УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПТО-ЭЛЕКТРОННОЙ СОРТИРОВКИ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ

Предложенное техническое решение относится к техническим средствам разделения сыпучих, зернистых материалов, в частности, для сортировки горнорудных материалов, минералов и может быть использовано, например, для сортирования рудных материалов, содержащих золото, никель, медь, иные элементы и других сыпучих материалов, в частности, кристаллов алмаза с использованием методов и устройств для опто-электронной сортировки сыпучих материалов, в процессах обогащения и предобогащения.
Технический эффект: расширение функциональных возможностей устройства за счет обеспечения сортировки мелких кристаллов, фрагментов, включений, различных по виду и размерам материалов и повышение его производительности, эффективности, надежности, качества, удобства пользования, помехозащищенности.
Использование предложения в действующих промышленных установках, предназначенных для обогащения руд и сортировки добываемого сырья позволяет обеспечить наилучший результат точности и полноты отбора требуемого продукта при значительно меньших затратах и высокоскоростной обработке параметров исходного потока сортируемого материала.
Преимуществами предложения также являются возможность его интеграции в существующие производственные циклы, возможность использования имеющихся в производстве транспортеров и установок, причем комплекты оборудования имеют широкие возможности в настройке, что позволяет "обучаться" в процессе работы. Один и тот же комплекс может быть настроен на переработку различных материалов и различных типоразмеров, в частности, при добыче алмазов, золота, никеля, кальцитов и т.д.
На устройстве реализуются процессы сортировки сырьевых насыпных материалов, прошедших предварительную обработку или регенерацию, которые состоят из отдельных частей, требующих сортировки, при этом классификация подвергаемых сортировке частей осуществляется на основании классификационных параметров, определяемых лабораторным и эмпирическим путем, а отсортированные насыпные материалы выводятся из потока. Указанное устройство имеет приспособление, предназначенное для подачи насыпных материалов, приспособление, служащее для разделения насыпного материала на отдельные сортируемые части, с сенсорным устройством, предназначенным для замера характеристик, имеющих важное значение для классификации сортируемых частей, и для формирования результатов измерений, с вычислительным устройством, служащим для классификации сортируемых частей и для генерирования управляющих сигналов для управления средствами, посредством которых осуществляется отсортировка частей из потока насыпного материала.
Известно конструктивное решение, см. RU №15552, МПК В  07 С 5/342; В 03 В 13/06, дата публикации 2000-10-27, «РЕНТГЕНОЛЮМИНИСЦЕНТНЫЙ СЕПАРАТОР МИНЕРАЛОВ».
Регистрационный номер заявки: 2000117836/20
Дата подачи заявки: 2000.06.29
Дата начала действия патента: 2000.06.29
Имя изобретателя: Казаков Л.В.; Мальков А.В.; Потапов В.М.
Имя патентообладателя: Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Буревестник"
Устройство содержит средства транспортировки исходного материала, средства обнаружения полезных минералов в исходном материале по выбранным разделительным признакам, включающие рентгеновскую трубку, размещенные в масляной среде и снабженные компенсатором расширения масла и системой охлаждения высоковольтный импульсный трансформатор, трансформатор накала и делитель, исполнительный механизм, устройства раздельного сбора полезных минералов и отвального продукта и систему автоматического управления работой сепаратора, отличающийся тем, что рентгеновская трубка, высоковольтный импульсный трансформатор, трансформатор накала, делитель и система охлаждения размещены в едином корпусе, заполненном маслом, причем импульсный трансформатор и трансформатор накала с делителем закреплены на крышке корпуса, рентгеновская трубка закреплена на одном торце корпуса, а на другом его торце закреплен компенсатор расширения масла, система охлаждения выполнена в виде двух змеевиков, один из которых закреплен на крышке корпуса, а другой расположен вокруг рентгеновской трубки и закреплен на боковой стенке корпуса.
Недостатками указанного решения являются:
Ограниченность функциональных возможностей устройства, невозможность сортировки различных по виду и размерам материалов за счет оперативной перенастройки, недостаточные производительность, эффективность, надежность, качество выполнения сортировки, удобство пользования, помехозащищенность, опасность излучений, высокая энергоемкость.
Подобное техническое решение: способ и устройство для его осуществления также известны из Европейского Патента ЕР 0562506 А2,
Дата публикации: 1993-09-29
Изобретатель: STELTE NORBERT DR (DE)
Заявитель: BODENSEEWERK GERAETETECH (DE)
МПК - В 07 С 5/34; В 07 С 5/342
Номер заявки: ЕР 19930104640 19930322
Номера приоритетных документов: DE 19924210157 19920327
Это устройство имеет оптическую сенсорную головку, которая соединена с устройством освещения белым светом. Сигналы, получаемые сенсорной головкой при прохождении мимо нее отдельных осколков стекла, подаются в вычислительно-управляющее блок, который приводит в действие сопло, через которое подается сжатый воздух. Струя воздуха, выходящего под давлением из этого сопла, может вывести из потока осколок стекла, имеющий дефект. Недостаток этого известного устройства состоит в том, что сортируемое стекло должно разъединяться, и распознавание отбракованного стекла можно выполнять лишь с приблизительной точностью. Поэтому сортировка происходит медленно и без достаточной точности.
Также недостатками указанного решения являются:
Ограниченность функциональных возможностей устройства, невозможность сортировки различных по виду и размерам материалов за счет оперативной
перенастройки, недостаточные: производительность, эффективность, надежность, качество выполнения сортировки, удобство пользования, помехозащищенность.
Задача предложенного решения состоит в том, чтобы усовершенствовать известное упомянутое, ЕР 0562506 А2 (прототип), решение таким образом, чтобы сортировка потока, состоящего из гранулированного насыпного материала, происходила с существенно большей пропускной способностью и показывала лучшие результаты в части качества процесса сортировки, чтобы при этом обеспечивалось расширение функциональных возможностей устройства за счет обеспечения сортировки мелких кристаллов, различных по виду и размерам материалов повышение его эффективности, надежности, качества, удобства пользования, помехозащищенности, при оптимальной энергоемкости и экологической безопасности.
