Способ разделения минералов и устройство для его осуществления

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУбЛИК 119) (11) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬ 1 ТИЯМПРИ йЯТ ССО(54) СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ МИНЕРАЛОВ ИУСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к техникеобогащения сырья, содержащего люмине"сцирующие минералы, и позволяет повысить точность разделения. Для разделения микроклина и плагиоклазакварц-полевошпатовых руд используетсяметод измерения интенсивности лкминесценции минералов в разных полосах Изобретение относится к сортировке полезных ископаемых, содержащих люминесцирующие под действием ионизирующего. излучения минералы, а именно к выделению микроклина и плагиоклаза, применяемых в Фарфоровой и электротехнической промьппленности, из кварц-полевошпатовых руД.Цель изобретения - повышение точ" нос ги разделения.Сущность способа закпочается в возбуждении потока измельченной руды периодически повторяющимися импульсами ионизирующего излучения, длительность которых выбира тся ис"(51)5 В 07 С 5/342, В 03 В .13/06 2 свечения, основанный на корреляции величин постоянных времени свечения и положения максимума полосы свечения на оси длин волн. Устройство, реализующее способ, включает систему подачи руды, источник ионизирующего излучения с высоковольтным источником питания и генератором импульсов, Фото- приемник со светоФильтром и предварительным усилителем, эадатчик порогового напряжения и пороговые устройства, аналоговый ключ, пиковый детектор, первый фильтр нижних частот, формирователи стробов, ключевые устройства, схему обнуления, дифференциальный усилитель, схему управления исполнительным механизмом и исполни- Е тельный механизм. Дополнительно введены второй фильтр нижних частот, компараторы, делитель напряжения, С эадатчик уровня компаратора. 2 с.п. Ф-лы, 5 ил. 1 ходя иэ соотношения постоянных вре. мени и интенсивностей свечения люминесценции в разных полосах свечения, например в голубой (3 д= 0,4- 0,46 мкм) и красной (9 = 0,57- 0,7 мкм) области спектра, измерении интенсивности свечения в конце импульса возбуждения и через интервал , времени после его окончания, который 1 выбирается также иэ соотношений посто- янных времени послесвечения и интенсив ности люминестенции в полосах свечения, и сравнении измеренных значений,Сущность предлагаемого способазаключается в следующем.При выделении микроклина из кварцполевошпатовых руд основным мешающим люминесцирующим компонентом является лагиоклаз. Голубая область свечения рентгенолюминесценции микро- клина и плагиоклаза имеет наносекундную постоянную времени послесвечения, которая обусловлена центрами кислорОдных экситонов (Фиг.1). Излучение бОлее интенсивного центра практически не участвует в Формировании сигнала на выходе Фотоприемника, поскльку защитные оптические стекла не пропускают излучение до 0,4 мкм. Красная область свечения рентгенолюминесценции этих минералов имеет миллисекундную длительность послесвечения, которая обусловлена центрами (Фиг.1) Мп и РеьДля пояснения предлагаемого спосОба представим люминесцентные характеристики минералов точками на плоскости в системе координат Т, Р (Фиг,2), На оси Т откладываем постоянныее времени в полосе, а по оси Р - интенсивность люминесценции. СоеДиним точки, соответствующие одному образцу, прямой линией. В зависимос 1 и от общей интенсивности свечения линия может проходить на разном уровне по отношению к началу координат по оси Р. В зависимости от соотношенйя интенсивностей в полосах имеется больший или меньший наклон линий по отношению к оси Т. Однако для плагиоклазов и микроклинов по углу наклона линии группируются в разных областях. Это различие положено в оснОву метода.Для микроклина интенсивности свечения центров голубой области (О ) и красной (Ип и Ре ) при стацио) ).нарном возбуждении примерно равны, их отношение близко к единице и можЕт принимать значения как,меньшие, так и большие. При наличии шумов микроклин трудно обнаружить . Решить задачу разделения продуктов при наличии шумов позволяет использование импульсного режима возбуждения.