Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Разработка методического и аппаратного обеспечения для исследования и повышения эффективности рентгенолюминесцентной сепарации алмазосодержащего сырья

ВАК РФ 25.00.13, Обогащение полезных ископаемых

Автореферат диссертации по теме "Разработка методического и аппаратного обеспечения для исследования и повышения эффективности рентгенолюминесцентной сепарации алмазосодержащего сырья"

На правахрукописи

ШЛЮФМАН Евгений Мартынович

РАЗРАБОТКА МЕТОДИЧЕСКОГО И АППАРАТНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ И ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ РЕНТГЕНОЛЮМИНЕСЦЕНТНОЙ СЕПАРАЦИИ АЛМАЗОСОДЕРЖАЩЕГО СЫРЬЯ

Специальность 25.00.13 - «Обогащение полезных ископаемых»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 2004

Работа выполнена в Якутском научно-исследовательском институте алмазодобывающей промышленности (Якутнипроалмаз) и Политехническом институте, филиале Якутского государственного университета, г. Мирный

Научный руководитель: академик Чантурия Валентин Алексеевич,

Официальные оппоненты: докт. техн. наук, проф. Старчик Леопольд Петрович

канд. техн. наук Литвинцев Эдуард Георгиевич

Ведущая организация: НПП "Буревестник", ОАО, г. Санкт-Петербург

Защита состоится " § " (Mljfa8^2004 г. в /^час. ^мин. на заседании диссертационного совета Д 002.074.01 в Институте проблем комплексного освоения недр РАН по адресу: г.Москва, Крюковский тупик, 4. тел./факс: (095) 360 89 60

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института проблем комплексного освоения недр РАН

Автореферат разослан

Ученый секретарь диссертационного совета, канд. техн. наук

Шрадер Э.А.

Общая характеристика работы

Актуальность работы. Обогащение алмазосодержащего сырья - сложный технологический процесс, зависящий от низкого содержания полезного компонента в руде, требующий большого количества подготовительных и основных операций для получения конечной продукции, при обеспечении в процессе обогащения крупности и качества алмаза без нарушений.

Реитгенолюминесцентная сепарация, используемая на обогатительных фабриках АК "АЛРОСА", обеспечивает извлечение алмазов по всем переделам не менее 85-95 % по массе и более 99,5% по стоимости.

Однако имеющиеся на практике технические решения не удовлетворяют службу эксплуатации по эффективности извлечения алмазов при высоком содержании люминес-цирующих минералов в обогащаемом продукте. Возникающие при этом потери являются причиной снижения стоимости конечной продукции.

Используемые в промышленных рентгенолюминесцентных сепараторах технические решения не могут обеспечить нормальную работу сепаратора при высокой частоте следования люминесцирующих минералов. Кроме этого недостаточно изучены процессы, происходящие в сепараторах при обогащении алмазосодержащих концентратов, и как следствие, отсутствуют практические рекомендации проектировщикам для совершенствования конструкции сепаратора.

Сказанное позволяет считать актуальной задачу дальнейшего совершенствования существующих и разработки новых рентгенолюминесцентных сепараторов.

Цель работы - повышение эффективности работы существующих рентгенолю-минесцентных сепараторов на основе изучения основных закономерностей, происходящих при радиометрическом обогащении алмазосодержащих концентратов, и создание сепараторов нового технического уровня.

Идея работы - использование закономерностей повышения эффективности работы рентгенолюминесцентных сепараторов для совершенствования их конструкции.

Объектом исследований являются рентгенолюминесцентные сепараторы, работающие при обогащении алмазосодержащих руд и концентратов с высоким содержанием люминесцирующих минералов. .

Научные положения, защищаемые в работе: 1 РОС,НЛЦНОНЛЛЬНЛЯ —1--Р } БИБЛИОТЕКА

3

СП

оэ

I

1. Сигнал люминесценции воздуха в существующих сепараторах составляет не менее 0,5 от сигнала люминеснирующих минералов и при коэффициенте усиления тракта регистрации (300л-500) без применения специальных приемов вводит усилитель в состояние насыщения, при котором поступающие на вход системы сигналы от минералов не вызывают изменений этого сигнала на выходе..

2. Пороговая частота следования люминесцирующих минералов зависит от их. яркости, размера и конструктивных особенностей усилителя существующих сепараторов и составляет 1,3 штУс для ярколюминесцирующих минералов и 0,7 штУс - для слаболюми-несцирующих.

3. Конструктивное исполнение тракта регистрации усилителя, систем обработки сигналов и схем принятия решения в системах автоматического регулирования, а также показатели эффективности их работы при обогащении алмазосодержащего сырья с высоким содержанием люминесцируюших минералов зависят от пороговой частоты их следования, при которой наблюдаются отказы в работе указанных систем.

Научная новизна полученных результатов.

