Способ фотоабсорбционной сепарации прозрачных минералов

 

Изобретение относится к разделению твердых минералов (М) и предназначено для оптической сепарации полезных ископаемых по степени их прозрачности. Цель - повышение селективности разделения прозрачных и замутненных М, обладающих направленно-рассеянным светоотображением. Для этого М многосторонне облучают плоским световым потоком. Световой поток, провзаимодействующий с М регистрируют и преобразуют его в матрицу основных электрических сигналов (ЭС). Пропорционально модулям разности амплитуд смежных по вертикали основных сигналов матрицы, формируют базовый ЭС и дифференцируют его. Пропорционально сумме амплитуд основных ЭС формируют опорный ЭС. Затем пропорционально размерам М формируют синхронизирующий ЭС, дифференцируют его и по нему находят компенсационный ЭС. Амплитуды базового ЭС суммируют и по ним находят параметрический ЭС, из которого вычитают амплитуды компенсирующего ЭС и определяют скомпенсированный базовый ЭС. Из последнего вычитают опорный ЭС и по разности находят скомпенсированный опорный ЭС. Пропорционально отношению амплитуд скомпенсированного базового и скомпенсированного опорного ЭС формируют результирующий ЭС. По величине его амплитуды принимают решения об отклонении прозрачного М. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (511 4 07 С 5 342

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АBTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

flQ ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4279039/23-03 (22) 06.07.87 (46) 23.08.89. Бюл. У 31 (71) Кольский отдел автоматизированных радиометрических аппаратов Специального конструкторского бюро

"Цветметавтоматика" Научно-производственного объединения "Сибцветметавтоматика" (72) В.Г. Яхин, Б.Н. Платонов, В.А. Завражный, М.Л. Горелик, Е.К. Кожевников, В.С. Поваринцев и В.Г. Балаганский (53) 681.782(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

HI 259551, кл. В 07 С 5/342, 1986.

Авторское свидетельство СССР

У 1330815, кл. В 07,С 5/342, 1985 ° (54) СПОСОБ ФОТОАБСОРБЦИОННОЙ СЕПАРАЦИИ ПРОЗРАЧНЪИ МИНЕРАЛОВ (57) Изобретение относится к разделению минералов (М) и предназначено для оптической сепарации полезных ископаемых по степени их прозрачности. Цель - повьппение селективности разделения прозрачных и за. мутненных М, обладающих направленнорассеянным светоотображением. - Для

Изобретение относится к разде" лению твердых минералов и может быть использовано для оптической се парации полезных ископаемых по.степени их прозрачности, например квар- ° ца °

Целью изобретения является повышение селективности разделения проз„„90„„1502140 А1

2 этого M многосторонне облучают плоским световым потоком. Световой поток, провзаимодействовавший с М, регистрируют и преобразуют его в матрицу основных электрических сигналов (ЭС}. Пропорционально модулям разности амплитуд, смежных по вертикали основных сигналов матрицы, формируют базовый ЭС и дифференцируют его. Пропорционально сумме амплитуд основных ЭС формируют опорный ЭС. Затем пропорционально раз.мерам М формируют синхронизирующий

ЭС, дифференцируют его и по нему находят компенсационный ЭС. Амплитуды базового ЭС суммируют и по ним находят параметрический ЭС, иэ ко" торого вычитают амплитуды компенсирующего ЭС и определяют скомпенсированный базовый ЭС. Из последнего вычитают опорный ЭС и по разности находят скомпенсированный опорный

ЭС. Пропорционально отношению амплитуд скомпенсированного баЪового и скомпенсированного опорного ЭС формируют результирующий ЭС. По величине его амплитуды принимают решения об отклонении проэрачного М. рачных и замутненных минералов, обладающих направленно-рассеянным светоотражением.

На фиг. приведена блок-схема устройства, реализующего способ, на фиг. 2 - фрагмент устройства, на фиг. 3 — диаграммы сигналов от минералов.

3 1502140

Способ заключается в том, что многосторонне облучают минералы плоским световым потоком, регистрируют световой поток, провзаимодействовавший с минералом, и его преобразуют в матрицу основных электрических сигналов, формируют базовый электрический сигнал, пропорциональный модулям разности амплитуд смежных по вертикали основных сигналов матрицы, формируют опорный электрический сигнал, пропорциональный сумме амплитуд основных электрических сигналов, дифференцируют базовый электрический 15 сигнал, формируют результирующий сигнал и принимают решения об отклонении прозрачных минералов по величине амплитуды результирующего сигнала, формируют синхронизирующий эле- 20 ктрический сигнал, пропорциональный размерам минерала, дифференцируют синхронизирующий электрический сигнал, по которому находят компенсирующий электрический сигнал, суммируют амплитуды базового электрического синала, по которым находят параметРический электрический сигнал, из которого вычитают амплитуды компенсирующего электрического сигнала и 30 определяют скомпенсированный базовый электрический сигнал, из последнего вычитают опорный электрический сигнал и по разности этих сигналов находят скомпенсированный опорный эле- 35 ктрический сигнал, при этом результирующий сигнал формируют пропорциональным отношениям амплитуд скомпенсированного базового и скомпен— сированного опорного электрических . 40 сигналов.