Для измерения интегральной интенсивности люминесценции в двух спектральных областях (голубой и красной) используется различие в постоянных времени послесвечения этих компонент. Зерна руды облучаются периодически следующими импульсами ионизирующего излучения (например, рентгеновского), В период действия импульса происходит разгораниевсех компонент свечел ния в соответствии с длительностью ь импульса, например прямоугольного, ионизирующего излучения и их постоянных времени послесвечения Т Амплитуда сигнала от 1-й компоненты свечения в момент окончания импульса равналь Ц,= 11;, (1-е т ) (1) где П;О амплитуда сигнала от д-йЪкомпоненты при стационарном возбуждении,постоянная времени послесвечения -й компоненты. Т.1 С учетом спектра свечения Р;(%) х-й компоненты и спектральной чувствительности Я(9) Фоторегистрирующего тракта получимП;, =У, (а) 1 а, (г)оПодставляя (2) в (1), получимСОлц=1 Бь)Р; ь)ии-е ц), (3)ОПолный сигнал в момент окончания импульса ионизирующего излучения ра- вен 55где .д = 1-К - компоненты с голубым свечением; ь.=К+1-и - компоненты с красным свечением;= оПри значениях Т; с , напримерл35при ь = 0 5-1 мс компоненты с постой йянными времени Т;( 0,1 мс, что соответствует голубой области спектра,разгораются до своего максимальногозначения По а для красной области 40 спектра, где постоянные времени послесвечения для микроклинов и плагиоклазов лежат в диапазоне от единицыдо десятков миллисекунд, амплитудысоставляющих меньше Б,Ои определяют- .ся соотношением (3). При этом на момент окончания импульса ионизирующего излучения выражение (4) можнозаписать в видеСО.Ц л =ц ( ) 1 Р (9) й+ОлИ фомент в виде компаратора 13, дифференциальный усилитель 14, делитель 15 напряжения, компаратор 1 Ь схему И. 17 совпадений, Формирователь 18 строба возбуждения (ФСВ), формирователь 19 строба наблюдения (ФСН), схему 20 обнуления, схему 21 управления исполнительным механизмом, исполнительный механизм 22, задатчик 23 коэФФициента 10 деюйния, задатчик 24 уровня обнуления, При этом выход фотоприемника 7 подключен к входам аналоговых ключей 8 и 9, к управляющему входу аналогового ключа 8 подключен выход фор мирователя 19 строба наблюдения, а к управляющему входу аналогового ключа 9 подключен выход формирователя 18 утроба возбуждения. Выход 8 подключен к входу Фильтра 10 нижних 20 частот, выход которого подключен к задающему входу компаратора 16, входу компаратора 13 обнаружения, входу диф. Ферецнального усилителя 14. Выход фильтра 11 нижних частот подключен к входу пикового детектора 12, выход котОрого подключен к второму входу дифференциального усилителя 14, Выход последнего подключен к входу делителя 1 5 напряжений, к задающему 30 вхоДу которого подключен задатчик 2 Э коэФфициента деления, выход, целителя напряжений подключен к сигнальному вхофу компаратора 16. Выход послед- негО подключен к одному входу схемы И.17 совпадений, ко второму входу которОй подключен выход компаратора 13 обнаружения, к задающему входу которого подключен выход задатчика 24 уровня обнуления. Выход схемы И 17 совладений соединен с входом схемы 21 управления исполнительным механизмом, выход которой соединен с входом исполнительного механизма 22. Обнуляющие входы фильтров 1 О и 11 и пи ковОго детектора соединены с выходом схемы 20 обнуления. Входы Формирователей 18 и 19 стробов и схемы 20 обнуления соединены с выходом генератора 5 импульсов, второй выход которого соединен с управляющим входом ключа 3, сигнальный вход которого соединен с выходом ВИП 2, а выход - с источником 4 ионизирующего излучения.Устройство работает следующим образом .Система 1 подачи руды обеспечивает позерновую подачу кусков руды в зону анализа А (Фиг.3), которая облучается периодической последовательностью импульсов Е ионизирующего излучения от источника 4 (например, рентгеновской трубки). Периодическая последовательность импульсов К(1) задается генератором 5 импульсов посредством периодического подключения ВИП .2 через клн 1 ч 3 (фиг,Э), Длительность импульсов о = 0,5-1 мс, частота их следования 120-250 Гц. Под действием ионизирующего излучения куски руды в зоне анализа А люминесциЪруют, Поток люминесценции Р И) поступает на вход оптико-электронной системы, первым элементом которой является светоФильтр 6.