Решение указанной технической задачи обеспечивается использованием приведенной ниже совокупности существенных признаков.
Устройство для опто-электронной сортировки сыпучих материалов с приспособлением подачи, предназначенным для подачи сыпучих материалов, с разделительным приспособлением, служащим для разделения сыпучего материала на отдельные сортируемые части (10), (11), с сенсорным приспособлением (3), предназначенным для замера характеристик, имеющих важное значение для классификации сортируемых частей и для формирования результатов измерений, с вычислительным устройством, служащим для классификации сортируемых частей и для генерирования управляющих сигналов для управления средствами, посредством которых осуществляется отсортировка частей из потока сыпучего материала, с приспособлением кондиционирования (4), размещенным перед разделительным приспособлением (2), причем сенсорное приспособление (3) состоит, по меньшей мере, из одной строчной и/или матричной камеры (5), с которой взаимодействует, по меньшей мере, один источник (6) излучения, проходящего в направлении камеры и который через интерфейс (7) камеры соединен с электронным устройством (8) обработки результатов измерений, имеющим, по меньшей мере, один микрокомпьютер, и которое соединено с разъединителем (9), осуществляющим вывод отдельных объектов (10) из потока (11) сыпучего материала, и с органом (12) управления, причем разъединитель (9) состоит из комплекта (21) клапанов (22), или из комплекта заслонок, управляющих соответствующими соплами для подачи газовой среды и соответствующих строчной матрице строчной и/или матричной камеры (5), через которые осуществляется подача сжатой газовой среды и которые соединены с блоком управления (25),
причем
разъединитель (9) выполнен в виде блочной конструкции, содержащей один ряд или более рядов сопел для подачи газовой среды и соответствующих комплектов клапанов (22), или заслонок с индивидуальными приводами с расположением сопел для подачи газовой среды в количестве от 50 до 1200 сопел на каждые 600 мм. длины блока, разъединитель (9) снабжен фильтром очистки подаваемой к соплам газовой среды от механических примесей и влаги, система подачи газовой среды через сопла на поток сыпучего материала снабжена средствами контроля параметров соответствующей подаваемой газовой струи и средствами самоочистки сопел, индивидуальные приводы управляющих электронных или пьезоэлектронных клапанов выполнены в виде средств подачи постоянных колебательных движений, средств подачи управляющих импульсов, средств подачи импульсов очистки сопел, сопла выполнены диаметром от 0,2 до 30
мм.
при этом,
- разъединитель (9) установлен с возможностью регулировки расстояния от выходных отверстий сопел до траектории движения потока сыпучего материала;
- устройство дополнительно снабжено разъединителем (72), размещенным с противоположной стороны проходящего потока сыпучего материала.
- разъединитель снабжен фильтром очистки подаваемой к соплам газовой среды от механических примесей и влаги;
- система подачи газовой среды через сопла на поток сыпучего материала снабжена средствами контроля параметров соответствующей подаваемой газовой струи и средствами самоочистки сопел;
- комплект (21) клапанов (22), или комплект заслонок разъединителя (9) выполнен в два параллельных ряда с шахматным расположением клапанов (22), или заслонок;
- комплект (21) магнитных клапанов (22), или комплект заслонок разъединителя снабжен средством периодической очистки воздухопроводящих каналов;
- комплект (21) клапанов (22), или комплект заслонок разъединителя (9) выполнен в виде магнитных и/или электронных и/или пьезоэлектронных клапанов или заслонок;
- оно дополнительно снабжено средством для регулировки и/или установки диапазона световых и/или цветовых и/или поляризационных компонентов (не показано);
- источник излучения включает сменные элементы, излучающие белый поляризованный или неполяризованный свет;
- источник излучения включает сменные элементы, излучающие в красной, и/или зеленой, и/или синей областях спектра поляризованный или неполяризованный свет;
- источник (6) излучения снабжен средствами периодической очистки прозрачной поверхности;
- оно дополнительно снабжено узлом для создания противосвета (52 /48/);
- оно дополнительно снабжено узлом для создания пассивного фона (52 /48/);
- дополнительно снабжено установленным перед строчной и/или матричной камерой, оптическим поляризованным или не поляризованным фильтром (73);
- на пути прохождения света от источника (6) или (47, 48) в направлении к строчной и/или матричной камере (5) сформировано световое окно (36);
- строчная и/или матричная камера (5) сенсорного устройства (3) снабжена светонепроницаемым защитным кожухом (37), соединенным с полостью светового окна;
- полость защитного кожуха (37) снабжена средством пылеудаления (38);
- строчная и/или матричная камеры снабжены, установленным на пути прохождения световых лучей к объективу от светового окна, по меньшей мере, одним, зеркальным элементом (39);
- приспособление подачи выполнено в виде установленного на рамной конструкции, привода вибрационного типа;
- приспособление подачи выполнено в виде установленного на рамной конструкции, привода (31) ленточного типа;
- привод (31) ленточного типа выполнен в виде приводного (28) и опорного (29) роликов и размещенной на них транспортерной ленты (30), приспособление подачи дополнительно снабжено опорной направляющей (32) для верхней ветви транспортерной ленты, привод приспособления подачи дополнительно снабжен стабилизатором частоты вращения, приспособление подачи дополнительно
снабжено подающим лотком (46), имеющим установленный наклонно под углом (f) от 100 до 135 градусов к плоскости транспортерной ленты от направления ее подачи, прямолинейный участок (34), переходящий в примыкающий к нему криволинейный участок (35), нижняя часть которого направлена тангенциально к плоскости ленты транспортера;
- опорная направляющая для верхней ветви транспортерной ленты установлена на расстоянии (h) 100-300 мм. от кромки нижней части криволинейного участка подающего лотка и на расстоянии (r) 10-50 мм. от линии касания ленты транспортера к опорному ролику (29), установленному со стороны размещения разделительного приспособления;