Блок-схема содержит транспортный механизм l, камеру 2 осмотра, осветители 3-1, 3-2, 3-3, проходные от- 45 верстия 4 в камере 2 осмотра, сепарируемые минералы 5, фотоматрицы 6-1, 6-2,6-3, фотоприемники 7-1, 7-2, 7-3, сумматоры 8 и 9, вычитающие устройства 1О и 11, устройства 12-1, .12-2,...12-п вычисления модуля разницы смежных по вертикали основных сигналов матрицы (сокращенно УВМ) дифференцирующие устройства 13-1, 13-2,...13-п, (13(п+1), сравнивающие устройства 14-1,14-2,...,14-п, )4(п+1), аналоговые ключи 15-1,15-2,,15-п, задатчик 16 амплитуды, исполнительный механизм 17.

Блок-схема работает следующим образом.

Минералы 5, двигаясь по транспортному механизму 1, поштучно подаются в камеру 2 осмотра через проходные отверстия 4. Далее минералы пересекают световой поток, генерируемый осветителями 3-1,3-2,3-3. Световой поток, прореагировавший с минералом, регистрируется элементами фотоматриц 6-1, 6-2, 6-3. Элементы фотоматриц вырабатывают основные электрические сигналы Uoù,..., Uðö которые поступают на блоки УВМ 12-1,..., 12-п, вычисляющие модули разности сигналов смежных по вертикали элементов фотоматриц 6-1,...,6-3. Таким образом формируется 1-й электрический сигнал U (в виде совокупности сигналов с выходов блоков УВМ 12-1, 12-2 ...,12-п). Сигнал Б, проходит через дифференцирующие устройства 13-1, 13-2,..., 13-п. Здесь сигнал U дифференцируется и выпрямляется. Совокупность сигналов с выходов дифференцирующих устройств 13-1,...,13-п образует 3-й электрический сигнал !"

Электрический сигнал U g поступает на сравниваюп,ие устройства 14-1 14-2, ...,14-и. Если какая-либо его амплитуда превышает значение сигнала с выхода задатчика 16, то соответствующее сравнивающее устройство открывает один из ключей 15-1,15-2,..., !

5-п, через который проходит сигнал с соответствующего блока УВМ. Совокупность сигналов с выходов блоков

15-1,15-2,...,15-п суммируется сумматором 9, на выходе которого формируется 7-й электрический сигнал U .

При пересечении минералом светового потока источников 3-1,3-2,3-3 на выходе фотоприемников 7-1,7-2, 7-3 формируется 5-й электрический сигнал, пропорциональный размеру минерала.(Сигнал на выходе фотоприемников 7 пропорционален размеру минерала 6 1агодаря глубокому коллимированию их оптических входов, в результате чего иэ-за сильной ориентированности светопропускания кварца вероятность попадания светового потока, прошедшего через минерал на фотоприемник, практически равна нулю)

Сигнал с фотоприемников 7-1, 7-2, 7-3 проходит через дифференцирующее устройство 13т(п+1), на выходе которого формируется 6-й электрический

У - У ц 4 ) 30 где 8 7 "6 (U, =+V, (1

1 причем, сумма только тех ц, для которых соответствующий ему дифференциальный сигнал Т; имеет заданную амплитуду эадатчиком 16

40 я и -»0,;

Формирование электрического сигнала 1 >. в соответствии с выражением и

L позволяет в числителе накапли1 (Е1 вать только те сигналы, которые соответствуют световым потокам, прошедшим через прозрачные минералы. Это происходит следующим образом. Прозрач- 50 ные минералы кварца представляют собой случайную. модель линз, призм, и пр. оптических элементов. Проходя через такую модель, свет вращается, изменяет с большой скоростью свое 55 первоначальное направление, фокусируется в яркие светящиеся точки и т.д. Это, в конечном итоге, приводит к большим скоростям движения световых

5 150214 сигнал U<. Этот сигнал поступает на вычитающий вход блока ll, на вход "+" которого приходит 7-й электрический сигнал Uq. Ha выходе блока 11 формируется электрический сигнал

5 в

Второй электрический сигнал Uz формируется сумматором 8, на вход которого поступают основные сигналы