На входе светофильтра поток люминесценции во время действия импульса возбуждения много больше амплитуды сигнала послесвечения миллисекундной составляющей. Объсняется это тем, что интегральная интенсивность голубого свечения больше интегральной интенсивности красного, а также тем, что при импульсном возбуждении (длительность импульса В, 1: = 0,51-1 мс) компоненты с наносекундной постоянной времени разгораются полностью (голубое свечение) и быстро высвечиваются, а миллисекундные (красное свечение) разгораются существенно меньше, но высвечиваются достаточно длительное время.Выбор светофильтра 6 производится так, чтобы скорректировать спект" ральную чувствительность фотоприемника 7 и наблюдать при этом сигнал в период действия импульса возбужде" ния и сигнал послесвечения в диапазоне линейности предварительного усилителя. Так, например, при разделении ми" кроклина и плагиоклаза светоФильтр ограничивает. область голубого свечения и пропускает красное. Его пропускание на уровне 0,5 находится в диапазоне длин волн 9 = 10,5-0,56 мкм/ (светофильтр ЖСтолщиной 5 мм) при использовании фотокатода со спектральной чувствительностью С(ФЭУ, ФЭУ). Поскольку люминесцентное свечение воздуха лежит в области длин волн % ( 0,4 мкм, то на выходе Фотоприемника оно создает сигнал на.уровне шума, так как практически не пропускается светоФильтром, и его можно не учитывать.Таким образом, на входе светоФильтра сигнал Р (Фиг.З) в период дей" ствия импульса возбуждения имеет большую амплитуду по сравнению с его выходным значением Р(с) эа счет умень" шения (поглощения) голубой компоненты, а амплитуда сигналов миллисекунд- ного послесвечения (красная компонента) практически не изменяется при 1 О прохождении светоФильтра.Спектральная чувствительность Фоторегистрирующей схемы, входящей в выражения (2)-(8), находится так: 8(Ъ) =(Ф)8 Я) (13) где(Ъ) - спектральный коэФФициентФпропускания светоФильтра;Я (%) - спектральная чувствитель ность Фотоприемника (например, ФЭУ).Для измерения амплитуды сигнала во время действия импульса возбуждения на управляющий вход аналогового клю ча 9 подается импульс 0 8 (Т) строба возбуждения от Формирователя 18 (Фиг.З). Во время действия строба возбуждения ключ 9 открыт и сигнал с его выхода проходит на вход ФНЧ 1 1. Длительность строба возбуждения равна длительности импульса К, ФНЧ 11 предназначен для сглаживания шумов, которые присутствук 1 т на выходе Фотоприемника 7 и складываются с сигналом. Постоянная времени ФНЧ 11 .л выбирается равной Т - в . . К выхо 9 3ду ФНЧ 11 подключен вход пикового детектора 12, на выходе которого сигнал Б (г) (фиг.4) устанавливается 40 равным максимальному значению сигнала на его входе в период действия возбуждения. Полученное значение сохраняется до момента обнуления схемы.Для измерения амплитуды миллисекундной компоненты сигнал с выхода Фотоприемника 7 подается на аналоговый ключ 8,.на управляющий вход которого подается импульс 11строба наблюдения от формирователя строба 50 наблюдения (Фиг.4) и далее на вход ФНЧ 10. Начало импульса строба наблюдения задержано по отношению к окончанво импульса К(с) на величину 9 . В период времени 9 (выбирается равным 0,25-0,5 мс) происходит высвечивание всех быстрых компонент свечения и заканчиваются переходные процессы в цепях возбуждения ионизирующего излучения. Постоянная времени ФНЧ 10 выбирается равной 0,2- 0,3 мс, при этом происходит сглаживание шумов, а амплитуда сигнала Б, (С) при миллисекундных постоянных времени послесвечения на выходе Фиды ра практически на искажается по сравнению с ее входным значением.С выхода ФНЧ. 10 сигнал поступает на инвертирующий, а с выхода пикового детектора 12 на неинвертирующий входы диФференциального усилителя 14, на выходе которого Формируется разность Б 1 (й) сигналов 11 1 (й) и Б,о (с), которая делителем5 напряжения уменьшается в заданное число раэ. Степень уменьшения устанавливается задатчиком 23 в соответствии с выражением (12). С выхода Фильтра 10 сигнал поступает на задающий вход компаратора 1 6, на котором устанавливается порог срабатывания, равный Б,о (Фиг.5). На сигнальный вход хомпаратора 16 приходит сигнал 6 п И) с выхода делителя 15. В том случае, когда сигнал Ю Ы превьппает величину Б(Т), компаратор срабатывает и на его выходе появляется сигнал логической единицы. С помощью этих преобразований реализуется процедура сравнения (12). Принимая, чтоП ) П 9 ю фи И) По (")иПри выполнении неранства считается, что в поле анализа присутствует микро- клин .