Устройство для сепарации кусковых материалов

(1,71 -к горному Изобретение отн елу, а более кон ам для сепарации орта, и может бы борк хта матической породо и обогатительныхЦель изобретен оси к устройс руды на льзовано асса 100 ретно куско ь исп- повышениепутем уменьшениясков на процесс точности сепарацивлияния размеровсепарации. ения кусков к ля раз00 мм при автоОр голь ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗО А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Комплексный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт обогащения твердых горючих ископаемых и Институт горного дела им, А.А, Скочйнского(56) Авторское свидетельство СССР У 988377, кл . В 07 С 5/34, 1 981 . (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЕПАРАЦИИ КУ ВЫХ МАТЕРИАЛОВ(57) Изобретение относится к горному делу, а более конкретно к устройст- вам для сепарации кусков руды на сорта, может быть использовано для разделения кусков класса 1 Оумм на уголь и породу при автоматической породовыборке на шахтах и обогатительных фабриках и позволяет повысить точность сепарации путем уменьшения влияния размеров кусков, Устройство для сепарации кусковых материалов содержит загрузочный бункер, , транспортирующий механизм, электронный блок, исполнительный механизм,бункеры, источник гамма-излучения в контейнере-коллиматоре и детектор, установленные под транспортирующим механизмом, а также защитный экран. При этом транспортирующий механизм выполнен в виде желоба, в защитном экране выполнены круглое и прямоугольное отверстия, в качестве детектора применен газоразрядный счетчик, установленный под основанием желоба по его оси параллельно основанию, а между источником гамма-излу чения и детектором и основанием жело ба установлен экран, круглое отверстие которого находится перед источником, а прямоугольное отверстие - перед ближней к источнику частью детектора, причем расстояние В источник - детектор, длина Е прямоугольного отверстия в экране, длина Е детектора и расстояние Нточника и детектора до осножелоба выбраны иэ условий Е3,2)В; Ь . = (2,25-3,0)1., Н = (1,6- 2,8)В, а ширина основания Ь , ширина верхней части Ь ,и глубина Ь желоба выбраны из условий Ьь/ЬЭийксФинн , 1 6 = (1, 0-1, ) 11 кцн з (Ьв - Ь 0) = (6,7-4,4) Ь, где Р и Оая - максимальный и минимальный размеры кусков. 8 ил.(2) 110 = (1,0-1,1)ПринцФ1 о) = (6 э 7-44) 11 г 3 4На Фиг. 1 показан желоб в месте установки источника и детектора, вид сверху; на Фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - функциональная схема устройства, на фиг. 4 - грайик зависимости соотношения сигналов с детектора от угля и породы И/Идиот В при Е = 60 мм = сопз и расстоянии от источника (детектора) до кусков Ь = 45-75 мм, на Фиг. 5 - график зависимости соотношения сигналов И/Б от Е при В = 30 мм = сопят и Ь = 45-75 мм; на Фиг, б - график зависимости сигнала с детектора Н от Ь для кусков угля и породы разной крупности (без учета изменения Ь при перемещении кусков по желобу); на фиг. 7 - график зависимости сигнала И от Ь с учетом изменения положения кусков в желобе; на Фиг. 8 график зависимости минимальных значений соотношений Ь = Бу/М при изменениях И 9 и Юп от размеров кусков, от Ь с учетом изменения положения кусков разной крупности в желобе.Устройство содержит загрузочный бункер 1, транспортирующий механизм 2 в виде желоба, по которому перемещаются куски 3 угля и породы. Источник 4 гамма-излучения закреплен в контейнере-коллиматоре 5. В качестве детектора 6 применен газоразрядный счетчик, Источник 4 и детектор б установлены под желобом 2 на расстоянии Н от верхней плоскости основания 7 желоба 2. Последний образован основанием 7 и наклонными боковыми стенками 8 и 9. В месте установки источника 4 и детектора б в основании желоба выполнена вставка 10 из материала с низким атомным номером (Е 4 26) .