Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПОКУСКОВОЙ СЕПАРАЦИИ РУД

Изобретение относится к обогащению твердых полезных ископаемых и может быть использовано при покусковой радиометрической сепарации комплексных руд и техногенного сырья, в частности рудных отвалов.

В известных способах сепарации по рентгенофлуоресцентному (РФ) методу после грохочения и классификации по крупности производят раскладку кусков по однорядным потокам кусков, т.е. по ручьям. Так происходит как в сепараторах свободного падения, в которых облучение, измерение и отсечка кусков осуществляется при свободном падении кусков с лотка (патент RU 2164830, В07С 5/346, патент RU 2432206, В03В 13/06, сепараторы СЕРФ-34Л, СЕРФ-50-3Л и СЕРФ-100-3Л фирмы ОАО НПП «Буревестник», сепаратор СФЕРА фирмы ООО «МИНЕРАЛ РС», СПб., схемы сортировочных машин которых опубликованы в интернете), так и в сепараторах ленточных, в которых облучение и измерение кусков осуществляется при движении кусков на ленте транспортера одним или двумя ручьями (патент RU 2269380, В03В 13/00, патент RU 2069100, В03В 13/06, патент RU 2422210, В03В 13/06).

Недостаток способа РФ сепарации в процессе свободного падения с лотка состоит в том, что производительность сепараторов, работающих по данному способу, ограничена малой скоростью движения кусков руды (около 1 м/с), пролетающих мимо детектора, а также наличием «растяжки», т.е. обязательным наличием такого расстояния между кусками ручья, чтобы детектор измерял только один кусок. Увеличить производительность таких сепараторов наращиванием количества ручьев свыше определенного предела - 8 шт. (RU 2422210 С1, сепараторы СЕРФ) невозможно, в частности, из-за роста неравномерности интенсивности облучения кусков различных ручьев, близких и дальних от рентгеновского облучателя и, вследствие этого, большого различия в чувствительности измерений кусков различных траекторий и, как следствие, падения качества продуктов. Другой их недостаток - облучение и измерение только одной стороны куска, что снижает качество продуктов обогащения руд, характеризующихся значительной неравномерностью минерализации различных сторон куска.

Недостаток способа РФ сепарации в процессе транспортирования на ленте с точки зрения возможности увеличения их производительности состоит в невозможности наращивания количества ручьев больше двух, поскольку пучок рентгеновских лучей излучателя при расположении рентгеновского излучателя над лентой горизонтален, а пневмоотсечка продукта происходит воздушными струями в горизонтальном направлении, над лентой.

Известны ленточные сепараторы, работающие по полихромному фотометрическому (ПФ) методу, из которых наиболее известны сепараторы немецких фирм CommodasUltrasort и AIS Sommer. В сепараторах модели OptoSort BeltCompact фирмы AIS Sommer (В.К. Рябкин и др. Полихромная фотометрическая сепарация золотосодержащих руд // Горный журнал, 2007, №12) осуществляют подачу кусков после вибропитателя на желоб - рудоспуск, формирование монослоя шириной 600-1800 мм с помощью ленты транспортера, со скоростью подачи 3 м/с и измерение кусков в полете цветной сканирующей видеокамерой, затем пневоотсечку на два продукта. Достоинством способа сепарации по ПФ методу является примерно на порядок высокая производительность на близких диапазонах крупности, чем у РФ сепараторов. Другим достоинством является отсутствие необходимости физически формировать ручьи, значительно усложняющие конструкцию РФ сепараторов.

Недостатком способов сепарации по ПФ методу ленточными сепараторами является косвенность самого метода: оценка содержаний интересующих химических элементов осуществляется косвенным путем: по яркости цветовых оттенков, в то время как при РФ методе оценка прямая. Вследствие этого крут применения ПФ сепараторов меньше, чем круг применения РФ сепараторов, но сам метод ПФ сепарации более эффективен для неметаллических полезных ископаемых и иногда эффективнее для руд редких и благородных металлов.

Перспективен способ сепарации с комбинацией в одном сепараторе РФ и ПФ методов, устраняющий вышеуказанные недостатки и сочетающий достоинства, но в настоящий момент такие сепараторы неизвестны.