- оно снабжено боковыми ограждениями (49) транспортерной ленты;
- транспортерная лента выполнена из гибкого материала с минимизированным коэффициентом растяжения;
- оно дополнительно снабжено промежуточным роликом (65);
- параметры угла между подающим лотком (46) и плоскостью транспортерной ленты (30) от направления ее подачи, выбраны в пределах от 100 до 135 градусов;
- боковые ограждения (49) транспортерной ленты снабжены резиноподобными дополнительными ограждениями (66), размещенными между транспортерной лентой и боковыми ограждениями;
- боковые ограждения (49) транспортерной ленты установлены с возможностью фиксируемого изменения расстояния (g) между ними;
- рабочая поверхность приводного (28) ролика снабжена резиноподобным покрытием (68) с повышенным коэффициентом сцепления (трения), причем резиноподобное покрытие рабочей поверхности приводного (28) ролика выполнено рифленым;
- опорная направляющая для верхней ветви транспортерной ленты выполнена лоткообразной в поперечном сечении;
- оно снабжено шибером (67), установленным с регулируемым зазором (z) в подготовительном модуле (33);
- оно снабжено отбойным щитком (71), установленным на продолжении стенки ванны (емкости) 27;
- оно снабжено, средствами мойки, сушки, исходного материала и средствами удаления загрязнений и воды;
- оно снабжено средствами сбора и удаления пыли, размещенными в области кондиционирования, подачи на разделение и разделения потока сыпучего материала;
- оно снабжено блочным защитным кожухом (50), охватывающим разделительное приспособление, сенсорное устройство, источник излучения, светонепроницаемый защитный кожух;
- оно снабжено общей защитной оболочкой (41), охватывающей все составляющие элементы устройства и выполненной в виде контейнера-моноблока, имеющего закрывающиеся технологические проемы: для обслуживания и ремонта (40), для подачи исходного материала (42), для удаления отсортированных фракций (43, 44), для пылеудаления и вентиляции (45), для энергоснабжения и обмена информацией (не показан).
В соответствии с предложением, решение настоящей задачи осуществляется посредством отличительных признаков основного пункта 1 формулы во взаимосвязи с ограничительной частью и между собой. Предпочтительные формы выполнения предложенного решения описываются в
зависимых пунктах формулы.
Согласно предложению сортировка сырьевых насыпных материалов, прошедших предварительную обработку или регенерацию, как, например, гранулированных полимерных продуктов, основана на оптоэлектронной системе распознавания. Эта система делает анализ объектов и дает им оценку, после чего результаты передаются в электронную систему управления. А эта электронная система управления осуществляет управление отдельными компонентами выполненного в виде модулей разделительного приспособления, имеющее целью вывести из общего потока насыпного материала отдельные объекты. Поток насыпного материала подается к устройству с помощью подающего устройства и загружается в разделительное устройство. От этого разделительного устройства поток насыпного материала перемещается в направлении разъединителя, при этом объекты насыпного продукта могут перемещаться по лоткам, канавкам, по дорожкам или хаотично. В зависимости от структуры потока насыпного материала он подается в виде свободного падения через цилиндр или по наклонному лотку. Как только наступает состояние свободного падения, поток насыпного материала начинает сканироваться с помощью строчной и/или матричной камеры. Электронное устройство обработки данных оценивает каждый объект во всем потоке насыпного материала, который затем, при необходимости, с помощью разделительного устройства удаляется из этого потока. Вследствие этого возможно разделение объектов потока насыпного материала на отработанный материал хорошего качества и отработанный материал плохого качества. Электронное устройство обработки данных может быть конструктивно выполнено на базе микрокомпьютера и/или систем DSP, RISC, CISC и создает возможность для проведения иерархической и/или параллельной обработки данных. Оценка параметров отдельных объектов из общего потока насыпного материала происходит посредством сбора и предварительной обработки информации, получаемой от яркости поверхности материала через ее отражательную способность, пропускную способность, коэффициент преломления по различным участкам светового диапазона, люминесценции и влиянию на поляризационные характеристики светового сигнала. Система организации освещения объектов (свет, противосвет, пассивный фон, диапазон, цвет и поляризация всех световых компонентов) подбирается лабораторным путем. Смена общей формулы освещения может осуществляться очень оперативно и не требует переоборудования установки. У прозрачных материалов можно при этом обнаружить вкрапления. Можно получить информацию о форме объектов, их размере и симметрии.
С помощью сенсорного устройства CCD строчной и/или матричной камеры может производиться также и единичная оценка в пикселях, в результате чего улучшается распознавание цветного рисунка объектов из потока насыпного материала. Распознавание цветов может производиться в черном и белом поле или в 256 цветовых ступенях при использовании системы цветной (RGB) камеры. С помощью черно-белой камеры за счет использования фильтров могут распознаваться полунатуральные цвета. Применение цветной системы камеры позволяет распознавать натуральные цвета. Имеется также возможность увеличить пропускную способность потока насыпного материала за счет того, что в ряд устанавливают несколько уровней наблюдения. Устройство по предложению дает возможность оценивать объекты, имеющие диаметр более 1 мм и до 500 мм.
Ниже предложение более подробно поясняется на основе примеров выполнения устройства, схематично представленных на чертежах. Они показывают:
На фиг.1, 2, 3, 4 - имеющиеся тенденции, в частности, выбранных аналогов.
Фигура 1 - принципиальную конструкцию устройства в перспективном изображении.
Фигура 2 - устройство согласно фигуре 1 в схематичном виде сбоку.
Фигура 3 - систему обработки данных, являющуюся составной частью устройства, в схематичном виде сбоку.
Фигура 4 - другую форму конструктивного исполнения системы обработки данных в схематичном изображении.
Фигура 5 - устройство, согласно фигуре 1 в схематичном виде сбоку.
Фигура 6 - сечение А-А на фигуре 5.
Фигура 6 (а) - сечение А-А на фигуре 5 (штриховка условно не показана) с боковыми ограждениями и резиноподобными дополнительными ограждениями.
Фигура 7 - помодульная схема установки в перспективном изображении.
Фигура 8 - схематичный разрез установки в действии, помодульно.
Фигура 9 - фотография действующего образца установки типа. 3, 4 (см. табл.).
Фигура 10 - фотография действующего образца установки типа 1, 2 (см. табл.).
Фигура 11 - устройство, согласно фигуре 5 в упрощенном схематичном виде сбоку и возможной конструкцией привода транспортерной ленты.
На фиг.1-8, 11 позициями, в частности, обозначены:
Отдельные сортируемые части/объекты (10), (11), сенсорное приспособление (3), приспособление кондиционирования (4), разделительное приспособление (2), по меньшей мере, одна строчная и/или матричная камера (5), по меньшей мере, один источник (6) излучения, интерфейс (7) камеры, электронное устройство (8) обработки результатов измерений, разъединитель (9), осуществляющий вывод отдельных объектов (10) из потока (11) сыпучего материала, орган (12) управления, блок (21) магнитных клапанов (22),
или комплект заслонок, соответствующих строчной матрице строчной и/или матричной камеры (5), через которые осуществляется подача сжатого воздуха и которые соединены с блоком управления (25), привод (31), приводной (28) и опорный (29) ролики,
транспортерная лента (30), опорная направляющая (32) для верхней ветви транспортерной ленты, привод (31) приспособления подачи дополнительно снабжен стабилизатором частоты вращения (не показан), подающий лоток (46), имеет установленный наклонно под углом (f) от 100 до 135 градусов к плоскости транспортерной ленты от направления ее подачи, прямолинейный
участок (34), переходящий в примыкающий к нему криволинейный участок (35), нижняя часть которого направлена тангенциально к плоскости ленты транспортера, источники света (6) или (47, 48), световое окно (36), светонепроницаемый защитный кожух (37), средство пылеудаления (38), по меньшей мере, один зеркальный элемент (39), боковые ограждения (49) транспортерной ленты,
блочный защитный кожух (50), охватывающий разделительное приспособление, сенсорное устройство, источник излучения, светонепроницаемый защитный кожух,
общая защитная оболочка (41), охватывающая все составляющие элементы устройства и выполненная в виде контейнера-моноблока, имеющего закрывающиеся технологические проемы: для обслуживания и ремонта (40), для подачи исходного материала (42), для удаления отсортированных фракций (43, 44), для пылеудаления и вентиляции (45), для энергоснабжения и обмена информацией (не показан).
Параметры угла между подающим лотком (46) и плоскостью транспортерной ленты (30) от направления ее подачи, выбирают в пределах от 100 до 135 градусов;
узел для создания противосвета (52 /48/); узел для создания пассивного фона (52 /48/).
Обозначения (позиции) на фотографии действующего образца, фиг.10. 58 - Конвейер, Сортирующий модуль:  59 - Электронный блок управления, 60 - Блок управления инжекторами, 61 - Блок выделения, 62 - Блок питания, 63 - Подача сжатого воздуха, 64 - Система поддержания рабочей температуры.
Возможные типоразмеры установок для примеров конкретного выполнения представлены в таблицах 1-4.
Кроме того, представленное на фигуре 1 устройство 1 имеет устройство 4 кондиционирования, в котором кондиционируется насыпной материал, доставленный устройством подачи. На выходе устройства 4 кондиционирования предусмотрено разделяющее устройство 2, которое служит для дозирования объектов 10 потока 11 насыпного материала посредством их разделения. На выходе разделяющего устройства 2 объекты 10 потока 11 насыпного материала, находящиеся в состоянии свободного падения, проходят мимо сенсорного устройства 3. Оно состоит из двух источников 6 света или системы подсветки 56, излучающих равномерно рассеянный свет, который высвечивает объекты 10 потока 11 насыпного материала, находящиеся в зоне распознавания строчной и/или матричной камеры 5. Строчная и/или матричная камера 5 (или несколько камер 57) соединена с установленным в распределительном шкафу 25 электронным устройством 8 обработки результатов измерения, которое осуществляет управление разъединителем 9. Разъединитель 9 состоит из блока 21 установленных параллельно друг другу в горизонтальном направлении магнитных клапанов 22, через которые подается сжатый воздух.
Соответствующий срабатывающий магнитный клапан или группа клапанов 22 создает струю сжатого воздуха, которая выводит из потока 11 насыпного материала отсортированный объект 10 и сбрасывает его в схематично представленную ванну 26 для отработанного материала, например, условно плохого качества 26;
материал, условно хорошего качества 27 по заданной траектории попадает в ванну (емкость) 27. Критерии «условно хороший и условно плохой» задаются
предварительными настройками. К распределительному шкафу 25 подключен монитор 23, на котором может появляться обработанная электронным устройством 8 информация по параметрам цвета.
Фигура 3 схематично показывает оптоэлектронную систему обработки данных,
являющуюся составной частью устройства 1. В представленном примере устройство 1 имеет две расположенные друг над другом строчные и/или матричные камеры 5, которые образуют две плоскости 24 наблюдения. За счет этого может быть увеличена пропускная способность насыпного материала. Строчные и/или матричные камеры 5 соединены соответствующим образом с интерфейсом 7 камеры. Эти интерфейсы 7 камеры подключены к электронному устройству 8 обработки результатов измерения, которое соединено с цветным монитором 23 и с системной шиной 13, осуществляющей передачу информации. К системной шине 13, служащей для передачи информации, подключен коммуникационный процессор 14, который связан с органом 12 управления. Системная шина 13 через элемент 15 шины соединена далее с шиной 16 Е/А (вход/выход), к которой подключен блок 17 управления разъединителем 9. Интерфейс 18 профи-шины, который соединен с системной шиной 13 для передачи информации, служит для привязки устройства 1 к управляющей системе.