Между основанием 7 и источником 4 и детектором б уатановлен защитный экран 11, в котором выполнены круглое отверстие 12 и прямоугольные отверстия 13. Счетчик 6 установлен под основанием 7 желоба 2 по его оси параллельно основанию, Экран 11 установлен так, что его круглое отверстие 12 находится перед источником 4, а прямоугольное отверстие 13 - перед ближней к источнику частью счетчика (детектора) 6. Питание к детектору 6 подается от стабилизатора 14. Выход счетчика 6 соединен с входом усилителя - нормализатора 1 5,70364выход которого соединен с входом радиометра 16. Вход радиометра 16 со -единен с исполнительным механизмом17, со шторкой 18, под которой уста-.новлены бункеры угля 1 9 и породы20. Порог в радиометре задается задатчиком 21 .Расстояние В источник - детектор, 1 О длина Епрямоугольного отверстия 13 вэкране, длина Е счетчика б и расстояние Н от источника 4 и детектора 6 до верхней плоскости основания7 желоба 2 выбраны из условий, 15 1 = (1,71-3,2)В; 20 Ширина 11 о основания 7 желоба 2,ширина Ьверхней части желоба 2,глубина и г - желоба 2 выбраны изусловий Ь/Ь = Рнце /Р мюц где Пщ,с,и Ркцн - минимальный и максимальЗО ный размеры сепарируемыхкусков,Обоснования соотношений (1) и(2) подтверждены экспериментальными зависимостями, приведенными на35 фиг. 5-9.Устройство работает следующим образом.Из загрузочного бункера 1 куски3 по одному по желобу 2 подаются в140 зону контроля их качества. Если кусок3 имеет минимальный размер Рцц100 мм, он скользит по основанию7 желоба 2. Если кусок 3 имеет максимальный размер 0 м = 300 мм,45 он скользит по верхним частям боковых стенок 8 и 9 желоба 2 (и приэтом основание куска находится на,11 г дальше от источника и детектора,чем основание кускаминимального размера) . Если кусок имеет промежуточный размер Э ПП мс он скользит по боковым внутренним поверхностям боковых стенок 8 и 9 (фиг, 1) .Таким образом, Форма желоба 2 и соотношение его размеров Ь , Ьь и Ьпо отношению к классу сепарируемыхкусков размерами от Рмдо Эмакссогласно условиям (2) обеспечиваютизменение (увеличение) расстоянияот основания куска до источника и детектора Ь от значения Ьм = Н до значения Ь ц = Н-Ьпри увеличении крупности кусков от Рмндо Р о Из зависимостей (фиг . 6) следует, что зависимость Ь = Г(П) должна быть линейной. Затем обусловлена плоская форма боковых стенок 8 и 9 желоба 2. Из фиг, 6 также сле дует, что с ростом Р от Р ицн до Пмщ расстояние Ь должно увеличиться на 35 мм. Этим обуславливаются условия (2), обеспечивающие максимум наименьшего соотношения сигналов с детек тора от угля Б и породы И "(,щИц /И (фиг. 8) на уровне 1,76( Ч, 4 1,83 при изменении Н в пределах 58-70 мм с оптимумом при Н = 65 мм, 20Когда кусок 3 попадает в зону контроля, то на него от источника 4 гамма-излучения (из америции - 241) попадает поток гамма-квантов (показаны сплошными линиями со стрелками на фиг. 1,2 и 3) Часть провзаимодействовавших с куском 3 гамма-квантов рассеивается в направлении детектора 6. Энергии З 0 рассеянных к детектору гамма-квантов лежат в диапазоне 20 - 60 кэВ, причем вклад низкоэнергетических гамма- квантов в регистрируемую частью детектора интенсивность увеличивается с ростом расстояния от источника до соответствующей части детектора, Для повышения достоверности разделения кусков за счет одновременной компенсации влияния размеров кусков и уве- .40 личения