Наиболее близким по технической сущности (прототипом) является способ РФ сепарации, осуществленный в ленточном РФ сепараторе, схема которого опубликована в интернете (сепаратор REDWAVE XRF-S фирмы ООО БТ-Вольвганг Биндер, Австрия). Сепарируемый материал подают в зону измерения лентой, рентгеновский излучатель и детекторы вторичного излучения располагают над потоком материала, а пневмоотсечку осуществляют после схода кусков с ленты. Формирование ручьев отсутствует, их заменяют сигнальные лампы, дающие информацию о расположении кусков на ленте. Такой способ сепарации позволяет увеличить производительность путем увеличения ширины ленты сепаратора. Недостатки способа сепарации сепаратора RED WAVE следующие:

- расположение рентгеновского излучателя непосредственно над лентой вызывает фоновое мешающее вторичное излучение материала ленты, борьба с которым установкой фильтров после излучателя и фильтров перед детекторами снижает измеренное излучение полезных компонентов кусков; применение особого материала ленты, ослабляющего фон от ленты в пределах некоторого спектрального диапазона возможно, но ограничивает возможности обнаружения и измерения интересующих химических элементов, аналитические линии которых попадают в этот спектральный диапазон;

- наличие наползания одного куска на другой, что значительно снижает селективность измерения кусков и, следовательно, качество продуктов;

- отсутствие в пневмоотсекателе возможности разделения на три продукта;

- отсутствие оптических средств, измеряющих цветовые характеристики кусков.

Технический результат изобретения состоит в повышении производительности РФ сепарации, расширении круга обогащаемых полезных ископаемых и повышении качества продуктов сепарации руд, характеризующихся неравномерностью минерализации различных сторон куска.

Технический результат достигается тем, что в способе сепарации руд РФ методом, включающем подачу кусков руды после вибропитателя с раскладчиком кусков на ленту транспортера, рентгеноспектральные измерения с использованием рентгеновского излучателя и детекторов вторичного рентгеновского излучения, оптические измерения геометрических характеристик расположения и величины кусков, осуществление пневмоотсечки продуктов сепарации выдувающими соплами в зоне падения кусков, управляемыми компьютерными средствами в зависимости от сигналов детекторов рентгеновского излучения и оптических средств, согласно изобретению раскладку кусков осуществляют с помощью ленточного транспортера с лотком, неподвижным относительно рамы транспортера, при этом скорость ленты такова, что создается монослой кусков руды, движущихся после схода с ленты по параболическим траекториям, образующим параболическую поверхность, причем комплект рентгеновских излучателей в количестве по меньшей мере одного и детекторов, измеряющих вторичное рентгеновское излучение кусков, возбужденное этими рентгеновскими излучателями, располагают снизу и/или сверху поверхности траекторий. При этом рентгеновские излучатели, расположенные с каждой стороны поверхности траекторий, ориентируют щелями их коллиматоров таким образом, что пучки рентгеновских лучей создают участок облучения поверхности траекторий в виде полосы, перпендикулярной траекториям кусков, а цифровую видеокамеру с системой освещения располагают снизу и/или сверху поверхности траекторий.

Количество выдувающих сопел пневмоотсектеля, промежуток времени их активации зависит от размера пролетающего отсекаемого куска.

Способ может характеризоваться тем, что измерение вторичного рентгеновского излучения кусков производят детекторами, расположенными по обеим сторонам пучка первичных рентгеновских лучей, создающего полосу облучения. Это позволяет применить «эстафетный» способ измерения, когда рентгеноспектральная информация, относящаяся к куску, накапливается по мере движения куска по своей траектории от детектора к детектору.

Способ может характеризоваться также тем, что пневмоотсечку осуществляют отсекателем с выдувающими соплами, включающим в себя две линейки сопел, каждая из которых расположена с одной стороны поверхности траекторий. Это позволяет реализовать трехпродуктовую сепарацию.

Информация, получаемая с цифровой видеокамеры, может использоваться в компьютерных средствах не только для формирования цветовой составляющей признака разделения, но и для избавления от необходимости формировать физические ручьи, характерные для РФ сепараторов, и, таким образом, для упрощения конструкции сепаратора и увеличения его производительности. Зная взаимное расположение кусков на параболической поверхности траекторий и их размеры, можно математически оценивать вклады в рентгенспектральную информацию как от данного куска, так и и мешающую рентгеноспектральную информацию, полученную от других окружающих кусков, вычитать мешающие вклады и оценивать рентгеноспектральную составляющую признака разделения только данного куска. В упрощенном, одномерном линейном случае ручья подобные вычисления для компенсации мешающей подсветки со стороны соседних кусков и реализации поточно-покусковой сепарации урановых руд осуществляются в ленточных сепараторах УАС (патент RU 2269380 С1, В03В 13/00 и патент RU 2286849, В03В 13/06).

Сущность изобретения поясняется чертежами, где

- на фиг. 1 представлен схематично общий вид устройства по данному способу сбоку, в варианте одностороннего облучения и измерения кусков, одностороннего измерения цифровой видеокамерой с системой освещения и пневмоотсекателем с двумя линейками выдувающих сопел;

- на фиг. 2 приведена в аксонометрическом виде геометрия одностороннего облучения кусков тремя рентгеновскими излучателями, щели коллиматоров которых параллельны друг другу и перпендикулярны траекториям кусков, с односторонним измерением цифровой видеокамерой с системой освещения и пневмоотсекателем с одной линейкой выдувающих сопел;

- на фиг. 3 приведена рентгенооптическая схема двустороннего облучения и измерения кусков при скорости подачи 3 м/с. Единицы измерения расстояний как по оси x абсцисс, так и по оси z аппликат - миллиметры (ось ординат у перпендикулярна плоскости x, z).