Для обеспечения помехоустойчивости схемы по отношению к шуму, а также для устранения срабатываний по минералам, у которых нет миллисекундной компоненты (например, кварц), сигнал П,ос выхода ФНЧ 1 О поступает на вход компаратора 13 обнаружения, порог срабатывания которого задается задатчиком 24. При наличии сигнала милли- секундной составляющей с амплитудой, большей порогового уровня, на выходе компаратора 13 обнаружения появляется сигнал логической единицы. При наличии на выходах компараторов 13 и 16 сигнала логической единицы одновременно на выходе схемы 17 совпадения появляется сигнал обнаружения, который поступает в схему 21 управления исполнительным механизмом 22. Последний срабатывает с задержкой по отно1572720 12 шению к моменту обнаружения на время, необходимое для перехода минерала из зоны анализа А в зону отсечки Б, При выборе такой ширины зоны анализа А, ч бтобы эа время ее прохождения каждыйЭ кусок руды облучался импульсами рентгена 2-3 раза, не требуется стабилизации скорости и положения кусков, надежный перевод кусков в концентрат обеспечивается выбором задержки времени его срабатывания и длительностью его работы. Формула изобретенияСпособ разделения минералов,преимущественно микроклина и плагиоклаза из кварц-полевошпатовых рудУзаключающийся в поэерновой подачекусков руды в зону регистрации, облучении их периодическими импульсами рентгеновского излучения и измеренин интенсивности люминесценции,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью повьппения точности разделения э 15длительность рентгеновских импульсоввыбирают равной 0,5-1,0 мс, а интенсивность люминесценции минералов измеряют раздельно в двух спектральныхобластях ф = 0,4-0,46 мкм и Я = 0 58 ЗО0,70 мкм, при этом коротковолновлокомпоненту измеряют в конце импульсарентгеновского излучения, а длинноволновую после его окончания с задержкой на 0,25-0,50 мс.2, Устройство для разделения минералов, преимущественно микроклинаи плагиоклйза из кварц-полевошпатовыхруд содержащее механизм подачи рудыв зону контроля, последовательно сое диненные высоковольтный источник40 питания, ключ и импульсный источник ионизирующего излучения, последовательно соединенные Фотоприемник, аналоговый ключ н фильтр нижних частот, генератор импульсов, выходы которого связаны с вторым входом ключа и с входами Формирователей строба регистрации и строба наблюдения, выходом соединенного с вторым вводом аналогового ключа, последовательно соединенные схему обнуления, пиковый детектор и диФФеренциальный усилитель, задатчик уровня обнуления, выходом соединенный с входом порогового элемента, при этом выход схемы обнуления связан с вторым входом Фильтра нижних частот, исполнительный механизм, снабженный схемой управления, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности разделения, оно содержит дополнительные аналоговый ключ и Фильтр нижних частот, делитель напряжения с задатчиком коэффициента деления, схему И и компаратор, выходом соединенный с первым входом схемы И, выходом подключенной к входу схемы управления исполнительным механизмом, причем выход Фотоприемника дополнительно связан через дополнительные аналоговый ключ и Фильтр нижних частот с вторым входом пикового детектора, а выход дифференциального усилителя соединен с вторым входом делителя напряженияФ выход генератора импульсов дополнительно связан со схемой обнуленияУ а выход фильтра нижних частот соединен с вторыми входами компаратора, дифференциального усилителя и порогового элемента, выходом соединенного с вторым входом схемы И.1572720 о(М цФСоставитель Е. Хачатурова Редактор И. Горная Техред М.Ходанич Корректор В.Каабаз 1606 Тираж 525 Подписное НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагар