РАДИОМЕТРИЧЕСКИЙ СЕПАРАТОР МИНЕРАЛОВ

Предлагаемая полезная модель относится к области обогащения полезных ископаемых, а именно, к устройствам для разделения минерального сырья на обогащаемый и хвостовой продукты, использующим вторичное излучение, возникающее в обогащаемых минералах под воздействием возбуждающего излучения для их обнаружения. Такой сепаратор может быть использован на всех стадиях обогащения минералов, например, алмазосодержащего сырья.
Известен радиометрический сепаратор для сортировки зерна, содержащий гравитационный питатель для подачи исходного зерна в последовательно расположенные зоны контроля и сортировки [1]. Контроль качества зерна осуществляется фотометрическими методами. Гравитационный питатель содержит расположенные один под другим бункер для заполнения определенным количеством исходного зерна и бункер для выпуска зерна в зону контроля, выходное отверстие которого снабжено поворотным шибером с приводным механизмом. Приводной механизм обеспечивает возможность селективного перемещения запорного элемента шибера из положения ЗАКРЫТО в положение ОТКРЫТО. Обеспечена возможность изменения скорости поворота шибера.
Такой сепаратор работает с одной заранее заданной при запуске производительностью, обеспечивая регулировку времени выхода в рабочий режим. При этом более длительный выход в рабочий режим сопряжен с корректировкой скорости входа исходного зерна в зону контроля.
Наиболее близким аналогом предлагаемому радиометрическому сепаратору является сепаратор, содержащий гравитационный питатель для подачи исходного материала в зону обнаружения, систему обнаружения обогащаемого минерала, систему управления сепаратором, включающую микропроцессорное устройство, и исполнительное устройство для выделения обогащаемого минерала из исходного материала [2]. Система обнаружения полезного минерала выполнена в виде импульсного источника рентгеновского излучения для возбуждения люминесценции минералов, блока фотоприемных устройств для измерения интенсивности люминесценции и блока обработки сигналов люминесценции минералов согласно заданному критерию разделения и выработки команды на исполнительное устройство. Исполнительное устройство выполнено виде пневмоотсекателя. Гравитационный питатель выполнен в виде загрузочного бункера с выходным отверстием, снабженным поворотным шибером с приводным механизмом. Приводной механизм выполнен в виде пневмоцилиндра и пневмораспределителя с двумя входами (ЗАКРЫТО-ОТКРЫТО), соединенными с соответствующими выходами системы управления сепаратором, выполненной на основе микропроцессорного устройства. Приводной механизм снабжен также двумя сопряженными с осью поворота шибера однобитовыми позиционными датчиками для фиксации положения шибера: один - ЗАКРЫТО, другой - ОТКРЫТО.
Такой сепаратор работает с одной заранее заданной при запуске производительностью. Регулировку производительности в этом сепараторе можно обеспечить только изменяя вручную положение второго датчика относительно положения ЗАКРЫТО, что является его существенным недостатком при использовании на современных обогатительных фабриках, где вся технологическая линия охвачена автоматизированной системой управления технологическим процессом (АСУ ТП). Кроме того, при большом содержании обогащаемого минерала в исходном материале отсутствие автоматического
регулирования в реальном времени производительностью сепаратора приводит к аварийным остановкам его работы.
Предлагаемая полезная модель решает задачу обеспечения возможности автоматического регулирования производительности сепаратора в реальном времени.
Поставленную задачу решает радиометрический сепаратор минералов, гравитационный питатель для подачи исходного материала в зону обнаружения, выполненный в виде загрузочного бункера с выходным отверстием, снабженным поворотным шибером с приводным механизмом, систему обнаружения обогащаемого минерала, систему управления сепаратором, включающую микропроцессорное устройство, и исполнительное устройство для выделения обогащаемого минерала из исходного материала, при этом в гравитационный питатель введен абсолютный шифратор углового положения, ось которого жестко соединена с осью вращения поворотного шибера, выход шифратора подключен ко входу микропроцессорного устройства системы управления сепаратором, в которую дополнительно введен задатчик уставки производительности, выход которого соединен со входом микропроцессорного устройства, а выход микропроцессорного устройства соединен с управляющими входами приводного механизма.