U oz ° ° ° б o(I ДевЯтый электРи- 10 ческий сигнал 1 формируется бло6 ком 10. Четвертый электрический сигнал U4 формируется сравнивающим устройством 14-(п+1). Если сигнал U меньше сигнала 18 в установленное 15 число раз, то на выходе блока 14-(и+1) появляется 4-й электрический сигнал U4, в результате чего прозрачный минерал отделяется в концентратный бункер (не показан) исполни- 20 тельным механизмом 17. После окончания облучения минерала сумматор 9 и блок 10 устанавливаются в нулевое положение задним фронтом сигнала U, Описанную совокупность операций 25 можно представить в виде математического выражения

О 6 пятен по элел(ентал(фотс л(атрид. П1((чел( чел(прозрачнее минерал, тем выше скорость движения его световых пятен по элементам фотоматриц, и соотнетствен( но больше амплитуда сигналов ((С, которые собственно являются производными от сигналов U U,. Ус° (и (% Ф танавливают порог дискриминации сиг(3 налов l>,..., L 1 с помощью задатчиков

16. Если амплитуда какого-либо сигна-

Z (( ла U, U,..., U q больше заданного уровня, то такой сигнал проходит через свое сравнивающее устройство

14-1, 14-2,...14-п и открывает свой ключ 15-1,15-2,...15-п. Таким образом, за все время анализа куска, сумматор 9 суммирует амплитуды электрических сигналов, пропорциональных только тем световьм потокам, которые прошли через прозрачные минералы.

Уровень амплитуды сигналов U, (г ((U>,..., U>, соответствующий прозрачным минералам, находят экспериментальным путем.

Формирование сигнала U- и его выь читание из сигнала У позволяет устранить отрицательно" влияние направленно-рассеянного светоотражения на селективность сепарации прозрачных минералов. Это происходит следующим образом. Слабопрозрачный минерал, обладающий плоскими и довольно гладкими гранями а н б (фиг. 2), при входе отражает световой поток на нижний фотоэлемент 6-1-2, при выходе соответственно на верхний — 6-1-1.

При этом изменение направления свето- . вого потока и скорость движения его световых пятен по элементам б-l-l и 6-1-2 достигает уровней, соответствующих уровням скорости движения световых потоков, прошедших через толщу прозрачных минералов. Это приводит к тому, что электрические сигналы U I таких световых :потоков (фиг.3, <(t(,t ) беспрепятственно проходят на сумматор 9, так как амплитуды их сигналов 11 превышают заданный уровень амплитуд пля прозрачных (фиг.3, U (t,,tz). Таким образом, если не принять ответных мер, то на блоке 11 через сумматор 9 начинает аккумулироваться искаженная ннф(.рмация, Для исключения искаженной информации формируют сигнал Ug пропорциональный размерам минерала, и дифференцируя его, получают сигнал 1 (фиг.З,U<, 1502140

Ufj (t> t ) . Электрический сигнал Г вычитают из сигнала Uz и получают новый сигнал БВ, н котором нет искажения информации о прозрачности минерала.

Устранение искаженной информации происходит следующим образом. При входе минерала в зону облучения начинает уменьшаться световой поток, падающий на фотоприемники 7-1, 7-2, 7-3. Причем замечено и в дальнейшем экспериментально подтверждено, что чем меньше угол о (см.фиг. 2), тем круче растет фронт сигнала и в то же время увеличивается вероятность появления значительных по амплитуде сигналов 1 } от слабопрозрачных минералов с гладкими и плоскими поверхностями. Экспериментально также установлено, что появление значительных по амплитуде сигналов (соответственно L>) от таких минералов, совпадает с сигналами также значительных амплитуд сигналами Сб (дифференциал от сигнала 3<, пропорционального размерам минерала).

Поэтому, если произвести вычитание сигнала U из сигнала V, то получится сигнал U gp котором сигналы 5 (V1) от слабопрозрачных минералов уничтожаются сигналом V . Амплитуда сигналов U экспериментально подби6 рается равной амплитуде сигналов при пробросе слабопрозрачных минералов с гладкими и плоскими поверхностями, Подбор амплитуд V осуществляется изменением коэффициента светопреобраэования фотоприемников 7-1,7-2, 7-3. Постоянная дифференцирования сигнала U выбирается равной или близкой к постоянной дифференцирования сигналов U И,...,11„. Это позволяет наиболее эффективно подавлять те сигналы от слабопрозрачных минералов, которые имеют спектр, совпадающий со спектром сигналов

,1,..., Uf, от прозрачных минералов. с

Вычитание сигнала U8 из сигнала

U позволяет поднять вероятность об2 наружения прозрачных минералов. Это п1}оисходит следующим образом. В прототипе разделительный признак К формируется по формуле л

1(. . } 1

U U

jcf (2) л

1 с 11.;

jc f

Эту формулу можно привязать к выражению

Ь Ем 1 чм Q E „Kyff

Е„+ Е

5 Р где d E„

ЬЕ п сумма модулей разницы освещенностей нижних и верхних элементов матриц при пролете минерала, с индексом

M — сумма для его замутненной составляющей, а с индексом П вЂ” для его прозрачной составляющей

15

Е„, Е> суммарная освещенность элементов матрицы, соответственно от прозрачной и замутненной составляющих минерала; коэффициенть, учитывающие скорость движения лучей по элементам матрицы, соответственно прошедших через замутненную и прозрачные части минерала.