В работе развиты основы научно обоснованного подхода к расчету и проектированию рентгенолюминесиеитных аппаратов. При этом экспериментально установлены следующие закономерности:

1.Взаимосвязь между амплитудой, спектральной плотностью и спектром шума люминесценции воздуха и мощностью рентгеновского излучения и внешней засветкой. Установлено, что увеличение люминесценции воздуха может быть сравнимо с амплитудой сигнала от минерала, что приводит к насыщению усилителя и ухудшению эффективности его работы (потере алмазов).

2.Взаимосвязь между частотой и порядком следования люминесцирующих минералов и показателем извлечения сепаратора и эффективностью работы системы автоматического регулирования чувствительности сепаратора. Стабильная работа люминесцентных сепараторов наблюдается при фиксированной производительности и до пороговой частоты следования минералов- 1,4 штУс.

3.Установлено,.что существующая конструкция тракта регистрации сепаратора искажает форму, амплитуду и длительность выходного сигнала, что указывает на наличие переходных процессов в его элементах, результатом которых является искажение вершины импульса и появление ''паразитного" выброса противоположной полярности в момент его окончания.

4.Установлены динамический диапазон сигналов люминесценции алмазов различной крупности и доля алмазов (не менее 40%), имеющих выход люминесценции достаточный для перегрузки усилителя тракта регистрации. Установлена взаимосвязь между интервалом движения алмазов, формированием сигнала "обнаружение" и временем цикла "обнаружение-задержка-отсечка". При уменьшении интервала движения сигналы люминесценции минералов начинают "сливаться" и воспринимаются трактом регистрации как; один сигнал от "длинного" минерала и наблюдаются нарушения порядка формирования-цикла "обнаружение-задержка-отсечка", что приводит к потерям алмазов.

6.Использование метода обнаружения слаболюминесцирующих алмазов путем увеличения амплитуды сигнала их люминесценции за счет измерения "прямой", "обратной" и "суммарной" интенсивности рентгенолюминесценции, применение операционных усилителей в узлах тракта регистрации для исключения цепей гальванической развязки и подавления шумов, позволяет изменить > частоту обнаружения; (фиксации) сепаратором люминесцирующих минералов от 2 шт./с до 50 шт./с и повысить извлечение слаболюми-несцирующих минералов при высоком их содержании и фиксированной производительности.

7.Разработан алгоритм исследования процесса формирования сигналов различных схем (устройств) тракта регистрации сепаратора, на основании которого они были выполнены и выданы рекомендации по совершенствованию сепаратора.-

8.Установлено, что использование полного диапазона двухполярного напряжения источника питания усилителя повышает его динамический диапазон в 2 раза, позволяет принять решение по форме и длительности сигналов в зависимости от того, один или несколько люминесцирующих минералов вошли в зону регистрации.

Практическое значение работы состоит в следующем:

- разработаны методики оценки и алгоритм исследования;

- разработаны алгоритмы работы узлов и блоков сепаратора;

- разработаны, испытаны и внедрены на предприятиях АК "АЛРОСА" сепаратор РЛА-2К и модули регистрации с усовершенствованной системой автоматического регулирования.

Реализация результатов осуществлена на предприятиях АК "АЛРОСА". Ожидаемый экономический эффект от внедрения сепаратора РЛА-2К и модулей регистрации с усовершенствованной системой автоматического регулирования - составляет 15000 тыс .руб.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались на; Всесоюзном научно-техническом совещании (1987г.), УМирнинской городской научно-практической конференции, посвященной 5-летию Мирнинского филиала; ЯГУ им. М.К. Лммосова (Мирный, 1999г.), V и VI Международных салонах промышленной? собственности (Москва, 2002г.. 2003г.) - получены серебряные медали, IV Конгрессе обогатителей стран СНГ (Москва, 2003г.), X международной научно-технической конференции (Донецк, 2003г.) - получен диплом 3 степени.

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 5 работ. Кроме того, в процессе выполнения работы получено 7 патентов на способы и устройства сепарации.

Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5-ти глав, заключения, списка литературы из 51 наименования,-приложения, содержит 144 страницы машинописного текста, в том числе 68 рисунков, 5 таблиц.

Основное содержание работы •

Первая глава содержит оценку перспектив применения сепараторов на горных предприятиях, актуальность и опыт их эксплуатации, обзор конструкций; и научно-исследовательских работ по вопросам создания и совершенствования конструкции РЛС и постановку задач исследования:

1. Разработать методическое и аппаратное обеспечение для исследования процессов, происходящих во время эксплуатации РЛС.

2. Исследовать факторы, влияющие на эффективность работы сепараторов.

3. Исследовать процессы, происходящие в сепараторе при обогащении алмазосодержащего сырья.

4. Разработать мероприятия по совершенствованию сепараторов и выполнить их • промышленные испытания.

