ФОТОЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЙ СЕПАРАТОР

Полезная модель относится к области обогащения полезных ископаемых, а точнее к устройствам для автоматической сортировки алмазосодержащих руд, и предназначена, в частности, для извлечения алмазов.
Известны фотолюминесцентные сепараторы для обогащения руд, в которых для возбуждения люминесценции используются ультрафиолетовые (например, ртутные) лампы с ультрафиолетовыми светофильтрами, а свечение регистрируется фотоэлектронными умножителями (Справочник по обогащению руд. Специальные и вспомогательные процессы, испытания обогатимости, контроль и автоматика / Под ред. О.С.Богданова, В.И.Ревнивцева, 2-е изд., перераб. и доп. М., Недра, 1983 г., стр.24).
Известны также устройства, в которых люминесценция возбуждается под действием рентгеновского излучения, а регистрация свечения производится фотоэлектронными умножителями со светофильтрами которые выделяют сине-зеленую область спектра в диапазоне 450-550 нм, например, использованием пары фильтров СЗС-3 и СС-20 (Патент РФ №2334557, Кл. МКИ В03В 13/06, В07С 5/342, от 07.11.2006 г) или люминесценция возбуждается импульсами ускоренных электронов (Патент РФ №2069350, Кл. МКИ G01N 21/64, G10N 21/87, от 12.05.1993 г).
Известен способ и устройство для осуществления контроля подлинности драгоценного камня, в котором источником облучения является компактный полупроводниковый лазер с излучением видимой области спектра и при регистрации свечения в области 550-1000 нм (Патент РФ №2267774, G01N 21/87, от 17/02/2002).
Общим недостатком известных устройств, является применение сложных источников ультрафиолетового излучения. Ртутные лампы требуют применения специальных пусковых устройств, требуют дополнительного охлаждения, при запуске системы требуется длительное время на предварительный разогрев и выход на рабочий режим. Рентгеновский излучатель и источник ускоренных электронов дополнительно создают повышенный фон ионизирующего излучения представляющий опасность для обслуживающего персонала.
Прототипом заявляемой полезной модели является фотолюминесцентный сепаратор «Фотон» (Мокроусов В.А., Лилеев В.А. Радиометрическое обогащение нерадиоактивных руд. М., Недра, 1979 г., стр.138). Известный фотолюминесцентный сепаратор содержит следующие основные узлы: 1) светонепроницаемый корпус, 2) детектор оптических сигналов со светофильтрами, 3) бункер для загрузки материала, 4) вибропитатель для подачи материала из бункера в зону анализа, 5) исполнительный механизм (отсекатель) для выделения полезного компонента из общего потока материала, 6) приемник концентрата, 7) приемник хвостов, 8) источник ультрафиолетового излучения, 9) ультрафиолетовый светофильтр 10) пульт управления. Источником ультрафиолетового излучения является ртутная лампа с ультрафиолетовым светофильтром.
Недостатком прототипа является сложность источника ультрафиолетового излучения. Ртутная лампа в рабочем режиме нагревается до высокой температуры, требует специальной системы охлаждения. Оптическая система чувствительна к вибрации и сложна в эксплуатации.
Задачей предлагаемой полезной модели является упрощение конструкции, улучшения условий эксплуатации.
Поставленная задача решается за счет технического результата, который заключается в снижении веса и уменьшении общих размеров сепаратора, а также уменьшении чувствительности к вибрации в помещении.
Указанный технический результат достигается тем, что в фотолюминесцентном сепараторе, включающем светонепроницаемый корпус, детектор оптических сигналов со светофильтрами, бункер для загрузки материала, вибропитатель для подачи материала из бункера в зону анализа, исполнительный механизм, приемник концентрата, приемник хвостов, источник ультрафиолетового излучения, ультрафиолетовый светофильтр, пульт управления, источник ультрафиолетового излучения выполнен в виде одного или нескольких ультрафиолетовых светодиодов, установленных внутри светонепроницаемого корпуса.
В качестве источника ультрафиолетового (УФ) излучения в заявляемом устройстве применены светодиоды ультрафиолетового излучения. Питание светодиодов ультрафиолетового излучения осуществляется низким электрическим напряжением 6-12 В, которое является безопасным даже в самых сложных условиях производственных помещений. Светодиоды ультрафиолетового излучения не требуют принудительного воздушного охлаждения. Вследствие малых габаритов значительно уменьшаются вес и геометрические размеры сепаратора, поэтому источник ультрафиолетового излучения заявляемого сепаратора установлен внутри светонепроницаемого корпуса в непосредственной близости от потока обогащаемого материала.