В отличие от известного, в гравитационный питатель предлагаемого сепаратора введен абсолютный шифратор углового положения, ось которого жестко соединена с осью вращения поворотного шибера, выход шифратора подключен ко входу микропроцессорного устройства системы управления сепаратором, в которую дополнительно введен задатчик уставки производительности, выход которого соединен со входом микропроцессорного устройства, а выход микропроцессорного устройства соединен с управляющими входами приводного механизма.
На чертеже представлена структурная схема рентгенолюминесцентного сепаратора минералов в качестве одного из вариантов предлагаемого радиометрического сепаратора.
Представленный на чертеже радиометрический сепаратор минералов содержит гравитационный питатель 1, включающий загрузочный бункер 2, выходное отверстие которого снабжено поворотным шибером 3 с приводным механизмом 4, выполненным в виде пневмоцилиндра 5 с пневмораспределителем 6, систему 7 обнаружения обогащаемого минерала, систему 8 управления сепаратором, абсолютный шифратор 9 углового положения шибера 3, ось 10 которого жестко соединена с осью 11 вращения шибера 3. Выходы системы 7 обнаружения обогащаемого минерала соединены с первыми входами системы 8 управления сепаратором, вторые входы которой соединены с выходами абсолютного шифратора 9 углового положения шибера 3. Выходы системы 8 управления соединены: первый - со входами исполнительного устройства 12 для выделения обогащаемого минерала, второй, третий и четвертый - со входами пневмораспределителя 6. Система 8 управления снабжена задатчиком 13 производительности сепаратора и выполнена на основе микропроцессорного устройства (МП) 14.
Сепаратор минералов, представленный на чертеже, работает следующим образом.
После включения питания сепаратора система 8 управления проверяет готовность систем сепаратора к работе: соблюдение условий радиационной безопасности (закрыты двери сепаратора), включение источника излучения, охлаждающей воды, наличие необходимого давления воздуха в пневмомагистрали и пр. (соответствующие датчики и цепи контроля для упрощения чертежа не показаны). Если необходимые условия для запуска сепаратора в работу соблюдены, система 8 управления выдает со второго выхода сигнал на пневмораспределитель 6. Пневморазпределитель 6 открывает канал сжатого воздуха от пневмомагистрали в левую камеру пневмоцилиндра 5. Под действием давления сжатого воздуха поршень пневмоцилиндра 5 смещается вправо, поворачивая шибер 3 гравитационного питателя 1 вокруг оси 11. Одновременно начинает поворачиваться ось 10 шифратора 9 углового положения шибера 3. МП 14 системы 8 управления переводит заданное значение
производительности в значения кода, сопоставимые со значениями выходного кода шифратора 9, читает показания шифратора 9, которые поступают на вторые входы системы 8 управления, и сравнивает их с уставкой производительности, установленной задатчиком 13. Как только считанное с шифратора 9 значение кода станет равным значению производительности, сигнал со второго выхода системы 8 управления снимается и с ее третьего выхода выдается сигнал «стоп». При этом прекращается подача сжатого воздуха в левую камеру пневмоцилиндра 5 и подается давление на клапан тормоза пневмоцилиндра 5 через пневмораспределитель 6. Шибер 3 фиксируется в положении, заданном кодом производительности от задатчика 13.
