РАДИОМЕТРИЧЕСКИЙ СЕПАРАТОР
RADIOMETRIC SEPARATOR

Изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых, содержащих в своем составе минералы, реагирующие на первичное излучение, например рентгеновское, и излучающие под его воздействием вторичное излучение, например люминесценцию, и может быть использовано для предварительного обогащения минерального сырья после крупного или среднего дробления, а также для порционной сортировки материала после мелкого дробления.
Известен радиометрический сепаратор руд, разработанный фирмой ООО «ЭГОНТ» (Санкт-Петербург), предназначенный для разделения кусковых продуктов крупностью от 10 до 50 миллиметров (Терещенко С.В. Теория и практика радиометрических методов опробования, сортировки и сепарации руд: Учебное пособие. / С.В. Терещенко, Г.А. Денисов. - Апатиты: Изд. КФ ПетрГУ, 2007. УДК 622.725, 248 с., стр. 161). В его конструкцию входит узел подачи руды, состоящий из двух вибропитателей: первый с плоским лотком для разгрузки бункера сепаратора, второй с профильным лотоком, обеспечивающим разделение рудного материала на четыре потока, в которых куски движутся друг за другом и подаются на траекторию свободного падения, делительные перегородки, рентгеновский блок первичного излучения, обеспечивающий в кусках с кондиционным содержанием полезного компонента (далее полезных кусков) возбуждение вторичного излучения, блок регистрации сигналов вторичного излучения от полезных кусков, включающий четыре фотоприемника, по одному на каждый рудный поток, блок электропневмоклапанов (ЭПК) для отклонения сжатым воздухом полезных кусков от траектории свободного падения, ресивер, для снижения эффекта падения давления сжатого воздуха при срабатывании ЭПК, два желоба для выведения продуктов сепарации. Необходимо отметить, что делительные перегородки предназначены для экранирования фотоприемников от вторичного излучения полезных кусков, движущихся в соседних потоках.
Недостатком сепаратора является низкая эффективность сепарации из-за неточного попадания пневмоструи воздуха в полезные куски в процессе их выделения, что негативно сказывается на технологических показателях сепарации - пропуск кусков с повышенным содержанием полезного компонента (ПК) в хвостовой продукт, а также засорение концентрата сепарации породными кусками. Это происходит потому, что сигнал на выделение (далее отсечку) полезного куска с траектории свободного падения вырабатывается блоком регистрации сигналов вторичного излучения при переходе кусков через зону возбуждения, а сигнал на включение ЭПК поступает с фиксированной задержкой, учитывающей пролет кусков от зоны регистрации до зоны отсечки. Однако скорость движения кусков на траектории свободного падения имеет некоторый разброс. Поэтому струя воздуха ЭПК не всегда попадает точно в цель, вследствие чего часть полезных кусков оказываются пропущенными и поступают вместо концентратного в хвостовой желоб, а часть породных кусков может попадать в концентрат сепарации. Причин нестабильности скорости движения кусков при перемещении их от зоны измерения до зоны отсечки в указанном сепараторе несколько:
1. При отсечке одного или нескольких полезных кусков, в камеру разделения сепаратора в течение 10-20 миллисекунд вдувается одна или несколько порций воздуха в объеме от 3-х до 6 литров под давлением шесть атмосфер. Растекаясь по всем направлениям, часть воздушного потока направляется вверх, против движения кусков, не прогнозируемо уменьшая их скорость. Особенно это заметно на плоских кусках, имеющих небольшую массу, но обладающих большой площадью. Этот фактор вызывает некоторое увеличение времени пролета кусков от зоны измерения до зоны отсечки и, как следствие, снижение эффективности попадания пневмоструи в полезный кусок, при этом возрастает вероятность ее попадания в породный кусок;
2. В сепараторе между транспортными каналами на траектории свободного падения кусков имеются делительные перегородки, обеспечивающие устранение влияния вторичного излучения от полезных кусков, следующих по соседним каналам. Некоторые куски руды, размер которых не значительно отличается от ширины транспортного коридора - между делительными перегородками, при своем движении касаются поверхности перегородок, снижая собственную скорость. Этот фактор также уменьшает вероятность эффективной отсечки полезных кусков в концентратный желоб.
Еще одним недостатком рассматриваемого сепаратора является нестабильность давления в системе сжатого воздуха, особенно при частом и(или) одновременном срабатывании ЭПК в каждом транспортном канале. Несмотря на наличие в сепараторе ресивера, давление воздуха на ЭПК при каждой отсечке падает, что снижает энергию воздействия струи сжатого воздуха на движущийся в свободном падении полезный кусок, повышая вероятность его попадания в хвостовой желоб.