минимального значения соотно - шения сигналов (необходимо оптимизировать геометрические параметры в зоне контроля кусков. Экспериментальные исследования показывают, что при изменениях Ь в диапазоне 45 - 75 мм и при Ь= 60 мм зависимость отношения сигналов с детектора от кусков угля и породы Б=И/М от расстояния источник - начало, детектора В носит экстремальный характер (зависимость ( = Мц/И = =Е/В (на фиг. 4), а максимум достоверности разделения, соответствующий 1)мак , наблюдается при В = 30-5 мм. Исследуется также зависимость отношения 1 от длины прямоугольного отверстия Ь,= Г(Ь) при Ь = 45- 75 мм и В = 30 мм (фиг. 5). Установлено, что максимум на зависимости, ( = Г(Ь) при В = 30 мм (соответствует оптимуму) наблюдается при Ь= 70+1 0 мм, Далее исследуют зависимости сигнала с детектора от кусков угля И и породы МП от изменений расстояния между источником (детектором) и основанием кчсков. Экспериментальные зависимости И = - Е(Ь) приведены на фиг,6. Видно, что максимум сигнала И соответствует измененмо Ь в пределах 56-70 мм. На этой основе выбран диапазон расстояний Н от источника (детектора) до верхней плоскости основания 7 желоба 2.Повышение достоверности разделения, устранение влияния размеров кусков и увеличение 1 щ,. состоит в искусственном удалении основания куска от источника (детектора) так, чтобы сигнал от куска угля не изменялся при изменении размера куска. Для этого до точек пересечения кривой Из = Е(Ь) для куска угля. минимального размера с абсциссами Ь =55, 60, 65, 70, 75, 80 и 85 мм проводят горизонтальные прямые и находят их пересечения с кривыми Ич = Г 1) для кусков угля других размеров . Точки пересечения этих прямых с кривыми дают значения Ь, при которых сигнал Иц не изменяется с изменениями размера куска угля, Зависимости И= Г(Ь) в виде прямых показаны на фиг. 7. Для значений (, соответствующих точкам пересечения прямых с кривыми И= Г(Ь) для различных кусков угля, находят значениясигналов И для соответствующих кусков породы и строят зависимости И 1 = Г(Ь) (нижние кривые на фиг . 7) . По соотношениям И/1 им, для соответствующих значений Ь находят минимальные соотношения Ч =- И/Х и строят зависимость 1, - Г(Ь) (кривая на фиг.8) . Видно, чтомаксимум на зависимости 1= 1 уРяма)соответствующий наибольшей достоверности разделения с учетом изменений размеров кусков, наблюдается в диапазоне Ь 56-70 мм, На этом основании Ь выбрано в пределах 56-70 мм. Таким образом получены оптимальные соотношения геометрических параметров в зоне контроля согласно (1) и (2).На счетчик 6 от стабилизатора 14 подается стабилизированное постоян 147 0364ное напряжение 400 В, обеспечивающееработу счетчика на плато его счетнойхарактеристики. При попадании всчетчик рассеянного в куске гамма 5излучения в нем возникают импульсынапряжения, поступающие на вход усилителя-нормализатара 15. Средняя частота импульсов с детектора увеличивается с ростом содержания угольного 10вещества в куске, для куска угляпрактически не зависит от размеракуска в диапазоне 100-300 мм ислабо зависит от размера кусков породы, Импульсы напряжения нормализуются по длительности и амплитудев усилителе-нормализаторе 1 5 и поступают на вход радиометра 16, на второйвход которого поступает пороговыйсигнал М,р, Значение порогового сигнала зависит от назначения устройства,Если устройство предназначено дляавтоматической породовыборки и основным его показателем является недопустимость отбрасывания куска угля вбункер 20 породы, то И р выбирается лишь немного большим от среднего сигнала с детектора от куска породы разной крупности И/Мор =Я+ 30+ 2 8 ц, где Вр - среднее квадратическое отклонение, сигнала с детекторапри прохождении перед ним кусков породы разной крупности.