В устройстве 1 согласно фигуре 4 не предусмотрен интерфейс 18 профи-шины.
Вместо него с коммуникационным процессором 14 связан интерфейс 19 шины поля, к которому подсоединена шина 20 поля. Шина 20 поля может быть также соединена с управляющей системой.
При реализации устройства, согласно фигуре 5, где используется падение частей насыпного материала по заданной траектории за счет строго стабилизированной скорости движения ленты конвейера, процессы считывания, обработки данных, выдачи управляющих команд на разделение, аналогичны процессам, происходящим при свободном падении частей насыпного материала, однако при этом может для необходимых случаев варьироваться и устанавливаться заданная скорость перемещения частей насыпного материала и, соответственно, могут расширяться функциональные возможности установки.
Также позициями обозначены:
33 - подготовительный модуль,
51 - отвод удаляемой пыли; 52 /48/ - активный или нейтральный (пассивный фон) экран или противоосвещение («противосвет»); 53 - ресивер (источник сжатого воздуха постоянного давления); 54 - боковые стенки опорной направляющей 32 для верхней ветви транспортерной ленты; 55 - регулятор натяжения транспортерной ленты.
Основные направления применения предложения.
Установки могут успешно эксплуатироваться на следующих направлениях:
промышленная добыча алмазов
добыча никеля
добыча кальцитов высокой белизны
добыча драгоценных и полудрагоценных камней
обогащение рудных концентратов, полезная составляющая которых имеет
отличительные оптические признаки
производство монокристаллов для электронной промышленности
сортировка вторичного стекла
сортировка вторичного
металла сортировка фруктов и овощей
сортировка объектов, имеющих отличительные признаки симметрии или размера
Внедрение установок позволит существенно повысить эффективность использования, например, месторождений. Это хорошо видно на примере добычи алмазов - внедрение технологических комплексов позволяет извлечь 99,98% содержащихся в исходном материале алмазов всех типов - как ювелирных, так и технических. Кроме того, существенно снижается себестоимость конечного продукта за счет повышения эффективности загрузки производственного процесса путем значительного сокращения количества сопутствующих пород в исходном потоке, а также исключения из производственного цикла дорогостоящей и медленной химической обработки DMS.
Аналогичные результаты показывает внедрение предложения при добыче золота, никеля, меди, полудрагоценных камней.
Другим примером возможного высокоэффективного внедрения установок является добыча кальцитов. Как известно, для производства бумаги высшего качества используется минерал с белизной не менее 99,6%. Внедрение предложения позволяет выделить из общего потока именно такой продукт, причем, скорость обработки будет составлять около 300 тонн в час, а содержание "плохого" продукта в "хорошем" будет менее 0,8%. Такой продукт полностью соответствует международному стандарту и позволяет продавать его на мировом рынке.
Весьма перспективным видится использование установок для повторной переработки отходов основного производства. При минимуме затрат могут быть достигнуты весьма высокие показатели, особенно в тех областях, где на основном производстве добывается только один, наиболее нужный компонент, а сопутствующие остаются в отвалах. Однако и повторная обработка отвалов на предмет добычи основного продукта дает хорошие результаты за счет высокой эффективности установок.
Преимущества сортировки на предложенной установке являются комплексными и уникальными в настоящее время в сравнении с известными.
На установках обеспечиваются:
значительно более высокая точность отбора;
скорость сортировки на различных этапах быстрее известных в 6-8 раз;
существенное сокращение операционных и накладных расходов;
полное отсутствие опасности для персонала и окружающей среды;
возможность использования одной и той же установки для обработки различных исходных потоков (перенастройка в течение получаса по заранее заданным объектам и в течение суток - по принципиально новым объектам);
простота в обслуживании, долговечность узлов, ремонтопригодность.
Преимуществом также является возможность интеграции в существующие производственные циклы, возможность использования имеющихся в производстве транспортеров и установок других производителей.
Оборудование имеет широкие возможности по настройке параметров, и может "обучаться" в процессе работы. Один и тот же комплекс может быть настроен на переработку различных видов сырья.
Имеется возможность реализации в виде мобильного сортировочного комплекса, размещенного в стандартных 20/40-футовых контейнерах.
Пример построения производственных циклов на базе установок для добычи алмазов.
Первичное размельчение и просеивание - применяются мобильные установки, размещенные непосредственно на руднике. В случае добычи алмазов приемлемая размерность 150 мм. При первичном просеивании руда диаметром более 150 мм направляется на повторное дробление, а менее 50 мм - на сортировку.
Первичная оптическая сортировка На этом этапе руда с частицами диаметром от 50 до 150 мм разделяется на кимберлит и сопутствующую породу. Этот процесс существенно сокращает объем транспортируемой с рудника до фабрики руды. В тоже время существенно повышается эффективность всей дальнейшей технологической цепочки за счет высокой степени обогащенности исходного материала.
Повторное размельчение и просеивание проходит на фабрике. Оно обеспечивает размерность менее 32 мм. Дополнительно материал делится на 5 различных по размерности категорий. Частицы с размером более 32 мм направляются на повторное размельчение, а остальной поток разделяется на четыре категории: 1-4 мм, 4-8 мм, 8-16 мм. и 16-32 мм.
Вторичная оптическая сортировка Каждая из четырех размерностей повторно сортируется установками. Эта сортировка приводит к окончательному отделению сопутствующих пород и позволяет все дальнейшие технологические процессы вести на чистом  кимберлите.