После открытия гравитационного питателя 1 исходный материал начинает поступать в зону обнаружения, где под воздействием системы 7 обнаружения возбуждается и регистрируется люминесценция обогащаемого минерала. Источником возбуждения может служить, например, рентгеновская трубка, а устройством регистрации - блок фотоумножителей. Сигналы обнаружения (по числу каналов - фотоумножителей) с выхода системы 7 обнаружения поступают на первые входы системы 8 управления. По этим сигналам микропроцессор 14 формирует сигналы управления исполнительным устройством 12 для отделения обогащаемого минерала от исходного материала. Исполнительное устройство 12 может быть выполнено, например, в виде блока пневмоотсекателей с электромагнитным управлением.
Для закрытия гравитационного питателя 1 снимают сигнал «стоп» с третьего выхода системы 8 управления и подают сигнал управления на ее четвертый выход. Этот сигнал поступает на пневмораспределитель 6, который направляет сжатый воздух из пневмомагистрали в правую камеру пневмоцилиндра 5. Шибер 3 поворачивается вокруг оси 11 и вместе с ним поворачивается ось 10 шифратора 9. Когда считываемое с шифратора 9 значение кода станет равным нулю, сигнал с четвертого выхода системы 8 управления снимается и подается сигнал «стоп» на ее третий выход. Поршень пневмоцилиндра 5 и шибер 3 останавливаются в положении ЗАКРЫТО.
Таким образом, путем изменения угла раскрыва шибера 3 гравитационного питателя 1 обеспечивается автоматическая установка заданной производительности сепаратора.
Установленная задатчиком 13 производительность и соответствующее ей положение шибера 3 питателя 1 являются базовыми. Если вычисляемая МП 14 при работе сепаратора интенсивность потока обнаружений (количество поступающих на первые входы системы 8 управления сигналов от системы 7 обнаружения), превысит заданный порог (значение такого порога определяется вероятностью возможного пропуска обогащаемых минералов), автоматически производится коррекция (уменьшение) производительности. Сигнал «стоп» с третьего выхода системы 8 снимается и подается сигнал на ее четвертый выход. Сжатый воздух от пневмораспределителя 6 начинает поступать в правую камеру пневмоцилиндра 5, вызывая уменьшение угла поворота шибера 3 и уменьшение значения кода шифратора 9. Значение поступающего при этом на вторые входы системы 8 кода сравнивается в МП 14 с кодом уставки от задатчика 13 минус одна градация (разность кодов между градациями выбирается предварительно). При достижении равенства кодов производится остановка шибера 3, как и при закрытии питателя 1. При уменьшении интенсивности потока обнаружений автоматически производится коррекция производительности в сторону ее увеличения. В этом случае значение кода с шифратора 9 сравнивается с кодом уставки от задатчика 13 плюс одна градация и при достижении равенства значений производятся действия, аналогичные действиям при открытии питателя 1.
Предлагаемая полезная модель может быть осуществлена, например, на базе люминесцентных сепараторов, используемых при обогащении в алмазодобывающей промышленности. В частности, на базе сепаратора ЛС-20-05Н [2]. Абсолютный шифратор 9 углового положения шибера 3 может быть выполнен, например, на основе абсолютного поворотного шифратора Е6С2 фирмы Omron [3].
Таким образом, предлагаемый радиометрический сепаратор минералов обеспечивает автоматическое регулирование производительности сепаратора в реальном времени, что позволяет эффективно использовать такой сепаратор в АСУ ТП обогатительных фабрик при изменении содержания обогащаемого минерала в исходном материале. Поскольку, при повышении содержания обогащаемого минерала исключаются аварийные остановки сепаратора за счет снижения его производительности, а при уменьшении содержания обогащаемого минерала увеличивается объем перерабатываемого исходного материала за счет увеличения производительности сепаратора. Источники информации:
1. Устройство для сортировки зерна. JP, №3356922, В2, В 07 С 5/02, 16.12.2002.
2. Рентгенолюминесцентный сепаратор ЛС-20-05Н. Технические условия ТУ 4276-054-00227703-2003.
3. http://www.prosoft.ru. Краткий каталог продукции 9.0. 2003/2004.