Способ настройки сепараторов кусковых материалов

(51)4 В 03 В 13/О ОСУДАРСТВЕННЫЙ КПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОПРИ ГННТ СССР ИТЕТРЫТИЯМ ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 81 нознавадиоакти)ых компонентов ни порог Сущность споду)ощем.В зону контроля ввцым иагл 11 смеще 1)ия обсодержанием радиоактитов и имеющий вертикадиего края и.регистриизлучение образца детположениях образца: оливают по траекториини)1 краем на расстоянчем 1,5 шага смег;ени 5 покусковой лбретен 11 лтцлс рокке мишераль 11 орной массы угл твенцой радилак исплль:,лвацл в ной прлмышлец)1 о паратлр 11. ется в сл саба заключ ИТС 51 Коя, потивносгорнорсти прплвь рья, каприуровню еготи и может го сь рт пос тоян д с высоким лмпоненсрез перетраженное раз ес бытьУГЛ;1 Ь удили и 1 настройЛЬПЬ)п ке се епение то ествления ектлбраз ри тре танав- передь изобретен цастрлйк 11 п У тем лсу лавиния ктивцых о значе 11 ости возил движенияии не бли ск Х 111 Л С Т 11 Р Л С И Л т а 1. 1 11 ра,Л. нже поргово клмпоне же, деов Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(56) Лзарян Л,Л. и др, Устройстводля настройки из 11 ерительных блоковрадиометрическлгл сепаратора,Известия Вузов, Горный журнал, 191," 12, ,114 в 1.(57) 11 зобрете;ие относится к покусковой сортировке минерального сырья по уровню егл естественной радиоактивности, может быть использовано при настройке сепаратлв, и позволяет повысить точность настройки путем осуществления возможности расция кусков с слдержанием равлго значения. При этом определяюткоэф 111 ициент потерь полезного сигналаДля этого образец материала с высоким содержанием радиоактивных компонентов, имеющий вертикальный срезпереднего края, устанавливают пл траектории движения передним краем нарасстоянии не ближе чем 1,5 шага смешения от оси одного из детекторов ииз(1 еряют в статике уровень сигналаи, этого детектора, затем сдвигаютобразец передним краем ближе к лсидетектора на величину шага смещенияи из;1 еряют уровень сигнала и . Палееобразец еще раз сдвигают в сторонуоси детектора на величину шага смещеция с перекрытием оси детектора нарасстоянии не более 0,5 шага смещения и измеряют уровень сигнала ипосле чего удаляют образец из зонычувствительности детектора и измеряюуровень Ьонового сигнала и , а коэл 1 Фициент потерь полезного сигнала определяют из соотношения с( =2(и-и )/тектора; сдвигают образец передним краем в сторону оси детектора на величину шага смещения; еще раз двигают образец передним краем н сторону оси детектора на величину шага смещения с перекрытием оси детектора на расстоянии ке более 0,5 шага смещения, затеи удалпют образец иэ зокы чувствительности детектора и регистрируют 10 уронскь фонового излучения, после чего определяют коэффициент потерь полезного сигнала пэ следующего соотношения:2(п- п)15с =и,+п эпгде и п, п - уровни отраженногоизлучения при последовательном перемещении образца вдоль оси детектора;по - уровень фонового излучения.На фиг.1 а,б приведен вариант рас положения двух кусков с высоким уровкеи радиоактивности и кусок 3 с уровнем нике порогового; на фиг.2 - положения образца для определения точного значения сна фиг.З - функциональ 30 кая схема сепаратора, в котором может быть использован предлагаемый способ настройки.Это может быть способ сепарации, при котором происходит перемещение кусков иатериала с постоянной скоростью по траектории относительно нескольких детекторов, установленных на определенном расстоянии друг от друга, и регистрация уровня излучения каждым детекторои за время такта40 измерения, равного отношению шага смещения, кратного расстоянию между детекторами, к скорости перемещения кусков материала, с суммированием сигналов, зарегистрированных каждыи45 предшествующим детектором, с сигкалом каждого последующего детектора в соответствующих синхронных тактах измерения, эапопшание результатов последовательных измерений