Разделение по плотности (DMS) и окончательное размельчение DMS осуществляется с использованием ферросиликона на двух размерностях породы. Количество расходуемого при сепарации ферросиликона зависит от количества сопутствующих пород в материале. При использовании оптической сортировки существенно сокращается количество сопутствующих пород и отходов, что позволяет с максимальной эффективностью расходовать ферросиликон. После DMS ферросиликон очищается для повторного использования. Этот процесс также становится более эффективным, так как содержание отходов существенно сокращается за счет первичной и вторичной оптической сортировки. После сушки материал размельчается до среднего размера 8 мм.
Окончательное просеивание Применяется для разделения общего потока на два - с частицами более 8 мм и менее 8 мм.
Один из наиболее важных процессов в технологии добычи алмазов - окончательный отбор. При этом происходит выделение из кимберлита и разделение различных видов сырых алмазов. Установки обеспечивают высокую точность и скорость отбора. Один сортировщик используется для породы с диаметром более 8 мм, другой - менее 8 мм. Оптические сортировщики способны обнаружить существенно большее количество алмазов, чем, например рентгеновские сортировщики. При этом обнаруживаются все виды алмазов - ювелирные и технические. Помимо этого отбор происходит намного быстрее.
На первом этапе сортировочный модуль отделяет кимберлит от сопутствующих
пород. Этот этап сортировки производится непосредственно на руднике и позволяет существенно разгрузить все последующие этапы обработки, а также снизить транспортные расходы. Учитывая то, что средний диаметр частиц входного потока составляет порядка 300 мм, установка работает с производительностью до 350 тонн руды в час.
На втором этапе после размельчения средний размер частиц составляет около 30 мм. При такой размерности входного потока установка обеспечивает производительность до 60 тонн в час. Существенной особенностью второго этапа обработки является возможность отказа от химических методов отделения кимберлита от сопутствующих пород (DМS). Сортировщик позволяет с высокой скоростью и точностью отобрать необходимую часть породы. При этом достигается более высокая производительность всего цикла и экономия достаточно дорогостоящих химикатов. Таким образом, значительно уменьшается себестоимость конечного продукта. Не следует забывать и о том, что производство становится экологически чистым.
На третьем этапе после повторного размельчения средний размер частиц составляет около 4 мм. Входной поток представляет собой смесь кимберлита и алмазов. Сортировщик с вероятностью выше 99% выделяет из этого потока все типы алмазов, что невозможно, например, при традиционном рентгеновском методе сортировки.
В алмазодобывающей отрасли России себестоимость добываемых алмазов высока из-за того, что практически все месторождения расположены в необжитых приполярных районах с суровым климатом. Горно-геологические условия их отработки - самые сложные в мире. Кроме того, отрасль вынуждена поддерживать громоздкую и дорогую инфраструктуру. Значительная часть оставшихся разведанных запасов находится на глубоких горизонтах давно эксплуатирующихся трубок Удачная, Мир, Интернациональная, Айхал. Увеличение глубины отработки месторождений и переход на подземный способ эксплуатации приведет к снижению производительности рудников и повышению себестоимости алмазов. А вновь вводимые в эксплуатацию коренные месторождения алмазов не смогут в полной мере компенсировать убывающие объемы добычи алмазов на старых месторождениях, поскольку имеют худшие качественные параметры запасов.
Все вышесказанное говорит о том, что внедрение предложения позволит повысить эффективность алмазодобывающей промышленности при сравнительно невысоких капиталовложениях. По опыту крупнейших мировых алмазодобывающих компаний окупаемость оборудования составляет около одного года.
Техническое описание действующего образца, фото на фиг.10.
Разработанная установка обеспечивает предобогащение руд, содержащих металлы, промышленные минералы и другие полезные компоненты по принципу их отбора по цветовым, люминесцентным, размерным характеристикам, а также показателям симметрии.
Установка состоит из:
Подающего конвейера (58)
Электронного блока управления (59)
Блока управления инжекторами (60)
Блока выделения (61)
Блока питания с соответствующими системами защиты и управления (62)
Необходимой подачи сжатого воздуха для системы выделения (63)
Системы поддержания рабочей температуры в электронном блоке управления (64)
Электронный блок управления (59) состоит из высокоскоростной сканирующей камеры и компьютера.
В состав блока выделения (61) входит система подсветки на базе светодиодов красного, зеленого и синего цветов. Электронный блок управления (59) на базе полученных данных осуществляет принятие решения о необходимости выделения частицы из общего потока.
В состав блока управления инжекторами (60) входят все необходимые электронные компоненты и собственно инжекторный блок из 192 сопел снабженных высокоскоростными клапанами. Небольшой воздушный накопитель установлен в блоке выделения (61) для очистки системы подсветки. Вся конструкция собрана из нержавеющей стали со съемными крышками блоков (за исключением блока (58) (59) (60) (61)
Размеры действующего образца приведены в таблице 4.
Для последующего соотнесения признаков формулы с описанием и графическими материалами ниже представлен текст последующей формулы с уточняющими позициями и обозначениями, которые в последующей формуле не приводятся.
