Способ настройки сепаратора

 

Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых и может быть использовано, например , в устройствах для сепарации угля по зольности , содержанию серы, для сепарации железных и полиметаллических руд по показателям качества и так далее. Сущность изобретения: способ настройки сепаратора включает отбор совокупности л сигналов, причем предварительно приготовляют по q (q 5) порций полезного ископаемого каждого из m сортов так, чтобы в порциях каждого сорта оставалось постоянным значение сорта и произвольно изменялись влияющие (неконтролируемые) параметры полезного ископаемого, после этого в каждой k-й пробе каждого i-ro сорта измеряют значения всех п сигналов X , X „ X определяют эл1|k 2jk njk липсоиды рассеивания сигналов по два, по три, по четыре и так далее по п для порций каждого из m соотов полезного ископаемого, определяют расстояния между центрами всех m эллипсоидов, определяют значения отношений расстояний между центрами эллипсоидов к сумме расстояний от центров эллипсоидов до точек пересечения прямых между центрами эллипсоидов с самими эллипсоидами , находят средние значения всех (т - 1) отношений и для сепарации полезного ископаемого оставляют ту совокупность сигналов, для которой среднее значение отношения является наибольшим. 2 ил.

(51) К ЛАТЕБТУ

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 4942209/12 (22) 04.0691 (46) 15.1293 Бюл. Nc 45-46 я я гтциiiюснлiл h << (УЗ) Товарищество с ограниченной ответственностью "ДИСиДи" (54) СПОСОБ НАСТРОЙКИ СЕПАРАТОРА (57) Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых и может быть использовано, например, в устройствах для сепарации угля по зольности, содержанию серы, для сепарации железных и полиметаллических руд по показателям качества и так далее. Сущность изобретения: способ настройки сепаратора включает отбор совокупности и сигналов, причем предварительно приготовляют по

q (q > 5) порций полезного ископаемого каждого из

m сортов так чтобы в порциях каждого сорта оставалось постоянным значение сорта и произвольно изменялись влияющие (неконтролируемые) параметры полезного ископаемого, после этого в каждой k-й пробе каждого I-го сорта измеряют значения всех и сигналов Х,Х, Х определяют эл ® г к njk липсоиды рассеивания сигналов йо два, по три, по четыре и так далее по и для порций каждого из m соотов полезного ископаемого, определяют расстояния между центрами всех m эллипсоидов, определяют значения отношений расстояний между центрами эллипсоидов к сумме расстояний от центров эллипсоидов до точек пересечения прямых между центрами эллипсоидов с самими эллипсоидами, находят средние значения всех (m — 1) отношений и для сепарации полезчого искэпаемого оставляют ту совокупность сигналов, для которой среднее значение отношения является наибольшим.

2 ил.

2004355

Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых и может быть использовано, например, в устройствах для сепарации угля по зольности, содержанию серы, для сепарации железных и полиметаллических руд по показателям качества и так далее.

Известен способ отбора сигналов для сепарации полезных ископаемых, включающий выбор белого света для облучения ископаемого и выбор оранжевого и белого света для регистрации. обратно рассеянного полезным ископаемым света.

Недостатком известного способа является низкая точность сепарации на несколько сортов.

Известен способ отбора сигналов для сепарации полезных ископаемых, включающий отбор оранжевого и белого света при регистрации обратно рассеянного полезным ископаемым света, отбор сигнала о температуре полезного ископаемого, определение диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь, определение емкости конденсатора, в котором перемещается полезное ископаемое, отбор сигнала об электрическом сопротивлении, о вибрации и шумах при перемещении полезного ископаемого.

Недостатком известного способа является низкая точность при сепарации полезного ископаемого на много сортов, а также сложность аппаратурной реализации известного способа.

Целью изобретения является резкое повышение точности при сепарации полезного ископаемого на много сортов при одновременном упрощении аппаратурной реализации способа.

Поставленная цель достигается тем, что в способе отбора сигналов для сепарации полезных ископаемых, включающем отбор совокупности и сигналов, предварительно приготовляют по q (q>5) порций полезного ископаемого каждого из mсортов так,,чтобы в порциях каждого сорта оставалось постоянным значение сорта и произвольно изменялись влияющие (неконтролируемые) параметры полезного ископаемого, после этого в каждой k-й пробе каждого j-го сорта измеряют значения всех и сигналов Х, Хгу<...„Хпу<, определяют эллипсоиды рассеивания сигналов по два, по три, по четыре и так далее по и для порций каждого из m сортов полезного ископаемого, определяют расстояния между центрами всех m эллипсоидов, определяют значения отношений расстояний между центрами эллипсоидов к сумме расстояний от центров эллипсоидов до точек пересечения прямых между центрами эллипсоидов с самими эллипсоидами, находят средние значения всех (j-1) отношений и для сепарации полезного ископаемого оставляют ту совокупность сигналов, для которой среднее значение отношения является наибольшим.