суммарного сигнала, сравнение сигнала с пороговым значением, определение положения кусков материала в зоне разделения и разделение кусков по результатаи сраннекия в момент про хождения над разделяющим устройством; значение суммарного типа Х соот 1ветствующее 1-иу результату измерения сумиарного сигнала и определяют по предшествующему и;, и последующему п;, результатам измерений суммарного сигнала из соотношения- Ы (и,., +и),У, = (Ы+1) п .1 2где Ы - коэффициент потерь полезного сигнала, определяемый с помощью образца материала с высоким содержанием радиоактивных компонентов и имеющего вертикальный срез переднего края, который устанавливают на траектории движения передним. краем на расстоянии не ближе, чем 1,5 шага смещения от оси одного из детекторов, и измеряют в статике уровень сигнала и этого детектора, затем сдвигают образец передним краем ближе к оси детектора на величину шага смещения и измеряют уровень сигнала и , после чего еще раз сдвигают в сторону оси детектора на величину шага смещения с перекрытием оси детектора на расстояние не более 0,5 шага смещения и измеряют уровень сигнала и , после чего удаляют образец из зоны чувствительности детектора и измеряют уровень фонового сигнала и , а коэРхЬициент потерь полезного сигнала с/ определяют из соотношенияс( =2(п -и ) /(и,+и-2 п).Совокупность отличительных признаков, состоящая в то, что значение суммарного сигнала У.;, соответствую" щее -му результату измерения суммарного сигнала и определяют по предшествующему и и последующему и . результатаи измерений суммарного сигнала из соотношенияХ. =(Ы+1) и. - о( (и,. +г.,1/2,где Ы - коэЫнщиент потерь полезного сигнала, создает необходимые условия для повышения эффективности сортировки за счет повышения точности распознавания малых кусков с пониженныи содержанием радиоактивных компонентов, поскольку позволяет увеличить содержание полезной информации в 1-м синхроннои такте измерения и удалить из него информацию, поступающую из соседних иесинхронных тактов.5 15268Сказанное иллюстрируется Фиг.1 д, где изображены два крупных куска 1 и 2 породы с высоким уровнем естественной радиоактивности и расположенныи между ними небольшой кусок 3 угч5 ля с меньшим уровнем излучения. Поскольку размеры детекторов излучения обычно соизмеримы с продольными размерами сепарируемых кусков материала и за время такта измерения 7 кусок, движущийся со скоростью Ч, успевает сместиться пад детектором на расстояние шага смещения а =Чи, кроме того, регистрация излучения от куска или от частей куска (если продольный размер куска превышает значение д начинается задолго до вхождения куска йли его части в зону измерения, таккак излучение от куска материала 20 распространяется не только вниз на детектор, по и в разные стороны от куска, в т.ч. и на соседние детекторы, то эпюра уровня излучения, регистрируемая детектором как функция вре мени, представляет собой некоторую колоколообразную кривую с растянутыми хвостами, причем временные размеры этой кривой существенно превышают время прохождения куска через зону измерения. Эпюры сигналов 4 и 5 от кусков породы и сигнал 6 от куска угля (фиг.16)имеют колоколообразную форму и в данном случае существенно пересекаются таким образом, что на эпюре суммарного сигнала 10 (Фиг.1 в) небольшой кусок 3 угля с малым свечением, заключенный межку кусками 1 и 2 породы с большим свечением, практически не выделяется.40 30 6(фиг.16), геометрически расположепных ндд соответствующими кусками с четкими передними и задними Фронтдмн, причем высота прямоугольника зпюры пропорциондльна концентрациирадиоактивных компонентов в соответствующей части куска.