Ручной экспресс-анализатор содержания железа магнетита в пульпе и способ определения этого содержания

Авторы патента:

G01N27/72 - путем исследования магнитных параметров

Владельцы патента RU 2787808:

Открытое акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт по осушению месторождений полезных ископаемых, защите инженерных сооружений от обводнения, специальным горным работам, геомеханике, геофизике, гидротехнике, геологии и маркшейдерскому делу" (ОАО "ВИОГЕМ") (RU)

Изобретение относится к средствам аналитического контроля и может быть использовано для оперативной оценки содержания железа магнетита в хвостах обогащения пульповых потоков железорудных фабрик. Ручной экспресс-анализатор содержания железа магнетита в пульпе содержит пульпоприемник, индукционный датчик магнитной восприимчивости и пульт управления. Датчик магнитной восприимчивости закреплён в пульпоприемнике, сообщен с осадочной камерой и выполнен в виде связанного с пультом управления индукционного векторно-разностного датчика, оснащенного генераторными обмотками, две из которых установлены с возможностью синфазного включения, а третья имеет возможность включения в противофазе с ними, а также рабочей и компенсационной обмотками. Техническим результатом является исключение вспомогательных действий по подготовке проб, охват всей зоны контроля хвостов обогащения и повышение оперативности и достоверности результатов. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Из уровня техники известен целый ряд устройств контроля содержания магнитного железа в хвостовых пульповых потоках обогащения железных руд. Все они являются стационарными, металлоёмкими и не представляют возможности оперативно перемещать по местности. Кроме того, известные устройства не отвечают требованиям оперативности и достоверности оценки содержания железа магнетита в пульповых потоках, а также отличаются сложностью конструкции и эксплуатации.

Известно устройство контроля содержания магнитного железа (а.с. СССР № 512417, МПК G01N27/72, опубл. 1976), содержащее сифон, датчик магнитной проницаемости, вычислительное устройство, плотномер, на выходе которого установлена накопительная насадка, снабженная в донной части запорным устройством, соединенным с датчиком магнитной проницаемости и кинематически связанным с исполнительным органом вычислительного устройства, причем в верхней части накопительной насадки установлен ограничительный клапан. Недостатком устройства является высокий порог твердого контролируемой пульпы, стационарная установка устройства, недостаточная достоверность результатов.

Известна, также, система автоматического контроля содержания магнетита в пульпе (патент RU 2746880C1, МПК G01N1/10, опубл. 21.04.2021), содержащая управляемый пробоотборник с клапаном подачи воздуха, датчик плотности пульпы в технологической емкости, пробоприемное устройство с датчиком уровня пульпы и клапаном подачи воды на промывку, шарнирную опору, подвижный рычаг с противовесом и закрепленным на нем электромагнитом, питание которого осуществляется через устройство размагничивания, вертикальную немагнитную трубу с установленным на ней силоизмерительным элементом, электрически соединенным с весоизмерительным преобразователем, клапан подачи сжатого воздуха в вертикальную трубу через фильтр-регулятор, измерительную кювету с плоским прямоугольным выступом, запорный клапан на выходе измерительной кюветы с пневмоприводом, контроллер с операторской панелью, входы контроллера соединены с выходами датчика плотности пульпы, датчика уровня пульпы, весоизмерительного преобразователя, а выходы соединены со входами клапана подачи воздуха в управляемый пробоотборник, клапана подачи воды на промывку, устройства размагничивания, электромагнита, клапана подачи сжатого воздуха в вертикальную трубу и пневмопривода запорного клапана. Недостатком системы является стационарная установка, а также, сложность конструкции; при этом использование пондеромоторного устройства, основанного на силовом взаимодействии контролируемой среды с магнитным полем, требует обслуживания подвижных механизмов системы.