Заявляемый фотолюминесцентный сепаратор имеет ряд признаков, общих с прототипом: 1) светонепроницаемый корпус, 2) детектор оптических сигналов со светофильтрами, 3) бункер для загрузки материала, 4) вибропитатель для подачи материала из бункера в зону анализа, 5) исполнительный механизм (отсекатель) для выделения полезного компонента из общего потока материала, 6) приемник концентрата, 7) приемник хвостов, 8) источник ультрафиолетового излучения, 9) ультрафиолетовый светофильтр, 10) пульт управления, который включает блоки питания, блок обработки сигналов и блок управления исполнительным механизмом.
Отличие заявляемого устройства от прототипа заключается в следующем:
1) источником ультрафиолетового излучения служат один или несколько светодиодов ультрафиолетового излучения,
2) один или несколько светодиодов установлены внутри светонепроницаемого корпуса сепаратора,
3) ультрафиолетовый светофильтр установлен внутри светонепроницаемого корпуса между светодиодами ультрафиолетового излучения и потоком обогащаемого материала.
Количество светодиодов зависит от ширины потока обогащаемого материала и выбирается из условия обеспечения равномерного облучения по всей ширине потока материала.
Совокупность вышеуказанных признаков необходима и достаточна для достижения задачи полезной модели.
Схема фотолюминесцентного сепаратора изображена на фиг.1.
Фотолюминесцентный сепаратор содержит бункер 1, в который загружен материал 2, вибропитатель 3, детектор оптических сигналов 4, светофильтр детектора оптических сигналов 5, блок питания детектора оптических сигналов 6, источник ультрафиолетового излучения 7, светодиод ультрафиолетового излучения 8, ультрафиолетовый светофильтр 9, блок питания светодиода ультрафиолетового излучения 10, усилитель сигнала детектора оптических сигналов 11, амплитудный дискриминатор 12, блок управления исполнительным механизмом 13, исполнительный механизм 14, блок разделения материала 15, приемник концентрата 16, приемник хвостов 17.
Детектор оптических сигналов 4 выполнен на базе фотоэлектронного умножителя с красной границей чувствительности не менее 80 нм.
Светофильтр детектора оптических сигналов 5 должен иметь область пропускания в полосе 480-700 нм и не должен люминесцировать по действием ультрафиолетового излучения.
Блок питания детектора оптических сигналов 6, выполненного на базе фотоэлектронного умножителя выполнен в виде высоковольтного стабилизатора напряжения с возможностью регулировки выходного напряжения в диапазоне 800-1600 В.
Светодиод ультрафиолетового излучения 8 должен иметь максимум излучения в диапазоне 360-380 им.
Исполнительный механизм 14, установленный в блоке разделения материала 15 может быть выполнен в виде электромеханического или пневматического устройства. На фиг.1 показан исполнительный механизм, выполненный на базе шагового двигателя.
Фотолюминесцентный сепаратор работает следующим образом.
Материал 2, загруженный в бункер 1, естественным путем поступает на вибропитатель 3, который перемещает материал 2 из бункера 1. Материал 2 после схода с конца вибропитателя 3 свободно падает и попадает в зону облучения. Ультрафиолетовое излучение светодиода 10, проходит через ультрафиолетовый светофильтр 9 и облучает материал. Если в зону облучения попадает зерно алмаза, обладающего фотолюминесценцией, возникает свечение, которое регистрируется детектором оптических сигналов 4. Детектор оптических сигналов 4 преобразует оптический сигнал в электрический. Электрический сигнал поступает на усилитель сигнала детектора оптических сигналов 11, где его амплитуда увеличивается до необходимого значения. Амплитудный дискриминатор 12 сравнивает усиленный сигнал детектора с порогом разделения. При наличии люминесцирующего алмаза сигнал превышает порог и амплитудный дискриминатор 12 вырабатывает сигнал запуска исполнительного механизма 14. Исполнительный механизм 14 срабатывает и отклоняет зерно алмаза в приемник концентрата 16. Если фотолюминесценция материала отсутствует, то исполнительный механизм не срабатывает и материал свободно падает в приемник хвостов 17.