Па фиг,1 а для упрощения изложения куски выбраны прямоугольной формы с равномерной концентрацией радиоактивных компонентов. При наличии идеального детектора куски угля, заключенные между кусками породы, хорошо выделялись бы по пороговому уровню разделения пп,а положение кусков после их распозндвдния определялось бы четко выраженными передними и задними Фронтами зпюры сигналов от соответствующих кусков. Гредпдгаемдя совокупность отличительных приз дков позволяет решить задачу восстановления "идеальной ормы эпюры сигнала по результатам следующих подряд непрерывных циклических измерений суммарного сигнала реальными протяженными детекторами во время движения кусков, Это позволит повысить зР- Фективность и одновременно упростить процесс сортировки. Для восстановления "идеальной" ормы эпюры сигналов необходимым условием восстанопления истинного зндчения сигнала ,. в каж дом д-м такте измерения является кроме измерения и эдпоминдния результатов трех последовательных измерений сигналов ии и иопределение истинного значения сигнала по соотношению Х. =(,г+1)и, - Ы(п +п;)/2, (1)45 50 Если принять пороговое значение и уровня разделения равным полусумПме максимальных сигналов от куска породы и куска угля (фиг,16), то суммарный сигнал 10, регистрируемый детекторами при прохождении в зонах измерения группы кусков 1-3, будет превышать пороговое значение и и кусок 3 угля, будучи распознанным как порода, потеряется, Если бы детектор излучения был высокочувствительным, точечпым и узкоколлимированным в вертикальном направлении, перпендикулярном плоскости перемещения материала (идеальный детектор), то эпюра уровня сигнала для данной группы кусков имела бы вид трех хорошо выраженных прямоугольников 7-9 где о - коэффициент потерь полезного сигнала, равный по определению отношению суммарного сигнала, регистрируемого от данного куска (или от данной части куска) во всех предшествующих и последующих несинхронных тактахизмерения, к сигналу, воспринимаемому детектором от данного куска (илиот данной части куска) в синхронномтакте, т.е, коэЫн циент Ы пропорционален отношению потерь сигнала, воэникаюцих за счет его распространениявперед и назад по траектории движениякуска, к полезному сигналу в синхронном такте измерения, Следует отметить, что чем ближе используемый детектор к идеальному н чем меньшимвыбрано время такта измерения, тем больше величина д - коэффициента потерь.1 а фиг.1 в в качестве примера приведены эпюры реального 10 и не сстанонленцого по отношению (1) "11 стинного" значения сигнапон 11 - 13 дпя различных зцачеш,=4, д =7,5 и11. 1 ак видно из эпюр, при с( =4 (кривая 11) фронты эпюр состанля 1 ощих суто 1 ар 11 ого сигпапа выделяются недостаточно ясно, при с =7,5 (кривая 12) восстановленная эпира практически ттдеалтнаа при с=11 (кривая 13)роисходпт искаение реальной картины эп 1 ор составляющих вблизи фронтон сигна:Он От кусков. Как ЕЗидно из фиг,1 н, цри восстановлении происходит увеличение общего уровня сигцапон от кусков за счет учета добавочного сигнала, содержащегося н несеи 1 хрош 1 ых тактах измерения, что требует соответствующего увеличения порогового значения уровня разтЕепения, в нашем примере от значения и =110 до и =140.Так 111 образом, прИ восстановлении суммарного сигнала по соотношению (1) учитынается нся дополнительная информация, попадающая н несинхронные такты тзмерения и удаляется вся посторонняя ш 1 фортация из синхрэн - ных тактов измерения. Степень учета этой допопшттепьной и посторонней информации определяется коэффициентом потерь с 7 . При этом дпя теткого нос сты 10 гленея е 1 стино; борты эпь; сигнала необходимо, кроме точт:ого определения значения д, гыбрать время такта измерения " таким образом, чтобы оно пе превышало времени прохохдения мимо центра детектора половины куска минимального размера, так как в противном случае упадег разреша 1 ощая" способность способа и не будут выделяться фронты сигнапон от минимальных кускон. При выполненииэтого условия положение куска н зонеразделения можно опрецепить пе переднему и заднему фронтам восставн;ее 1 ного значения сигнала.