Наиболее близким к заявленному устройству является тестер руды ОКМЦ-3.1П (https://k-variant.com.ua/ru/магнетит-ii-поколение/окмц-3-1п) (прототип) содержащий пульт управления, выносной датчик, стакан для проб и зарядное устройство. Определение магнетита известным устройством основано на заполнении заранее подготовленной пробой специального стакана и помещении его в индуктивный датчик, после чего пульт управления в статическом режиме производит расчет содержания массовой доли магнетита. Недостатком тестера является его стационарная установка, а также, визуальный контроль зоны твердой фазы при заполнении стакана для проб и недостаточная точность определения показаний. Устройство позволяет делать анализ только в статическом режиме и без учета крупности частиц пробы, что не позволяет показывать высокую достоверность результатов.

Задачей предлагаемого изобретения является, упрощение конструкции устройства, повышение мобильности, повышение оперативности и достоверности контроля содержания железа магнетита в пульпе.

Задача решается за счёт использования в качестве первичного преобразователя содержания железа магнетита векторно-разностного индукционного датчика, установленного в пульпоприемнике и связанного с пультом управления анализатора, а также за счёт расчёта содержания железа магнетита в пульпе с учетом гидравлической крупности.

Технический результат заключается в исключении вспомогательных действий по подготовке проб, в охвате всей зоны контроля хвостов обогащения, начиная с первой стадии мокрой магнитной сепарации (ММС), а также в повышении оперативности и достоверности результата за счет учета гидравлической крупности путем определения скорости осаждения твердых частиц под действием силы тяжести в жидкой среде и применения векторно-разностного индукционного датчика для компенсации разброса содержания твердого.

При анализе хвостов обогащения в пульповых потоках, представляющих жидкую и твердую фазы, разброс содержания твердого колеблется в больших пределах. В зависимости от качественно-количественной схемы обогащения содержание твердого в пульпе варьируется: ММС1 (первая стадия мокрой магнитной сепарации) - 17…25%, ММС2 (вторая стадия) – 5…9%, ММС3 (третья стадия) – 1…4% и так далее, дешламация - 0,1…2%. Массовая доля железа магнетита находится в пределах 0,6…5%. Указанная зависимость выявлена опытным путём, на основании данных, известных из качественно-количественных схем железнорудных обогатительных фабрик. Параметры регламентируются технологическими инструкциями производства железорудного концентрата.

Известна зависимость магнитной восприимчивости от размеров зерен ферромагнетика (Магнетизм горных пород / Т. Нагата; Пер. с англ. В.П. Августиновича и др.; Под ред. д-ра физ.-мат. наук Г.Н. Петровой. - М.: Мир, 1965). Экспериментально установлено, что при штатной работе обогатительных аппаратов, в твердом хвостов присутствуют частицы вмещающей породы и сростки с низкой объемной долей магнетита. Чистые зерна магнетита присутствуют в очень ограниченном составе в тонком классе крупности (выявлено в результате исследований технологических проб с использованием метода магнитного фракционного анализа).

Для контроля магнитной восприимчивости сред широкое распространение получили индукционные датчики. В отличие от классических индукционных датчиков, основанных на приращении взаимоиндуктивности двух систем обмоток при изменении магнитного потока в одной из них, в предлагаемом устройстве применен векторно-разностный датчик.

Сущность предполагаемого изобретения заключается в том, что в установке, содержащей закреплённые на основании (штанге) пульпоприемник с осадочной камерой, индукционный датчик магнитной восприимчивости, и пульт управления, использован индукционный датчик векторно-разностного типа, схема соединения обмоток которого представлена генераторными обмотками, из которых, первые две обмотки находятся в синфазном включении, а третья генераторная обмотка включена в противофазе. Сигнал, пропорциональный магнитной восприимчивости материала, формируется путем вычитания сигнала компенсационной обмотки из сигнала рабочей обмотки. При анализе содержания железа магнетита в пульпе принимается во внимание гидравлическая крупность пробы, при этом расчёт производится по формуле:

где:

k - коэффициент пропорциональности;

D, C – поправочные коэффициенты;

– величина магнитной восприимчивости.