Изобретательский акт при создании способа состоит в том, что автором впервые обоснован критерий информативности совокупности сигналов с точки зрения получения максимальной точности (минимальной погрешности) сепарации полезного ископаемого по сортам. Ранее совокупность сигналов для сепарации выбиралась интуитивно, "5 либо с точки зрения устранения одного фактора (например, фона как в аналоге), либо с точки зрения удобства совмещения сигналов в пространстве при проведении сепарации и с точки зрения разнородности

20 сигналов по своей природе в надежде повысить точность сепарации (как это выполнено в прототипе). Никакой оптимальности при этом не достигали. Можно было получить по таким сигналам оптимальное в узком смыс25 ле устройство (оно могло быть простым в реализации или удобным в эксплуатации), но оно никогда не было оптимальным с точки зрения получения минимальной погрешности при сепарации полезного

®0 ископаемого на много сортов или при определении качества полезного ископаемого.

На основе критерия информативности и была создана методика отбора сигналов. B предложенном способе критерием инфорЗ5 мативности совокупности и сигналов является максимум отношения расстояния между центрами эллипсоидов рассеивания сигналов к сумме расстояний от центров эллипсоидов до точек пересечения прямых40 между центрами эллипсоидов с самими эллипсоидами. Все отличительные операции предложенного способа направлены на получение максимума среднего значения отношения. Так как ранее не был известен критерий информативности то не были известными и операции по нахождению этого критерия. Поэтому, по мнению автора, вся со вокуп ность отличител ьн ых признаков способа соответствует критериям "новиз50 на" и "существенные отличия". Невозможность исключения или замены на эквивалентный любого из отличительных признаков способа однозначно следует из приводимого ниже описания способа отбора сигналов.

На фиг. 1 показана геометрическая интерпретация способа отбора пары наиболее информативных сигналов; на фиг, 2 — геометрическая интерпретация отбора тройки наиболее информативных сигналов. Для че2004355 тырех и более сигналов геометрическую интерпретацию представить невозможно, Способ реализуется следующей последовательностью операций.

Иэ массы полезного ископаемого приготовляют по q (q>5) порций ископаемого каждого из m сортов так, чтобы в порциях каждого сорта оставалось постоянным само значение сорта (например, значение того показателя качества, по которому предполагается сепарировать это полезное ископаемое) и чтобы в этих порциях произвольно изменялись влияющие неконтролируемые параметры. В общей сложности приготовляют mq порций, где m — количество сортов. Значения сортов сепарируемого полезного ископаемого должны по возможности равномерно заполнять весь диапазон изменения сорта (или показателя качества), Это требование равномерности не является обязательным, хотя оно и приводит к дополнительному повышению точности сепарации после выбора сигналов, В каждой К-й пробе J-го сорта измеряют значения всех и сигналов Xjjk, Хг)((,...,Xnjk, где Х()((I-й сигнал от k-й порции j-го сорта.

Для каждой группы порций (проб) j-го сорта определяют средние значения сигналов

XIJ ö, Xljk, Xlj- ц g XIJk. (1)

k=1 k=1 причем средние значения сигналов определяют для каждой j-й группы порций каждого из m сортов, получая nm средних значений сигналов.

Для группы порций полезного ископаемого j-ro сорта определяют элементы ковариационной матрицы рассеивания сигналов

Kilt (tj-1) g (Х111-Х1))1, k =1 кщ-(ц-1) $ (Xljk-Xlj)p(tjk-XIJ) (2)

k=1

Зная элементы ковариационной матрицы рассеивания сигналов, рассчитывают значение ее определителя

K11J K 12J K1lj" К1(н)} K1(i+1}J K1nJ

K12j Кгг) Кгц". Кг((-1)JK2(i+1)J... Кгп)

Мщ=, К1(н)) Кг(н))...К(н)ц." K(l-1)(н))К(н)»}+1})... К((-1))

К1(н-1)) кг()+1)J...K((i+1)j... K(i+1)(i!)JK(k+1))+1)J.„K(i+1)nj

K1nJ K2nJ".Klnj".К((-1)и) K(i+1)nJ "Knnj (4) Теперь рассчитывают элементы обрат10 ной к ковариационной матрицы по формулам

Кщ» )=МщО), К(ц()=Мщ0) (5)