Предполагаемая Формула полезной модели(с позициями чертежей)
1. Устройство для опто-электронной сортировки сыпучих материалов с приспособлением подачи, предназначенным для подачи сыпучих материалов, с разделительным приспособлением, служащим для разделения сыпучего материала на отдельные сортируемые части (10), (11), с сенсорным приспособлением (3), предназначенным для замера характеристик, имеющих важное значение для классификации сортируемых частей и для формирования результатов измерений, с вычислительным устройством, служащим для классификации сортируемых частей и для генерирования управляющих сигналов для управления средствами, посредством которых осуществляется отсортировка частей из потока сыпучего материала, с приспособлением кондиционирования (4), размещенным перед разделительным приспособлением (2), причем сенсорное приспособление (3) состоит, по меньшей мере, из одной строчной и/или матричной камеры (5), с которой взаимодействует, по меньшей мере, один источник (6) излучения, проходящего в направлении камеры и который через интерфейс (7) камеры соединен с электронным устройством (8) обработки результатов измерений, имеющим, по меньшей мере, один микрокомпьютер, и которое соединено с разъединителем (9), осуществляющим вывод отдельных объектов (10) из потока (11) сыпучего материала, и с органом (12) управления, причем разъединитель (9) состоит из комплекта (21) клапанов (22), или из комплекта заслонок, управляющих соответствующими соплами для подачи газовой среды и соответствующих строчной матрице строчной и/или матричной камеры (5), через которые осуществляется подача сжатой газовой среды и которые соединены с блоком управления (25),
отличающееся тем, что
разъединитель (9) выполнен в виде блочной конструкции, содержащей один ряд или более рядов сопел для подачи газовой среды и соответствующих комплектов клапанов (22), или заслонок с индивидуальными приводами с расположением
сопел для подачи газовой среды в количестве от 50 до 1200 сопел на каждые 600 мм. длины блока, разъединитель (9) снабжен фильтром очистки подаваемой к соплам газовой среды от механических примесей и влаги, система подачи газовой среды через сопла на поток сыпучего материала снабжена средствами контроля параметров соответствующей подаваемой газовой струи и средствами самоочистки сопел, индивидуальные приводы управляющих электронных или пьезоэлектронных клапанов выполнены в виде средств подачи постоянных колебательных движений, средств подачи управляющих импульсов, средств подачи импульсов очистки сопел, сопла выполнены диаметром от 0,2 до 30 мм.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что
разъединитель (9) установлен с возможностью регулировки расстояния от выходных отверстий сопел до траектории движения потока сыпучего материала.
3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что
устройство дополнительно снабжено разъединителем (72), размещенным с противоположной стороны проходящего потока сыпучего материала.
4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что
разъединитель снабжен фильтром очистки подаваемой к соплам газовой среды от механических примесей и влаги.
5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что
система подачи газовой среды через сопла на поток сыпучего материала снабжена средствами контроля параметров соответствующей подаваемой газовой струи и средствами самоочистки сопел.
6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что комплект (21) клапанов (22), или комплект заслонок разъединителя (9) выполнен в два параллельных ряда с шахматным расположением клапанов (22), или заслонок.
7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что
комплект (21) магнитных клапанов (22), или комплект заслонок разъединителя снабжен средством периодической очистки воздухопроводящих каналов.
8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что комплект (21) клапанов (22), или комплект заслонок разъединителя (9) выполнен в виде магнитных и/или электронных и/или пьезоэлектронных клапанов или заслонок.
9. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено средством для регулировки и/или установки диапазона световых и/или цветовых и/или поляризационных компонентов (не показано).
10. Устройство по п.1, отличающееся тем, что
источник излучения
включает сменные элементы, излучающие белый поляризованный или неполяризованный свет.
11. Устройство по п.1, отличающееся тем, что
источник излучения
включает сменные элементы, излучающие в красной, и/или зеленой, и/или синей областях спектра поляризованный или неполяризованный свет.
12. Устройство по п.1, отличающееся тем, что
источник (6) излучения снабжен средствами периодической очистки прозрачной поверхности.
13. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено узлом для создания противосвета (52 /48/);
14. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено узлом для создания пассивного фона (52 /48/);
15. Устройство по п.1, отличающееся тем, что
дополнительно снабжено установленным перед строчной и/или матричной камерой, оптическим поляризованным или неполяризованным фильтром (73).
16. Устройство по п.1, отличающееся тем, что
на пути прохождения света от источника (6) или (47, 48) в направлении к строчной и/или матричной камере (5) сформировано световое окно (36).
17. Устройство по п.1, отличающееся тем, что строчная и/или матричная камера (5) сенсорного устройства (3) снабжена светонепроницаемым защитным кожухом (37), соединенным с полостью светового окна.
18. Устройство по п.1, отличающееся тем, что полость защитного кожуха (37) снабжена средством пылеудаления (38),
19. Устройство по п.1, отличающееся тем, что строчная и/или матричная камеры снабжены, установленным на пути прохождения световых лучей к объективу от светового окна, по меньшей мере, одним, зеркальным элементом (39).
20. Устройство по п.1, отличающееся тем, что приспособление подачи выполнено в виде установленного на рамной конструкции, привода вибрационного типа.
21. Устройство по п.1, отличающееся тем, что
приспособление подачи выполнено в виде установленного на рамной конструкции, привода (31) ленточного типа.
22. Устройство по п.21, отличающееся тем, что
привод (31) ленточного типа выполнен в виде приводного (28) и опорного (29) роликов и размещенной на них транспортерной ленты (30), приспособление подачи дополнительно снабжено опорной направляющей (32) для верхней ветви транспортерной ленты, привод приспособления подачи дополнительно снабжен стабилизатором частоты вращения, приспособление подачи дополнительно снабжено подающим лотком (46), имеющим установленный наклонно под углом (f) от 100 до 135 градусов к плоскости транспортерной ленты от направления ее подачи, прямолинейный участок (34), переходящий в примыкающий к нему криволинейный участок (35), нижняя часть которого направлена тангенциально к плоскости ленты транспортера,
23. Устройство по п.21, отличающееся тем, что
опорная направляющая для верхней ветви транспортерной ленты установлена на расстоянии (h) 100-300 мм. от кромки нижней части криволинейного участка подающего лотка и на расстоянии (r) 10-50 мм. от линии касания ленты транспортера к опорному ролику (29), установленному со стороны размещения разделительного приспособления.
24. Устройство по п.21, отличающееся тем, что оно
снабжено боковыми ограждениями (49) транспортерной ленты.
25. Устройство по п.21, отличающееся тем, что транспортерная лента выполнена из гибкого материала с минимизированным коэффициентом растяжения.
26. Устройство по п.21, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено промежуточным роликом (65).
27. Устройство по п.21, отличающееся тем, что параметры угла между подающим лотком (46) и плоскостью транспортерной ленты (30) от направления ее подачи, выбраны в пределах от 100 до 135 градусов;
28. Устройство по п.21, отличающееся тем, что боковые ограждения (49) транспортерной ленты снабжены резиноподобными дополнительными ограждениями (66), размещенными между транспортерной лентой и боковыми ограждениями.