Если же устройство предназначенодля сортировки кусков на два сортаи одинаково убыточно .направить кусок угля в бункер породы или кусокпороды в бункер угля, то Иор выбирают из условия Ип = 1/2(Н+Ип) 40где Мц - средний сигнал с детектора от кусков угля,В радиометре 16 сигнал Б с выходаусилителя в нормализато сравниваетсяс пороговым Нп р, Если М11 портона выходе радиомеегра 16 возникает(запаздывающий на время движения куска от зоны контроля до места установки шторки 18) сигнал, под действием которого исполнительный механизм 17 поднимает шторку 1 8 в показанное на фиг, 3 положение на короткое время и кусок породы шторкой18 отбрасывается в бункер 20. Еслиже сигнал И11 пор, то сигнал на выходе радиометра 6 не возникает, исполнительный механизм не срабаты -вает, шторка 18 остается в нормальном положении (показанном пунктиром на фиг. 3) и куски с желоба 2 свободно падают в бункер 19 для угля.Таким образом в устройстве обеспечиваются независимость сигнала с детектора от размеров кусков и максимальная достоверность разделения кусков на уголь и породу,В предложенном устройстве по сравнению с известным устраняется влияние флуктуаций размеров кусков на сигналы с детектора, что позволяет повысить достоверность разделения кусков, увеличивается чувствительность к зольности кусков, что позволяет одновременно повысить достоверность разделения кусков, увеличить быстродействие (производительность) устройства и уп - ростить градуировку," снижается стоимость за счет применения газоразрядного счетчика, одновременно повышается временная стабильность иуменьшается требование к стабильности питающего напряжения.Формула изобретенияУстройство для сепарации кусковых материалов, содержащее загрузочный бункер, транспортирующий механизм, узел контроля, содержащий источник гамма-излучения и детектор, и размещенный между ними защитный экран, схему формирования управляющего сигнала, выходом связанную с входом исполнительного механизма, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности сепарации путем уменьшения влияния размеров кусков на процесс сепарации, транспортирующий механизм выполнен в виде трапецеидального желоба, детектор выполнен в виде газоразрядного счетчика, при этом газоразрядный счетчик и защитный экран установлены под основанием желоба вдоль его продоль - ной оси, причем в защитном экране выполнены круглое и прямоугольное отверстия по его оси, а источник гамма-излучения и газоразрядный счетчик установлены соответственно под круглым и прямоугольным отверстиями, причем взаимное расположение отверстий защитного экрана определяют по следующим соотношениям:1,= (1,71-3,2) В,1. = (2, 25-3, О) 1, ,Н = (1,6 - 2,8) В,где В = 25-40 мм;) 470364ределяюЬв Ьо где Вмакс и амин 10- длина прямоугольного отверстия в защитном экране;- длина газоразрядного счетчика,Н в ,расстояние от источникагамма-излучения до основания желоба,В. - расстояние между центромкруглого отверстия и обращенной к нему стороной прямоугольного отверстйя,а геометрические размеры желоба оптся из следующих соотношениейВ, Ь = (1,0-1,1)В ;йбнЬ - Ь.=(6,7-4,4) Ь и,. максимальный и минималь -ный размеры кусков;ширина основания желоба;ширина верхней части желобаглубина желоба,1470364 7 Х 80 Ь,и бО Ю Составитель Е. Хачатурова Техред Л, Олийнык КоРРектоР Т, Колб Ре р А. и Заказ 27 б Тираж 5 Подписи Гагарина, 101 зводственно-издательский комбинат "Патент, г. Ужгород,сударственного комитета 113035, Москва, Ж обретениям и открытиям при ГКНТ СССРаушская наб., д. 4/5