Кроме того, поскольку указанный сепаратор требует использование системы сжатого воздуха, значит обязательным является поддержание его качества, т.е. низкой влажности и исключения попадания в него посторонних примесей, например технического масла, используемого в компрессорных устройствах. Снижение этих показателей негативно влияет на работоспособность быстродействующих ЭПК, от качества работы которых зависит эффективность сепарации.
Все перечисленные причины негативно сказываются на технологических показателях сепарации.
Известен также, принятый в качестве прототипа и наиболее близкий по технической сущности, сепаратор для обогащения руд, включающий бункер, вибропитатель, транспортирующий механизм в виде барабанного питателя с углублениями на его поверхности в форме трапеции для удержания зерен материала, исполнительный механизм в виде шибера, источник и приемник проникающего излучения (Авторское свидетельство СССР N 1489041, кл. В03В 13/06, 1987).
Недостатком указанного сепаратора является применение в нем в качестве исполнительного механизма, выделяющего полезные куски в концентратный желоб, шибера, использование которого, из-за своей инерционности, сдерживает производительность сепаратора. При поступлении команды на исполнительный механизм электромагнит вынужден преодолевать сопротивление момента инерции всей подвижной системы, включая и сопротивление пружины, которая после окончания команды на включение возвращает всю подвижную систему исполнительного механизма, вместе с якорем электромагнита в исходное состояние, что вынуждает увеличивать мощность электромагнита, а это влечет за собой снижение быстродействия исполнительного механизма, которое приводит к увеличению расстояния между двигающимися друг за другом кусками рудной массы, чтобы исключить выделение вместе с полезным куском другого, следующего за ним куска. Перечисленные причины ограничивают производительность сепаратора (Терещенко С.В. Теория и практика радиометрических методов опробования, сортировки и сепарации руд: Учебное пособие. / С.В. Терещенко, Г.А. Денисов. - Апатиты: Изд. КФ ПетрГУ, 2007. УДК 622.725, 248 с., стр. 158).
Цель изобретения - повышение эффективности сепарации, за счет снижения потерь полезных кусков с хвостовым продуктом разделения, и повышения производительности сепаратора, за счет увеличения быстродействия исполнительного механизма.
Настоящее изобретение направлено на достижение технического результата, заключающегося в повышении эффективности работы радиометрического сепаратора, производящего разделения кускового материала на продукты - рудный, содержащий полезные куски с повышенным содержанием ПК по сравнению с исходной рудной массой, и породный, содержащий куски пустой или слабоминерализованной породы (с содержанием ПК ниже бортового содержания, принятого при добыче полезного ископаемого) за счет использования барабанного питателя с ячейками, расположенными равномерно по окружности барабана. Дно каждой ячейки выполнено в виде откидывающейся пластины с двумя фиксированными положениями. Исполнительный механизм каждой ячейки обеспечивает максимальную точность выделения полезных кусков в концентрат, снижая потери полезных кусков с хвостовым продуктом разделения, улучшая технологические показатели сепарации.
Технический результат достигается тем, что предлагаемый радиометрический сепаратор содержит вибропитатель для поштучной подачи кусков руды на сепарацию; барабанный раскладчик с ячейками, соответствующими размеру сепарируемых кусков и расположенными равномерно по окружности барабана, при этом дно каждой ячейки барабанного раскладчика выполнено в виде откидывающейся пластины с двумя фиксированными положениями, закрытом - в зоне облучения первичным излучением и регистрации вторичного излучения, и открытом - в зоне выделения полезных кусков в концентрат сепарации (зоне отсечки), а исполнительный механизм каждой ячейки выполнен в виде подвижного фиксатора, удерживающего откидывающуюся пластину в закрытом положении в зоне облучения и, освобождающего ее от фиксации в зоне отсечки; источник первичного излучения, расположенный над барабанным раскладчиком, создающий полосу облучения кусков поперек их движения; приемник вторичного излучения от полезных кусков с содержанием ПК выше бортового; электронный блок для анализа сигналов вторичного излучения, вырабатывающий команду исполнительному механизму для выделения полезных кусков в концентрат сепарации; электромагнит, управляющий исполнительным механизмом; концентратный бункер для приема полезных кусков и хвостовой бункер для приема кусков пустой породы; ролик, расположенный с внутренней стороны барабанного раскладчика, устанавливающий откидывающиеся пластины в исходное положение.
Предлагаемый радиометрический сепаратор позволяет надежно выделять полезные куски в концентрат за счет того, что скорость вращения барабанного раскладчика и, соответственно, линейная скорость перемещения кусков от зоны регистрации до зоны отсечки стабильна, что позволяет исключить ошибку при жестко заданной задержке на срабатывание исполнительного механизма.
Увеличение быстродействия исполнительного механизма в указанном сепараторе обусловлено исключением из состава исполнительного механизма массивного шибера с приводными рычагами, снижением массы якоря электромагнита и его мощности, т.к. для срабатывания исполнительного механизма требуется только изменение положения подвижного штока, взаимодействующего с фиксатором только в момент отсечки.