По значениям элементов обратной мат15 рицы и средним значениям (математическим ожиданиям) сигналов определяют значения коэффициентов уравнения эллипсоида рассеивания сигналов в порциях )-го сорта полезного ископаемого

20 n — 1 и

l=1 ащХ(+2 g Д а(цХ(Х(+ г (=1(=2

2 А()Х|+А(л+1)1-0 (6)

25 !=! где коэффициенты соответственно равны ащ=Кщ(1), ащ=Кщ(1) Ац=- Kllj(1)Хц, I-1, (=2

30 п — 1 п

AJk+lJJ= f Klijj lJXIJ+2 g g KIIJj l XljXIJ, l =1 . l=1 l =2

1,2,... J,...,m-copTa. Р)

Аналогично определяют средние значения и коэффициенты для всех (m-1) остальных эллипсоидов рассеивания сигналов.

Для этого достаточно в формулах (1)Н7) заменить индекс J на соответствующий иэ оставшихся индексов 1, 2...;,(j-1),(+1),...,m.

Теперь рассчитывают расстояния между всеми m центрами эллипсоидов рассеивания сигналов. Для расстояния между центрами j-го и 0+1)-го эллипсоидов формула имеет вид

OjOJkI=(g (Xij — Xl0ktJ) ) . (8) !

=1

Определяют точку пересечения прямой

0J0J+1 между центрами соседних эллипсои50 дов с самим эллипсоидом. Для координат точки пересечения А прямой 0(0(+! с эллипсоидом Э(формулы имеют вид

К1 1J K12j" К1ц".К1()".К1п}

K12J K22J". K2lJ". Кгц". K2nj (3) К1ц Кгц".K((I...Кщ".KlnJ

K1nJ K2nJ" KlnJ" Kin)" KnnJ

X!A)+2M)) (-й}+ N — 4 М) gj ), 55

Х2А)-(Х1О+1 -Х1)) (Х1А)(Х2 +1)-X2J)-X1JX2(J+1)+

Для каждого элемента кбвариационной матрицы рассчитывают значение его, минора, то есть определителя (n-1)-ro порядка, образованного из определителя D зачеркивание в нем 1-й строки и I-ro столбца, по формулам

+ Хг)Х10+1)1,..., ХпА}(Х1Ц+1}-X1J) х х (Х1Аф(п()+1)-Хп))-Х1)Хп((1)+Хп)Х1()+1)), (9) 2U04355 где обозначено

n — 1 и

MJ= g а((2(Хщ+»-Х()г+2 g Я а((ГХ(0+1)i =-1 (=1(=г

J I

- Хц)(Х(()+ц-Хц), )Ц)=2(g ац)(ХХ)+))-!

n — 1 (ц

- Х(()(Х((Х1((+1)-Х((Х(((+»)+ g . i; а(ц(Х(О+ 1)(=1(=г (<1

n — 1 и

- XiJ)(XiJX1(J+3) XfjX((J+f))+ g g а(ц(Х1О+»i=2(=ç

l

- Хц)(ХцХ)ц+\)-Xl)XI2+)))+(Xz()+2- Хц) Q x

i=1 п — 1 и

x A(j(X((J+fJ-X(j)), Qj=2 g g a(iJ(X(jXf(J+fJ(=2(=э

l

- XfJX((J+f))(X(jXf(J+f)-ÕfjXi(J+f))-)-2(Õfä+f>-X1J) х х g (ХцХ1цн)-Xs)XI()+lg)+A(a+s))(Xs()+q)-Õa) (=г

Аналогично определяют координаты точки Aj+f. Для этого достаточно в формулах (8) и (9) заменить индекс j на индекс (j+1), а (j+1) íà (j+2).

Определяют расстояния между центрами эллипсоидов и точками пересечения эллипсоидов Э и 3J+f с прямой OJÎJ+1, то есть расстояния AJOJ и А(+10(+1, по формулам

A;O)=(g (X>a)-Xi)) ) ", !

=1 п j+fOJ+f=(g (XfA(J+»-Xi(J+») ) " "(10) (=1

Определяют значения отношений расстояний между центрами OJOJ+1 к сумме расстояний от центров эллипсоидов до точек пересечения А(и А(+1

ОТК =(О О .Р 101+А .10 .11" (11)

Аналогично определяют остальные (j-2) отношения; ОТН1,...,0T H J, OTHJ+1,...,0THm-1.

Определяют среднее значение всех (j-1) расстояний

m — 1

ОТКср=(ОТК()(п) 1) (12)

" J=1

Сначала определяют среднее значение для различных совокупностей сигналов по два и находят ту пару сигналов, для которой среднее значения отношения наибольшее.

