ИЗМЕРИТЕЛЬ РАЗУБОЖИВАНИЯ МЕДНО-НИКЕЛЕВОЙ СУЛЬФИДНОЙ РУДЫ В МЕРНОМ ОБЪЕМЕ
METER OF COPPER-NICKEL SULPHIDE ORE DILUTION IN METERING VOLUME

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано на горных предприятиях цветной металлургии для определения величины разубоживания добываемой медно-никелевой сульфидной руды.
В изобретении [1] предложен метод оценки разубоживания, однако он не связан с применением измерительной техники.
В работе [2], взятой за аналог, представлены методы и схемы определения величины потерь и разубоживания при разработке угольных и рудных месторождений в различных горно-геологических условиях. При этом описываемые методы и схемы носят аналитический характер и не описывают применение для определения потерь и разубоживания каких-либо контрольно-измерительных приборов и оборудования.
Задачей предлагаемого технического решения является обеспечение возможности экспресс-анализа величины разубоживания медно-никелевой сульфидной руды в мерном объеме, оперативного определения доли нерудных компонентов в анализируемых пробах с целью последующего использования результатов измерений для снижения потерь качества добываемой руды.
Поставленная задача достигается тем, что разработан и изготовлен измеритель разубоживания медно-никелевой сульфидной руды, использующий импульсный принцип измерения, основанный на возбуждении излучающей катушкой индуктивного датчика пульсирующего магнитного поля, индуцирующего в приемной катушке измерительный сигнал, находящийся в функциональной зависимости от величины разубоживания медно-никелевой сульфидной руды, помещаемой в пространство между излучающей и приемной катушками (мерный объем).
Согласно изобретению к выходу стабилизатора напряжения подключен переменный резистор, подвижный контакт которого подключается к входу генератора, управляемого напряжением, выход которого подключен к тактовому входу AVR микроконтроллера, выход которого подключен к затвору MOSFET-транзистора, в цепь стока которого включена излучающая катушка индуктивного датчика, расположенная концентрично с приемной катушкой, выход которой подключен к усилителю-формирователю, выходной сигнал которого подается на вход прецизионного амплитудного детектора, выход которого подключен к входу масштабного усилителя с возможностью регулировки начала и предела шкалы измерений, выход масштабного усилителя через повторитель напряжения подключен к аналоговому входу AVR микроконтроллера, к которому подключены символьный LCD дисплей и клавиатура.
На фиг.1 приведена структурная схема построения предлагаемого устройства; на фиг.2 - зависимость напряжения на выходе масштабного усилителя от содержания руды в измеряемой пробе.
Устройство состоит из стабилизатора напряжения 1, выход которого подключен к переменному резистору 2, подвижный контакт которого подключен к генератору, управляемому напряжением 3. Генератор является тактовым для микроконтроллера 4, выход которого подключен к затвору полевого транзистора 5, в цепь стока которого включена излучающая катушка 17 индуктивного датчика 6. Выход приемной катушки 18 индуктивного датчика 6 подключен к входу усилителя-формирователя 7, к выходу которого подключен прецизионный амплитудный детектор 8. К выходу амплитудного детектора подключен масштабный усилитель 9, имеющий регуляторы 10 «Диапазон» и 11 «Уст.0». Выход масштабного усилителя подключен через повторитель напряжения 12 к аналоговому входу микроконтроллера 13, имеющего клавиатуру 14 для ввода команд и LCD дисплей 15 для индикации результатов измерений.
Предлагаемое устройство работает следующим образом. При включении напряжения питания на выходе стабилизатора напряжения 1 формируется напряжение +5 В. Переменный резистор 2 путем изменения входного напряжения генератора 3 в диапазоне от 0 до +5 В позволяет регулировать выходную частоту генератора и, следовательно, тактовую рабочую частоту микроконтроллера 4. Микроконтроллер формирует выходное напряжение прямоугольной формы, скважность которого устанавливается программно, а частота устанавливается переменным резистором 2. Полевой MOSFET транзистор 5 представляет собой усилитель импульсов, которые подаются в излучающую катушку индуктивного датчика 6. Приемная катушка индуктивного датчика 6 выполняется концентрично с излучающей катушкой. При этом мерный объем анализируемой горной массы равен
,
1
где D - внутренний диаметр излучающей катушки;
2
D - внешний диаметр приемной катушки;
H - высота индуктивного датчика.