Изобретение поясняется следующими чертежами:
на фиг. 1 представлено схематичное изображение сепаратора;
на фиг. 2 представлены ячейки барабанного раскладчика с исполнительным механизмом и электромагнитом;
на фиг. 3 представлена динамика процесса срабатывания разделяющего устройства;
на фиг. 4 схематически представлен вариант исполнения многоканального сепаратора.
Сепаратор работает следующим образом. Куски сепарируемой руды 1 и 2 (фиг. 1) с лотка вибропитателя 3 последовательно поступают на вращающийся барабанный раскладчик 4, ячейки 5, 6 которого перемещаются с линейной скоростью V, равной линейной скорости кусков 1, 2, двигающихся по лотку вибропитателя 3. Дно каждой ячейки 7 (фиг. 2) в исходном состоянии удерживается фиксатором 8 в закрытом положении. Таким образом, каждый кусок 1 и 2 (фиг. 1), сваливаясь с лотка вибропитателя 3, оказывается в ячейке раскладчика 4, который перемещает их в зону первичного излучения 9, которое генерируется, например, рентгеновской трубкой 10. При пересечении рентгеновской полосы 9 в полезном куске 1 (черный), в результате взаимодействия первичного излучения 9 с веществом полезного куска, возникает вторичное излучение 11, например, световой поток люминесценции. Фотоприемник 12 регистрирует люминесценцию куска, преобразует это световое излучение в электрический импульс и передает его в электронный блок (не указан) для анализа и выработки сигнала отсечки. Этот сигнал поступает на электромагнит 13 с фиксированной задержкой, обусловленной временем перемещения куска от зоны облучения 9 до зоны отсечки 14. Поскольку скорость перемещения кусков 1, 2 задает барабанный раскладчик и она постоянна, то и задержка на срабатывание электромагнита 13 тоже всегда постоянна. При поступлении сигнала в катушку электромагнита 13, его якорь притягивается к сердечнику, перемещая подвижный шток 15 (фиг. 2) на расстояние, достаточное, чтобы его край мог войти во взаимодействие с исполнительным механизмом 8, при достижении им зоны отсечки 14 (фиг. 1). Электромагнит 13 в первой фазе срабатывания не взаимодействует с исполнительным механизмом 8 (фиг. 3a), т.к. включается раньше, чем подвижный фиксатор 8 достигнет зоны осечки 14 (фиг. 1). Поэтому якорь, не обладая значительной массой, за короткое время (1-2 миллисекунды) притягивается к сердечнику электромагнита и перемещает шток 15 (фиг. 3a) в положение, соответствующее отсечке. Исполнительный механизм в виде подвижного фиксатора 8 при перемещении барабанного раскладчика 4 наезжает на выдвинутый шток 15, изменяет свое положение относительно оси крепления 20 и освобождает от фиксации дно 17 ячейки барабанного раскладчика 4 (фиг. 3b), пластина которого под действием собственного веса откидывается вниз (фиг. 3c). Полезный кусок 1 (фиг. 1) проваливается и поступает в концентратный желоб 16. Куски пустой породы 2, оставшиеся в ячейках барабанного раскладчика 4, при дальнейшем его движении самостоятельно вываливаются из ячеек в нижней части раскладчика и поступают в хвостовой желоб 19. Пластины 17 дна ячеек, высвободившихся от фиксаторов 8 в зоне отсечки, возвращаются в исходное положение посредством ролика 18 и при вращении барабанного раскладчика 4 устанавливаются им в исходное закрытое положение.
Предлагаемый радиометрический сепаратор, с целью дополнительного увеличения его производительности, может быть выполнен в многоканальном варианте (фиг. 4). Для этого лоток вибропитателя делается многожелобчатым, барабанный раскладчик многоручьевым, при этом источник первичного излучения должен охватывать все каналы барабанного раскладчика, и каждый его канал должен быть оснащен приемником вторичного излучения и исполнительным механизмом.
Эффективность работы предлагаемого радиометрического сепаратора подтверждаются примером рентгенолюминесцентной сепарации пробы апатитсодержащих руд (табл. 1) с использованием рентгенолюминесцентного сепаратора «ЭГОНТ» (опыт 1) и предлагаемого радиометрического сепаратора (опыт 2).
2
5
2
5
Установлено, что извлечение РО в концентрат при использовании предлагаемого радиометрического сепаратора возросло в 1,4 раза с 53,4 до 75,8%. Достигнуть этого удалось за счет исключения на 12% неоправданных потерь кусков с кондиционным содержанием РО в хвосты сепарации и снижения на 3% разубоживания концентрата сепарации пустыми породами.