20 чм чи

Так КаК Ь Ем Ем Кчм < ггроэрачньгх минералов приблизительно равны нулю, то выражение (3) примет вид

ЬЕи Kvff (4)

Е„

В данном способе разделительный признак через освещенности элементов

35 матрицы принимает следующий вид Еп раз большее отношг пиi. ", чем г и так как в числителе согласно выра40 жению (1) накапливается только освещенность тех световых пятен, которые обладают скоростью, равной или вьппе заданного значения, т.е. прошедших через прозрачную составляющую ми45 нерала, а в знаменателе накапливается освещенность только тех световых пятен, которые прошли через замутненную составляющую минерала, т.е. обладающих скоростью световых пятен по

50 элементам фотоматриц ниже заданной.

Известно, что на селективность фотоабсорбционной сепарации в особенности отрицательно сказывается толщина минералов. Это приводит к тому, 55 что плоский (толщиной д 1 мм) за- мутненный минерал можг т дать в 5-8

10

30

9 1 502.1 прозрачный минерал округлой формы среднич диаметром 15-20 мм. При этом умножение отношения на коэффициент скорости лучей К не исключает оши о

V шибок, так как скорости движения

5 световых пятен лучей, прошедших через такие минералы, различаются в

3-5 раз. Поэтому при обогащении руд, минералы которых имеют специфицескую форму (статистический коллектив плоских и кубических кусков), у прототипа происходит существенное засорение концентрата п.<оскими замутненными минералами. 15

В предлагаемом способе в числителе выражения (1) накапливаются сигналы, соответствующие световым лучам,обладающим равной или большей заданной скороcòüþ движения световых 20 пятен по фотоматрицам, в знаменателе — меньшей.Это позволяет существенно снизить ошибки, так как скорости движения световых пятен по фотоматрицам световых потоков, прошедших соответственно через плоский замутненный минерал и округлый прозрачный, разливаются друг относительно друга в 3-5 раз. Поэтому в предлагаемом способе К = для

Ь Еп

Eì прозрачных стремится к бесконечности, так как его Ец пренебрежимо мала.

Кроме того, данный способ позво ляет эффективно отбраковывать прозрачные минералы, имеющие замутненные участки, так как у таких минералов Е„ значительно больше Е для прозрачных минералов, не имекщих замутненных дефектов. 40

Формула изобретения

Способ фотоабсорбционной сепарации прозрачных минералов, включающий многостороннее облучение минералов коллимиров(знпьГ! cD< ò Ðèì потоком, регистра пи«< светов< г<з и< тока, пров заимодействовавшего с минерал<м, и его преобразование в матрицу основных электрических сигналов, флрмпр< вание базового электрич<..ского сигнала, пропорционального модулям разности амплитуд, смежных по вертикали основных сигналов матрицы, формирование опорного электрического сигнала, пропорционального сумме амплитуд основных электрических сигналов, дифференцирование базового электрического сигнала, формирование результирующего сигнала и принятие решения об отклонении прозрачного минерала по величине амплитуды результирующего сигнала, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью повышения селективности разделения прозрачных и замутненных минералов, обладающих направленнорассеянным светоотражением, формируют синхронизирующий электрический сигнал, пропорциональный размерам минерала, дифференцируют синхронизирующий электрический сигнал, по которому находят компенсирующий электрический сигнал, суммируют амплитуды базового электрического сигнала, по которым находят параметрический электрический сигнал, из которого вычитают амплитуды компенсирующего электрического сигнала, и определяют скомпенсированный базовый электрический сигнал, из последнего вычитают опорный электрический сигнал и по разности этих сигналов находят скомпе..сированный опорный эле- . ктрический сигнал, при этом результирующий сигнал формируют пропорциональным отношением амплитуд скомпенсированного базового и скомпенсированного опорного электрических сигналов.

1 502140

Яоллитх тор

1 502140 ий уровнй розрач »

Составитель И. Назаркина

Техред М.Дидык

Корректор М. Пожо

Редактор С. Патрушева

Заказ 5002/!1 Тира к 542 Подлисно

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101