29. Устройство по п.21, отличающееся тем, что боковые ограждения (49)
транспортерной ленты установлены с возможностью фиксируемого изменения расстояния (g) между ними
30. Устройство по п.21, отличающееся тем, что рабочая поверхность приводного (28) ролика снабжена резиноподобным покрытием (68) с повышенным коэффициентом сцепления (трения), причем резиноподобное покрытие рабочей поверхности приводного (28) ролика выполнено рифленым.
31. Устройство по п.21, отличающееся тем, что опорная направляющая для верхней ветви транспортерной ленты выполнена лоткообразной в поперечном сечении.
32. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено шибером (67), установленным с регулируемым зазором (z) в подготовительном модуле (33).
33. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено отбойным щитком (71), установленным на продолжении стенки ванны (емкости) 27.
34. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно
снабжено, средствами мойки, сушки, исходного материала и средствами удаления загрязнений и воды.
35. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено средствами сбора и удаления пыли, размещенными в области кондиционирования, подачи на разделение и разделения потока сыпучего материала.
36. Устройство по п.1, отличающееся тем, что
оно снабжено блочным защитным кожухом (50), охватывающим разделительное приспособление, сенсорное устройство, источник излучения, светонепроницаемый защитный кожух.
37. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно
снабжено общей защитной оболочкой (41), охватывающей все составляющие элементы устройства и выполненной в виде контейнера-моноблока, имеющего закрывающиеся технологические проемы: для обслуживания и ремонта (40), для подачи исходного материала (42), для удаления отсортированных фракций (43, 44), для пылеудаления и вентиляции (45), для энергоснабжения и обмена информацией (не показан).
Параметры, дополнительная конкретизирующая и поясняющая информация, используемые обозначения на чертежах (размеры - в мм.):
a - высота подачи сыпучего материала на транспортерную ленту, в пределах 450-700 (мм.);
b - расстояние между осью приводного (28) ролика и кромкой опорной направляющей (32), в пределах 300-500 (мм.);
c - длина транспортера, в пределах 2000-4300 (мм.);
d - ширина опорной направляющей (32), в пределах 500-800 (мм.);
е - толщина транспортерной ленты, в пределах 1,0-2,5 (мм.);
m - толщина опорной направляющей (32), в пределах 1,5-4,0 (мм.);
n - высота опорной направляющей (32), в пределах 20-30 (мм.);
р - ширина транспортерной ленты, в пределах 500-800 (мм.);
r - расстояние между осью опорного (29) ролика и кромкой опорной направляющей (32), в пределах 25-50 (мм.);
h - расстояние от кромки нижней части криволинейного участка подающего лотка до кромки начала опорной направляющей для верхней ветви транспортерной ленты, в пределах 300-460 мм.;
f - угол между подающим лотком (46) и плоскостью транспортерной ленты (30) от направления ее подачи, в пределах от 100 до 125 (градусов);
g - фиксируемое изменение расстояния между боковыми ограждениями (49)=450-630 мм.
t - расстояние по горизонтали от оси опорного ролика (29) до верхней кромки отбойного щитка (71)-t=550-600
u - расстояние по высоте от оси опорного ролика (29) до верхней кромки отбойного щитка (71)-u=220-260
y - превышение отбойного щитка (71) стенки емкости - y=50-90
z - регулируемый зазор 1-300 мм. (ступенчато в зависимости от типа установки 1-10; 10-30; 30-60; ...)
V - направление движения ленты транспортера, вектор стабилизированной скорости.
Приводной (28) ролик) выполнен диаметром 220-260 мм.
Устройство снабжено промежуточным роликом (65) диаметром 80-120 мм., размещенным на расстоянии =800-900 мм. от опорного ролика (29), опорный ролик (29) выполнен диаметром 40-60 мм.
Устройство снабжено шибером (67), установленным с регулируемым зазором (z) в подготовительном модуле (33), отбойным щитком (71), установленным на продолжении стенки ванны (емкости) 27.
Частицы материала 69, условно плохого или условно хорошего качества под избирательным воздействием от разъединителя 9 получают импульс и направляются в емкость 26, остальные частицы 70 продолжают движение и попадают в емкость 27.
боковые ограждения (49) транспортерной ленты снабжены резиноподобными дополнительными ограждениями (66), размещенными между транспортерной лентой и боковыми ограждениями, боковые ограждения (49) транспортерной ленты установлены с возможностью фиксируемого изменения расстояния (g) между ними от 500 до 600 мм.
Рабочая поверхность приводного (28) ролика снабжена резиноподобным покрытием (68) с повышенным коэффициентом сцепления(трения).
Резиноподобное покрытие рабочей поверхности приводного (28) ролика выполнено рифленым.
Опорная направляющая (32) выполнена корытообразной в поперечном сечении с высотой отбортовок 20-30 мм.
Таблица 1Ленточный сортировщик
Тип
Размер зерна
Производительность
Размеры
1
1-10 мм
1,5-2,5 т/час
1350×1100×2180 мм
2
10-30 мм
2-4 т/час
1350×1100×2180 мм
Таблица 2Ленточный сортировщик
Тип
Размер зерна
Производительность
Размеры
3
3-32 мм
2-25 т/час
5000×2000×3000 мм
4
8-60 мм
10-100 т/час
5000×2000×3000 мм
Таблица 3Гравитационный сортировщик
Тип
Размер зерна
Производительность
Размеры
5
4-60 мм
2-25 т/час
3500×1800×3000 мм
6
10-250 мм
10-300 т/час
1100×2200×3500 мм
Таблица 4
Размеры мм
высота × ширина × длина
Сортировщик
1350×1100×2180 мм
Вибростенд
1100×1420×2000 мм
Подающий конвейер/Электронный блок
1620×1250×4350 мм