Если окажется, что наибольшее значение среднего отношения не превышает 3, то необходимо повторить всю описанную процедуру для различных совокупностей сигналов по три. Если теперь и для всех совокупностей сигналов по три тоже окажется, что

50 наибольшее значение среднего отношения не превышает 3, то всю описанную процедуру повторяют для различ - х совокупностей сигналов по четыре, Если же при последовательных повторениях процедуры окажется, что даже и для совокупности всех и исходных сигналов среднее значение отношения не превышает 3, то изменяют состав самой исходной совокупности сигналов. Такую замену можно производить как заменой нескольких сигналов исходной совокупности, так и заменой всех сигналов на новую совокупность.

Ту совокупность сигналов, которая обеспечивает наибольшее значение среднего отношения оставляют для проведения с ее помощью сепарации полезного ископаемого по сортам (показателям качества).

Пример реализации способа. Определяли совокупность трех наиболее информативных сигналов для сепарации угля по зольности. Уголь облучали полиэнергетически гамма-излучением ь диапазоне энергий от 10 кэВ до 1 МэВ, так как при меньшей энергии будут сказываться неровности поверхности контролируемого слоя угля, а при энергии больше 1 МэВ сигнал не будет значимо изменяться с изменением зольности.

Регистрировали 50 сигналов в диапазоне энергий от 10 кэВ до 1 МэВ и определяли информативности всех 1225 сочетаний из 50 сигналов по два. Оказалось, что наиболее информативной является пара сигналов об интенсивности обратно рассеянного углем гамма-излучения в диапазонах энергий 50150 кэВ и 100-300 кэВ, для которой среднее значение отношения OTHcp=4,5. Определяли также информативности всех 19600 сочетаний из 50 сигналов по три. Оказалось, что наиболее информативной является тройка сигналов об интенсивности обратно рассеянного углем гамма-излучения в диапазонах энергий 50-70 кэВ, 150-175 кэВ и

230 — 310 кэВ, для которой среднее значение отношения 0TH(:>-=8,3. При сепарации угля по паре наиболее информативных сигналов вероятность ошибки при распознавании соседних значений зольности угля будет равна

Рош2=ехр(-4,5 /2)=0,4 10 4 то есть на 100000 измерений будет допускаться одна ошибка. При сепарации угля по тройке наиболее информативных сигналов вероятность ошибки при распознавании соседних значений зольности угля уже будет равна

Р (8 32Д) 0 11,10-14

i 4355 то есть на 10 измерений будетдопуск*ться

15 одна ошибка. Сообщим при этом, чо при сепарации угля по зольности по одному сигналу вероятность ошибки будет равна 0,91.

Таким образом, при сепарации угля по значению зольности по одному сигналу допускается 9 ошибок на 100 сепарируемых проб или кусков, при сепарации по двум сигналам допускается одна ошибка на 100000 проб, а при сепарации по трем сигналам допускается одна ошибка на 10 проб. Количество ошибок при переходе от одного сигнала до двух сигналов уменьшается в 11000 раз, а при переходе от двух сигналов к трем количество ошибок уменьшается в 10 раз. При дальнейшем увеличении количества сигнаФормула изобретения

СПОСОБ НАСТРОЙКИ СЕПАРАТОРА, включающий регистрацию спектра интенсивностей излучения сепарируемого материала и выделение из него информационного набора величин интенсивностей излучения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности сепарации и ускорения настройки, сортируемый материал делят на порции каждого сорта, где значение контролируемого параметра остается постоянным, регистрируют спектр интенсивностей излучений каждой порции материала, строят эллипсоиды раслов количество ошибок медленно уменьшается, Технико-экономическими преимущест5 вами предложенного способа по сравнению с прототипом являются; резкое повышение выхода кондиционных сортов угля при его сепарации по зольности за счет уменьшения потерь угля в некондициОнных сортах, 10 упрощение аппаратурной реализации способа, а также увеличение быстродействия, то есть рост производительности сепаратора.

15 (56) Авторское свидетельство СССР

Q 1094620, кл. В 03 В 13/06, 1984. сеивания для совокупностей интенсивностей излучения по две и более для порций каждого сорта, определяют расстояния между центрами эллипсоидов, определяют значения отношений расстояний между центрами эллипсоидов к сумме расстояний от центров эллипсоидов до точек пересечения прямых между центрами эллипсоидов с самими эллипсоидами, находят среднее

30 значение этих отношений для всех совокупностей величин интенсивностей излучения и выделяют из него информационный набор величин интенсивностей излучения, для которых среднее значение отношения

35 является максимальным.

2004355

004355

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

Редактор А.3 робок

Заказ 3368

Составитель А.Онищенко

Техред М.Моргентал Корректор С,Лисина Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

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