Помещение анализируемой рудной массы в мерный объем приводит к изменению информационного сигнала, снимаемого с приемной катушки датчика.
С приемной катушки информационный сигнал подается на усилитель-формирователь 7, выделяющий и усиливающий его информативную часть. На выходе усилителя-формирователя 7 создается последовательность импульсов напряжения, амплитуда которых зависит от величины разубоживания руды, помещенной в мерный объем рудной массы 16. Импульсный сигнал с выхода усилителя 7 подается на прецизионный амплитудный детектор 8, преобразующий переменное напряжение в напряжение постоянного тока, которое далее поступает на вход масштабного усилителя 9. Масштабный усилитель 9 имеет возможность регулировки предела 10 и начала 11 шкалы измерений переменными резисторами «Диапазон» и «Уст.0» соответственно. С выхода масштабного усилителя 9 усиленное напряжение постоянного тока через повторитель напряжения 12 поступает на вход аналого-цифрового преобразователя микроконтроллера 13. Микроконтроллер преобразует аналоговый сигнал в цифровой, осуществляет прием команд с клавиатуры 14 и вывод результатов измерений на символьный жидкокристаллический LCD дисплей 15.
Зависимость выходного напряжения на выходе масштабного усилителя от содержания руды в измеряемой пробе приведена на фиг.2.
Практическая реализация полезной модели выполнена с применением в качестве стабилизатора напряжения 1 интегрального стабилизатора LM317, микросхемы генератора, управляемого напряжением 3, типа К555ГГ2, микроконтроллера 4 - микросхемы ATtiny2313, импульсного усилителя 5 - MOSFET транзистора типа IRFZ44. Усилитель-формирователь 7 выполнен на операционных усилителях (ОУ) типа КР574УД1 и КР140УД7, амплитудный детектор 8 выполнен на прецизионных ОУ типа ОР37, масштабный усилитель 9 выполнен на ОУ типа КР140УД7 и КР140УД17, повторитель напряжения 12 выполнен на ОУ типа КР140УД17, микроконтроллер 13 применен типа ATmegal6, клавиатура 14 типа 3х4, LCD дисплей 15 применен типа ME 2х16.
Величина разубоживания медно-никелевой сульфидной руды в мерном объеме определяется по содержанию в ней богатой руды (т.н. «чистой руды»). Для этого прибор калибруется в лабораторных условиях, и характеристика зависимости выходного напряжения нормирующего преобразователя от содержания чистой руды в мерном объеме записывается в память контроллера (в виде кусочно-линейной аппроксимации).
Контроллер вычисляет величину разубоживания по известным нам формулам и выводит ее на индикатор. Например, если мы сделали замес чистой руды с пустой породой в процентном соотношении: руда - 90%, пустая порода - 10%, то прибор нам покажет разубоживание 10%, при этом измерив именно содержание чистой руды.
Экспериментально было установлено, что при помещении анализируемой пробы в полость между катушками, наблюдается ослабление сигнала на выходе приемной катушки, что и было взято за основу технической реализации устройства. Т.е. при помещении в мерный объем анализируемой пробы происходит поглощение ею энергии электромагнитного поля, создаваемого излучающей катушкой.
Эксперименты также показали, что пустая порода на свойства поля практически не влияет, что обусловлено выбором рабочей частоты генератора - порядка 2500 Гц. В этом случае измерительный сигнал однозначно определяет содержание чистой руды, а следовательно, разубоживание.
Источники информации
1. CN 1609875, Non-polar price fixing control method for ore dilution, G06F 17/60, Заявка:
CN 20041060510, приоритет: 2004.09.13, Опубликовано: 2005.04.27, Заявитель:
GONG DONGFENG [CN].
2. УДК 622.355.11.002.8, Разоренов Ю.И., Белодедов А.А., Шмаленюк С.А. Определение потерь и разубоживания при разработке месторождений полезных ископаемых // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2009. - №9 - с.47-50.