ЗО полезного ископаемого о пластину 5 и в общем случае зависит .от температуры Со, гранулометрического состава полезного ископаемого а степени засоренности полезного ископаемого породой и, а также от влажнос.- ти полезного ископаемого Ф:й (СО, о, й, 1 Р). (1)Величйиа сигнала 12 на выходе омметра пропорциональна электричес кому сопротивлению К потока материала, обратно пропорциональна влажности УР, обратно пропорциональна производительности конвейера, пропорциональна зольности угля А ,/(или , 45 степени засоренности угля породой П и зависит также от грансостава о и ппотности р:12. 2 Я, А, 01, Р; 1), (2)Величина сигнала 13(Я) на выходекуметра также зависит от НР, АС, О, Р, р и от содержания серы в угле 8:11,(Ч, Ао, Р 8), (3)Величйна сигнала 14 (пропорционального Сцсб на выходе куметразависит от Ы, АС, а, Р, 8:1,щй,(М, А, Ы, Р, 8), (4) Величина сигнала 1 (пропорционального С) на выходе кумметра запишется анапогично:1 =Г(А,ОС, Ч, р, Р, 8), (5)Величина сигналов 16(амплитуда) на выходе усилителя 26 зависит от, Р,о, А, ИР 11 е=ь(Р.А. )(6)Частотный спектр сигналов 1 на выходе усилителя 26 в основйом ,определяется грансоставом о и зависит также от Ас, Ур, Р:1 Т 7(ПАмйлитуда сигнала, пропорционального 1 /1, зависит от П, А, Ю , Р, 8 на входах полосовых фильтРров 40-42:1 фаз(О, А, 8, И Р), (8)Частотно-широтный спектр сигнала на входах полосовых фильтров 40-42 определяется в основном грансоставом частиц полезного ископаемого, но зависит от неровностей поверхностей частиц, производительности Р конвейера, плотностир:1=29(о, П, Р, Р), (9)Проведены исследования отличительных способностей углей и вмещающих пород. При исследовании сепарации отыскивапась такая совокупность сигналов, которая после получения результатов измерения этих сигналов сужает до минимума условную плотность вероятности качественного признака Х, по которому необходимо сепарировать полезное ископаемое на сорта. Вторым требованием к выбору совокупности сигналов 1 1211 было условие воэможности одновременного получения всех указанных сигналов простыми средствами в локализованном участке пространства. Исследовались более 60 параметров углей и пород. Было установлено, что оптимальной для разделения полезного ископаемого на сорта по величийе засоренности угла породой П, по эоль" ности угля А нли по гранулометрнСческому составу является описанная совокупность сигналов 1-1. Условная плотность вероятностиэтих сигналов Е(П /1 ф 1 в 1 Я э 14 э1, 1, 1, 1, 19.) дает возмож-.ность проводить сепарацию угля постепени его засоренности породой насорта, отстоящие друг от друга менеечем на 0,5 Ж.