На фиг. 1 показаны вибропитатель 1, лоток 2, неподвижный относительно рамы транспортера с транспортерной лентой 3, движущейся со скоростью, достаточной для создания монослоя кусков 4 и придания горизонтальной скорости этим кускам, а также кускам 5, движущимся после схода с ленты в зоне падения по параболическим траекториям, образующим параболическую поверхность, пневмоотсекатель с двумя линейками 6 выдувающих сопел, служащих для отсекания двух различных сортов 7 продукта сепарации, третий продукт 8 - не отсекаемый, цифровая видеокамера 10 с системой 9 освещения, сканирующая куски поперек траекторий их полета и служащая для измерения цветовых и геометрических характеристик кусков руды и, в частности, их координат, для передачи в компьютер, рентгеновский излучатель 11 для облучения кусков руды, пролетающих полосу 12 параболической поверхности, детекторы 13 вторичного рентгеновского излучения кусков, расположенные с обеих сторон пучка рентгеновских лучей излучателя.

На фиг. 2 показаны в качестве примера три рентгеновских излучателя 11, расположенных снизу поверхности траекторий и ориентированных щелями их коллиматоров таким образом, что создают пучками рентгеновских лучей участок облучения поверхности траекторий, представляющий собой полосу 12, длинная сторона которой перпендикулярна траекториям кусков, с возможностью путем подбора фильтров и регулировки, в том числе автоматической, режимов излучателей добиваться равномерности и постоянства интенсивности облучения и чувствительности измерений детекторами в области полосы. Детекторы на фиг. 2 не показаны. Также снизу поверхности траекторий для получения оптической информации с кусков расположена цифровая видеокамера 10 с системой освещения 9.

Согласно рентгенооптической схеме фиг. 3 по патентуемому способу возможно как одностороннее, так и двухстороннее облучение и измерение куска, когда кроме оптического облучательно-измерительного устройства, состоящего из системы освещения 9 и цифровой видеокамеры 10, рентгенофлуоресцентного облучательно-измерительного устройства, состоящего из рентгеновских излучателей 11 и детекторов 13, расположенных снизу параболической поверхности траекторий, осуществляют облучение и измерение кусков сверху параболической поверхности с помощью оптического облучательно-измерительное устройства, состоящего из системы освещения 14 и цифровой видеокамеры 15 и рентгенофлуоресцентного облучательно-измерительного устройства, состоящего из рентгеновских излучателей 16 и детекторов 18.

На фиг. 3 также показано расположение одновременно по обеим сторонам пучка рентгеновских лучей, образуемого излучателями 11 - детекторов 13 и одновременно по обеим сторона пучка рентгеновских лучей, образуемого излучателями 16 - детекторов 18. Такое расположение детекторов позволяет для повышения чувствительности измерений при высокой скорости движения материала применить «эстафетный» способ измерения, когда в памяти компьютера рентгеноспектральная информация, относящаяся к измеряемому куску, накапливается по мере движения куска по своей траектории от детектора к детектору.

Пример работы устройства по данному способу (фиг. 1)

На вибропитатель 1 поступает прошедшая дробление и грохочение руда, которая по лотку 2 высыпается на транспортерную ленту 3. Скорость движения транспортерной ленты такова, что образуется монослой кусков 4. После схода с ленты в процессе полета по параболической траектории куски облучаются с помощью рентгеновских излучателей 11, а вторичное рентгеновское излучение кусков, несущее информацию о содержании в кусках полезных химических элементов, во время нахождения кусков в области полосы 12 измеряется детекторами 13. Благодаря стабильности вертикальной координаты траекторий кусков существует возможность значительно приблизить детекторы 13, в данном примере сцинтилляционные, к поверхности траекторий для повышения чувствительности измерений. После прохождения участка траекторий, где производятся рентгеновские измерения, куски продвигаются на участок траекторий, где производятся оптические измерения с помощью системы освещения 9 и сканирующей цифровой видеокамеры 10. Программными компьютерными средствами с использованием информации от детекторов вторичного рентгеновского излучения и информации от цифровой камеры составляется рентгеноспектральный разделительный признак куска. Линейкой 6 пневмоотсекателя под управлением компьютерной программы производится отбор богатых кусков 7 и пропускание бедных кусков 8. При отборе кусков включаются только те сопла линейки выдувающих сопел пневмоотсекателя, только такое их количество и только на такое определенное время, чтобы обеспечить отбор кусков 7 только одного сорта продукта. Количество линеек две, сепарация трехпродуктовая. Рабочая ширина ленты 1200 мм, скорость ленты 3 м/с, для класса крупности (-80+20) мм производительность составляет до 100 т/час.