Сонокупность отличительных приэеакон, состоящая н том, что коэ 1111- пиент потерь полезного сигнала определяют с помощью образца материала с нысокнм содержанттем радиоактивных компоцептон и имеющего вертикальный срез переднего края, который ус чину шага смещения и измеряот уровеньсигнала и 2, пос:е чего его еще разсдвигают н сторону ос 1 детектора навеп 1 чнцу шага с 1 е 1ня с перекрытиемосн детектора и га Оггяцие не бое;0,5 шага смещенн: и .1.меряют уроне,сигнала из, после чего удаляют образец из зоны чувствительности детектора и измеряот уровень Фонового сигнала и, а коэЬетциецт потерь слезного сигнала И определяют иэ соо 11 о 1 О 1 ЕНИЯ Н= 2(и 2-и,) /(и,+и-2 и 2),создает достаточные условия реалиэа 25 ции цели предлагаемого тсхническоге решения - повышения эффективности сортировки за счет повышения точности распознавания малых кускон с пониженным содержанетегт радиоактивных комло- КЕНТОВ, таК Как ПОзЧОПЧЕТ ОПРЕДСП:.1 Ь то едетнствеене, ение тоэ"Фетцг:,:н поте;1, :1: тор 011 т 1 о со 11 Оецию (11 госстн; .настоя без искажений истетнне зн ение сигнала н каждом т-м измереии.Сущность операций опредепснп точного значения о состоит н том, что пр отсутстнии н зоне измерения кусков материала исгинное значение сигнала в синхронном такте измерения должно равняться фоновому и, даже если и в непосредственной близости от эоны измерения расположен кусок с высоким содержанием радиоактивных компонентов. Следовательно, дпя трех поспедогатепьпых измерений сигнала и и 11 и, нз которых знагчения.1 т 1 и и соответствует отсутст 1 213 ие куска, 1 гпе 1 ч ас т 1; куска) н зона иэмерс ".11, а зцаченето и- заиопне 11 е частью куска зоны измерения, должно выполняться соотношение=и7. о ;туда иэ (1) получают: 2 (и-и о)(и,+и з 2 ио)Сказанное поясняется Ьиг.2 где проиллюстрирована процедура огрепе . ния точного значения с. ."он 1 изтананлинают по траектории движения передим краем на ра.стоянии це бпиже, чем 1,5 шага смещения от оси одного из детекторон и измеряют в статике уровень сигнала и этого детектора, затем сдвигаот образец передим краем ближе к оси детектора на вепи9 15 меренил представляет собой интервал длиной Л, расположенный симметрично относительно оси 2 детектора 3 излучения. В положении фиг.2 б образец с повышенным содержанием радиоактивного компонента, имеющий вертикальный срез переднего края, расположен передним краем непосредственно у границы зоны измерения. Этому положению образца 4 соответствует измеренное значение сигнала и и восстановленное истинное значение и . Положениям фиг.2 а,в, которые являются соседними несинхронными по отношению к положению фиг.2 б тактами измерения, соответствуют уровни сигналов и, ипз, Как видно, в положении фиг.2 а образец на 0,5 шага смещения перекрывает ось детектора, а в положении фиг.2 в отстоит от оси на 1,5 ыага. Этим трем положениям образца соответствует восстановленноепо соотношению (1) фоновое значение уровня сигнала в синхронном такте измерения У,=п при непосредственном расположении образца у границы зоны измерения, т.е. измеренные значения сигналов п , п и и1 1позволяют по соотношениюполучить такое единственное значение с, по которому восстановленное значение сигнала по соотношению (1) позволяет наиболее точно и без искажений определить момент появления переднего Фронта эпюры сигнала от образца, что является достаточным условием восстановления истинного значения уровня сигнала от куска или его части, находящихся в зоне измерения по соотношению (1). Это утверждение иллюстрируют эпюры восстановленного сигнала при различных значениях с, приведенные на фиг.1 в. При ( =4 (эпюра 11), которое меньше точного значения о=7,5, определяемого по соотношению (2), происходит нечеткая фиксация переднего фронта эпюры сигнала от куска 1 и, как следствие, пониженное значение уровня сигнала от породы п=155, при 1=11 (эпюра 13), которое превышает точное значение, происходит искажение уровня сигнала как фонового, так и от куска вблизи фронтов и, как следствие, завышенное значение восстановленного уровня сигнала от куска породы п=185. При точном значении Ы =7,5 эпюра восстановленного сигнала 12 имеет вид четкого прямоуголь 26830 1 Оника без искажения уровней сигналоввблизи фронтов, что и является достаточным критерием восстановленияистинного уровня сигнала от кускап=170.