Сущность изобретения поясняется графическими материалами.

На фиг.1 представлено схематичное изображение ручного экспресс-анализатора содержания железа магнетита в пульпе (схема, общий вид).

На фиг.2 представлена схема векторно-разностного датчика.

На фиг.3а и 3б представлены сравнительные схемы магнитных полей векторно-разностного (фиг.3а) и обычного (фиг.3б) индукционных датчиков.

На фиг.4 приведен график сравнительной интегральной чувствительности двух типов датчиков при равномерной упаковке слоев твердого пробы.

Ручной экспресс-анализатор содержания железа магнетита в пульпе содержит основание (штангу) 1 с рукояткой, на котором закреплены пульпоприемник 2, с осадочной камерой 3, индукционный датчик магнитной восприимчивости 4, датчик температуры пульпы 5 и пульт управления 6, электрически связанный с датчиками 4 и 5. (фиг.1) Датчик 4 установлен в пульпоприемнике 2, сообщён с осадочной камерой 3 и выполнен в виде катушки с размещенными на ней обмотками: первой генераторной обмоткой 7, второй генераторной обмоткой 8, третьей генераторной обмоткой 9, рабочей обмоткой 10 и компенсационной обмоткой 11. (фиг.2) Переменное магнитное поле такого датчика имеет заданную при изготовлении неоднородность и резкую границу нечувствительности, т.е. датчик имеет фокусировку в нижней зоне третьей генераторной обмотки 9. При помощи третьей генераторной обмотки, которая является фокусирующей, задается интегральная чувствительность индукционного датчика 4, в данном случае – это зависимость дифференциального сигнала от высоты твердого (сгущенного материала) пробы (фиг.4). Для компенсации возрастания упаковки частиц при превышении 2% содержания твердого, задана интегральная чувствительность векторно-разностного датчика с отрицательным наклоном выше уровня сгущения 1-2% твердого за счет витков третьей генераторной обмотки, равном 50% от числа витков первой генераторной обмотки. Такой подход позволяет проводить анализ пульпы с низким содержанием твердого в пульпе и свести к минимуму эффект от его вариаций, что ведёт к повышению достоверности результата.

Ручной экспресс-анализатор содержания железа магнетита в пульпе работает следующим образом.

Оператор доставляет экспресс анализатор к определённому месту забора пульпы для контроля железа магнетита, удерживая его за рукоятку основания 1. Для приведения устройства в рабочее состояние оператор нажимает кнопку «Старт» (на фиг. не показана), размещённую на пульте управления 6. После нажатия кнопки «Старт», оператор производит забор пробы при помощи пульпоприеменика 2, в котором осуществляется сгущение твердого пульпы в гравитационном поле. В нижней части осадочной камеры 3 посредством векторно-разностного индукционного датчика 4, фиксируется сигнал, пропорциональный магнитной восприимчивости материала. После заполнения пульпоприемника, последний выводится из потока пульпы. Дифференциальный сигнал векторно-разностного индукционного датчика 4 усиливается и преобразуется пультом управления в величину магнитной восприимчивости . По приближению к нулю первой производной магнитной восприимчивости по времени определяют время анализа. Учет гидравлической крупности выполняется поправочным коэффициентом «D», зависящим от времени анализа (с увеличением времени коэффициент снижается). Для косвенного учета вязкости среды осаждения вводится поправочный коэффициент «С», использующий показания датчика температуры пульпы 5, (коэффициент повышается с повышением температуры). Расчетное значение массовой доли железа магнетита определяют по эмпирической формуле, выведенной на основании обобщения данных химического анализа и данных описываемого экспресс-анализатора:

где: - коэффициент пропорциональности;

– поправочные коэффициенты;

– величина магнитной восприимчивости.