Следует также отметить, что предлагаемая совокупность отличительныхпризнаков кроме обеспечения необходимых и достаточных условий для реализации цели предлагаемого способа -повышения эффективности сортировкиза счет повышения точности распознавания малых кусков с пониженнымсодержанием радиоактивных компонентов - позволяет одновременно упростить реализацию способа путем исключения в известном техническомрешении дополнительных операций оп ределения положения куска в зоне разделения с помощью соответствующихдополнительных устройств. Р, предлагаемом техническом решении восстановление истинного уровня сигнала 25 по отноыению (1) позволяет определятьположение кусков в зоне разделенияпо переднему и заднему ронтам истинного значения суммарного сигнала,. что исключает дополнительные операции непосредственно в зоне разделения и существенно упрощает реализациюспособа.Реализация предложенного способаможет быть осуществлена в устройстве,показанном на фиг.3.Устройство состоит иэ бункера 1 свибропитателем 2, ускоряющего конвейера 3, под лентой которого расположены, например, три канала по шестьдетекторов 4 излучения в каждом канале. Детекторы 4 защищены от избыточного фонового излучения экраном5 и их выходы подключены на входыблока 6 распознавания, выполненногона базе микроЭВИ, выходы которогоподключены к исполнительным механизмам 7 (электропневматические клапаны),позволяющие разделять куски сортируемого материала в бункер 8 или в бункер 9. На входы блока 6 распознавания также подключены программные переключатели 10 для ввода значенийкоэффициента и пороговых значенийуровней сигнала в каналах.Детекторы 4 установлены вплотнуюдруг к другу. Диаметр кристалла детектора излучения выбирают равнымсредней длине куска сортируемогоматериала ( ф 100 мм). Скорость12 1526830 10 15 25 35 40 50 ленты конвейера 11 = 300 им/с, Вреия такта измерения уровня сигналов выбирают равпыи отношению половины иггнииальпой длины куска к скорости и дьчгжеция лепты, С =0,5 1 /Ч= - 0,5 60/300=0,1 с, следовательно эа один такт иэиерения кусок сместится ца расстояние шага смещения, равное д =1 ч 1 300.0,1=30 гги. 1;аг смещения должен быть 1;ратцыи расстоянию между центрами детекторов 1)=100 ми для обеспечения синхронного дискретного перемещения информации в блоке б рас- позпавагпгя и непрерывного движения куска на ленте. Поэтому в качестве шага с;гещецил выбирают ближайшее эцачение Л, меньшее расчетного и кратное П. Это значение Д =25 мм и соответствующее время такта измерения Г= д/Ч=0,0833 с являются параиетраип устройства,Перед началои работы устройства определяют коэггАициент потерь полезного сггнала о(, для чего прямоу - гольный кусок породы с высоким содержанием радиоактивного компонента (иг.2) устапавливагот передним краем па расстоянии 1,5 д =37,5 мм от Оси детектора и в статике измеряют уровень сигнала п=75. Затем передвигают кусок ца расстояние д =25 им ближе к Оси детег;тора и вновь измеряют уровень сигнала О=91,5. После этого еще раэ передвигают кусок на расстояние по направлению к оси детектора и измеряют уровень сигнала п.р 119, Затеи убирают кусок из зоц. чувствительности детектора и измеряют уровень Ьонового сигнала и =50.о После чего по формуле (2) определяют величину коэЛфициента 2(п - по)п +и -2 п1 5Я45 Полученное значение с( устанавливают на програиггцом переключателе 10.Пороговое значение уровня сигнала п определяют как полусумму уровней сигналов от куска угля и куска породы средних размеров, устанавливаемых в зоне измерения детектора, на которои производится измерение. В данном случае эоной измерения является интервал длиной д =2,5 см вдоль направления движения, расположенный сииметри гцо относительно Оси детектора, Найдегное значение п=110 также устацавливается па соответствующемпрограммном дерек 11 огателе 10.Устройство работаст слелугошииобразом.1 уски породы и угля из бункера 1поступают па вибропитатель 2 и с его погггщью раскладываются по трем каналаи па конвейерной ленте 3. Сигналыс детекторов 4, эа 1 ищеццг.х От избыточцо 1 О фОпОвого пэлу 1 епия эк 1 раном5 непрерывно посгу 11 аот на вход блока6 распоэн 11 вап 11 я, где п течение врем -пи такта измерения Г суггиируготся всоответствующих ячейках РЗУ микроЭРИ.Сумггировапие сигналов происходит непрерывно .вне зависимости от наличия или отсутствия кусков на лепте, авремя начала очередного такта иэиерения никак пе синхрониэируется с моментами вхождения кусков в зоны измерения детекторов. По окончании времени такта измерения (куски материала на ленте эа это время сместятсяна расстояние Д =Ч шага смещения)происходит прерывание измерительного цикла и сдвиг содержимого ячеекОЗУ в направлении возрастания номеров детекторов ца одну ячей;у; йУ,соответствующие первым номераи дтекторов каналов, Обпу,гяются и иэиериТЕЛЬНЫЙ цИКЧ В 1 ОВЬ ВОЭОбНОВ:1 яЕтСя.Каждому такт едгцичлого цикла измерения в каждом канале соответствуетсвоя информационна 1 ячейка РЗУ, благодаря чему происходит дискретноеперемещение инйориации в ячейках ОЗУс 1 цх 1 онно вслед непрерывному движению кусков по конвейерной ленте. Поскольку расстояние между центрами детекторов 0=100 ии больше длины шагасмещения д =25 мм в четыре раза (требование кратности Р и д должно выполняться для обеспечения строгой синхронности движения кусков по ленте иинформации из ОЗУ), то суммирование сигналов с детекторов должно производиться в каждую четвертую ячейкуинформационной дорожки ОЗУ, соответствующей данному каналу. Например, если первому по ходу движения кускадетектору соответствует ячейка 0 ЗУ,в которую производится суммированиесигнала, с номером "0", то второмупо ходу двпкения детектору - ячейкас номером "4", третьему - "8", ,шестому - "20", Следовательно, информационная дорожка, содержащая 21 ячей ку ОЗУ, обеспечит сицхроный перенос1526830 2(п - по)и +и -2 п1 40 где п п , п= уровни отраженногоизлучения при последовательном перемепении образца вдоль оси детектора;п - уровень фоновогооизлучения,и Формируют критерий сепарации с уче 50том коэффициента потерь. с.о.тени сиг. с)лать с 1 ихода этой лии,формула изобретеняСпособ настройки сеараторов кус 5ковых материалов, нкю аю; н. едее образца н зону котроля, регистрацию отраженного иэлучеия детектором эоны контроля и формирование кри 10терия сепарации, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности настройки путем осуществлеиявоэможности распознавания кусков ссодержанием радиаактиного комль нев15та ниже порогового знаел об азецювыброют с высоким содсржзн м радиоактинньх компонентов, меюьнлртикальный срез пс репего края, првчемобразец устанавлив,ют по -,раект риидвижения передним краем на рассоян.;не ближе, чем 1,5 шага смсгения отоси детектора, и регистрируют в статике уровень отраженного излучения,затем сдвигают образец переднимкраем в сторону оси детектора на величину шага смещения и регистрируютв статике уровень отраженного излучения, после чего еге раз сдвигаютобразец передним крае в сторону осидетектора на величину шага смещенияс перекрытием оси детектора на расстоянии не более 0,5 шага смещенияи регистрируют в статике уровень отраженного излучения, затем удаляютобразец из зоны чувствительности детектора и регистрируют уровень Фонового излучения, после чего определяют коэффициент потерь полезного сигна:а из соотношения1526830 фиг, 5 Составитель Е.ХачатуроваТехред М.Ходанич Корректор Л.Патай Редактор Е.Папп Заказ 7442/13 Тираж 498 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5