; ;

t_{анализа} – время анализа, с;

t – температура пульпы, °С.

Например, по завершению анализа получены следующие данные:

Время анализа t_{анализа}=15 с.

Температура пульпы t=10°С.

Величина магнитной восприимчивости = 7,5%.

; ; ,

т.е. выявленное содержание железа магнетита в пульпе составляет 1,01%.

После завершения анализа оператор, удерживая устройство за рукоятку основания, переворачивает пульпоприемник и промывает под струей чистой воды.

Предлагаемый ручной экспресс-анализатор содержания железа магнетита в пульпе представляет собой компактное переносное устройство (примерный вес 2 кг), позволяющее оператору перемещать его на местности и оперативно производить контроль и анализ содержания железа магнетита в пульпе в любой точке технологического передела обогатительной фабрики с высокой достоверностью данных.

Таким образом, задача, стоящая перед изобретением, решена.

1. Ручной экспресс-анализатор содержания железа магнетита в пульпе, содержащий пульпоприемник, индукционный датчик магнитной восприимчивости и пульт управления, отличающийся тем, что датчик магнитной восприимчивости закреплён в пульпоприемнике, сообщен с осадочной камерой и выполнен в виде связанного с пультом управления индукционного векторно-разностного датчика, оснащенного генераторными обмотками, две из которых установлены с возможностью синфазного включения, а третья имеет возможность включения в противофазе с ними, а также рабочей и компенсационной обмотками.

2. Ручной экспресс-анализатор содержания железа магнетита в пульпе по п.1, отличающийся тем, что число витков третьей генераторной обмотки индукционного векторно-разностного датчика составляет 50% числа витков первой генераторной обмотки.

3. Способ определения содержания железа магнетита в пульпе посредством ручного экспресс-анализатора по п.1, характеризующийся тем, что массовую долю железа магнетита рассчитывают по формуле:

где: k - коэффициент пропорциональности;

D, C – поправочные коэффициенты;

– величина магнитной восприимчивости.

Изобретение относится к области исследования свойств материалов и касается способов определения температурного воздействия на открытые стальные конструкции, в частности температуры огневого воздействия в результате пожара, и может быть использовано при проведении технической диагностики металлоконструкций различного назначения из ферромагнитных материалов.

Устройство оценки структуры металла катаных стальных листов, способ оценки структуры металла катаного стального листа, производственное оборудование для изготовления стального изделия, способ изготовления стального изделия и способ управления качеством стального изделия // 2784421

Использование: для оценки структуры металла катаных стальных листов. Сущность изобретения заключается в том, что устройство оценки структуры металла катаных стальных листов, содержащее блок измерения магнитного свойства, выполненный с возможностью измерения магнитного свойства в заданной точке оценки по меньшей мере в двух различных направлениях намагничивания посредством выполнения в указанных по меньшей мере двух различных направлениях намагничивания следующих операций: создание магнитного поля на поверхности катаного стального листа в одном направлении и измерение магнитного свойства в заданной точке оценки на поверхности катаного стального листа; и блок определения, выполненный с возможностью определения структуры металла в заданной точке оценки на основе магнитного свойства, измеряемого блоком измерения магнитного свойства, причем блок определения выполнен с возможностью вычисления циклически изменяющегося компонента, для различения структуры металла, исходя из циклически изменяющегося компонента указанного магнитного свойства в направлении намагничивания и с возможностью определения структуры металла в заданной точке оценки на основе указанного циклически изменяющегося компонента.

Способ определения стадий циклической усталости и остаточного ресурса металлических изделий // 2772839

Использование: для определения стадий циклической усталости и остаточного ресурса металлических изделий с использованием метода акустической эмиссии и метода магнитной памяти металла. Сущность изобретения заключается в том, что выполняют определение параметров напряженности магнитного поля методом магнитной памяти металла и параметров сигналов акустической эмиссии в процессе испытаний на циклическую усталость и устанавливают взаимосвязь между этими параметрами.

Устройство и способ определения устойчивости и структурной стабильности магнитных жидкостей // 2760924

Использование: для определения устойчивости и структурной стабильности магнитных жидкостей. Сущность изобретения заключается в том, что в зазор в виде клина с углом 90-150° помещается емкость с исследуемой магнитной жидкостью с формой, идентичной зазору, и выдерживается в нем в течение 50-200 часов, при этом для оценки коллоидной устойчивости и структурной стабильности магнитной жидкости используется критериальная величина ω, равная отношению исходной намагниченности магнитной жидкости Jos к равновесной намагниченности JHs в магнитном поле: ω=Jos/Jhs.

Способ и устройства для наблюдения за магнитным полем в объеме материала, а также применение этого устройства // 2759507

Группа изобретений относится к области материаловедения. Способ наблюдения за магнитным полем объема материала для определения свойств заготовки при возбуждении объема материала заготовки, в котором регистрируют магнитное поле объема материала как функцию времени и частоты с высокой разрешающей способностью по частоте, причем осуществляют механическое или тепловое возбуждение.

Способ прогнозирования технологических свойств магнетитовых руд при магнитном обогащении // 2758890

Изобретение относится к методам контроля технологических свойств магнетитовых руд. Способ прогнозирования технологических свойств магнетитовых руд при магнитном обогащении заключается в измерении коэрцитивной силы пробы магнетитовых руд любым известным способом и определении среднего размера магнетитовых зерен, при этом одновременно с коэрцитивной силой измеряют напряженность магнитного поля, при котором осуществляется измерение, намагниченность насыщения, остаточную намагниченность, тангенс угла наклона участка кривой петли гистерезиса при напряженности магнитного поля, равной коэрцитивной силе, объемную плотность образца и определяют технологические свойства пробы магнетитовых руд, определяя средний размер вкраплений магнетитовых зерен, дополнительно к среднему размеру вкраплений магнетитовых зерен, используя замеренные характеристики петли гистерезиса, определяют массовую долю железа магнитного в руде, массовую долю железа общего в концентрате.

Способ идентификации носителя информации // 2751691

Изобретение относится к области идентификации носителя информации, выполненного на бумажном или пластиковом субстрате, таких как чертежи, нормативно-техническая документация, бланки документов, пластиковые карты, паспорта, книги и прочая полиграфическая продукция, и направлено на предотвращение их несанкционированного воспроизведения или копирования, перемещения и хранения.

Устройство для измерения силовых характеристик постоянных магнитов // 2747475

Изобретение относится к конструкции технологического оборудования, предназначенного для контроля силовых характеристик постоянных магнитов. Устройство для измерения силовых характеристик постоянных магнитов содержит корпус с немагнитной крышкой, имеющий выступ для установки контролируемого магнита, оппозитно которому расположен ферромагнитный элемент, а также средство измерения силы притяжения между ферромагнитным элементом и магнитом, при этом корпус выполнен из немагнитного материала, выступ представляет собой пластину из магнитного материала, расположенную на дне корпуса, ферромагнитный элемент изготовлен в виде отрезка проволоки, а в крышке выполнены отверстия, диаметр которых равен 1,1-1,2 диаметра поперечного сечения ферромагнитного элемента.

Система автоматического контроля содержания магнетита в пульпе // 2746880

Изобретение относится к системам автоматического контроля качества технологических продуктов в процессах обогащения руд, содержащих магнитное железо. Настоящее изобретение качается системы автоматического контроля содержания магнетита в пульпе, которая содержит пробоприемное устройство, вертикальную немагнитную трубу, соединенную с пробоприемным устройством, электромагнит, закрепленный на подвижном рычаге, силоизмерительный элемент, установленный на стенке вертикальной немагнитной трубы, датчик уровня пульпы в пробоприемном устройстве и управляющий контроллер.