Вторая глава содержит программу, описание методического и аппаратного обеспечение экспериментальных исследований РЛС и аппаратуры для их выполнения - первая задача, включающая: методику исследования влияния люминесценции воздуха; методику исследования влияния повышенного содержания люминесцирующих минералов на эффективность работы сепараторов ЛС-0Д-4-04, РМДС-4М и РЛА-2К, сравнение технологических показателей последнего с показателями сепараторов ЛС-ОД-4-04 и РМДС-4М;.

6

методику оценки погрешности, вносимой л гальванической развязкой* усилителя тракта регистрации, и пороговой частоты следования люминесцирующих минералов; методику обработки крупных проб алмазов и минералов для исследования физических свойств (интенсивность рентгенолюминесценции, интенсивность рентгенолюминесцентной (оптической) абсорбции, динамический диапазон сигналов люминесценции); методику анализа работы отдельных узлов и аналогового тракта регистрации при различном содержании алмазов или сопутствующих люминесцирующих минералов; методику исследования работы схем с фильтром; методику испытания модулей регистрации с усовершенствованной > системой АРУ.

На основании разработанных методик и аппаратуры выполнены дальнейшие исследования.-

Третья глава содержит исследование влияния различных факторов на эффективность работы рентгенолюминесцентного сепаратора, включающее люминесценцию воздуха, фиксированного объемом зоны возбуждения и регистрации при изменении тока рентгеновской трубки и внешней засветки,- влияния повышенной концентрации люминесци-рующих минералов (полезных и сопутствующих) на показатель извлечения.

Для исследования влияния повышенного содержания люминесцирующих минералов на эффективность работы сепараторов ЛС-ОД-4-04 и РМДС-4 были проведены ихг испытания в условиях предприятий АК"АЛРОСА". При этом механическое извлечение ? сепараторов ЛС-ОД-4-04 и РМДС-4 при содержании люминесцирующих минералов 0,1% составило соответственно е«98,9%±0,8% и Б*99,2%±0,7%. Испытания сепараторов выполнялись при постепенном увеличении содержания люминесцирующих минералов от 0,3% до 16% (при фиксированной производительности на каждый канал сепаратора) и при -изменении содержания люминесцируюших минералов от 16 до 80% (при производительности в 5... 10 раз меньше фиксированной). Результаты экспериментальных исследований приведены на рис.1 и 2.

Из проведенных исследований следует, что для сепараторов РМДС-4 (рис.1) и ЛС-0Д-4-04 (рис.2) существует пороговая частота следования люминесцирующих минералов - 1,32 шт./с и 1,38 шт./с соответственно, при превышении которой резко снижается показатель извлечения и возрастают потери люминесцирующих минералов (в первую очередь слаболюминесцирующих, частота следования которых не менее 0,7 шт./с).

Определено влияние люминесценции объема воздуха, конструкции тракта регистрации с цепями гальванической развязки (рис.3) и системы автоматического регулиро-

7

вания рентгенолюминесцентной чувствительности (рис.4) существующих люминесцентных сепараторов на эффективность их работы при обработке алмазосодержащих руд и концентратов с высоким содержанием люминесцирующих минералов, а.также влияние динамического диапазона усилителя тракта регистрации, сигналов люминесценции алмазов и минералов и влияние их грансостава.

На основании выполненных исследований существующих сепараторов установлено, что:

1. Сигнал люминесценции воздуха, может быть, сравним с амплитудой сигнала люминесценции от минерала, что приводит к насыщению усилителя и ухудшению эффективности его работы.

2. Амплитуда сигнала от слаболюминесцирующего алмаза, поступающего после ярколюминесцирующего, зависит от конструктивных особенностей тракта регистрации и времени между сигналами (рис.ЗЬ), то есть при частоте следования люминесцирующих минералов более 2 штУс цепи гальванической развязки вносят искажения в сигнал люминесценции, которые приводят к потерям слаболюминесцирующих алмазов.

3. С увеличением частоты следования люминесцирующих минералов уменьшается чувствительность сепаратора, так как при формировании управляющего сигнала САР РЛЧ возникает ошибка, вызванная суммированием сигналов люминесценции объема воздуха и люминесцирующих минералов (рис.4ф, что приводит к снижению чувствитель-

ности сепаратора и потере алмазов с уровнем люминесценции, близким к пороговому.

4. Широкий динамический диапазон сигналов люминесценции алмазов и минералов (4 порядка), зависящий от их природных свойств и крупности, вызывает перегрузку усилителя тракта регистрации и снижает эффективность процесса рентгенолюминесцент-ной сепарации.

Четвертая глава включает исследование процесса обнаружения люминесцирую-щего минерала сепараторами, при этом используется разработанный алгоритм следующего содержания: решение об отсечке полезного минерала принимается при условии превышения амплитуды сигнала люминесценции заданного значения, при этом тракт регистрации вырабатывает сигнал "обнаружение", который поступает на устройство задержки; устройство задержки по переднему фронту сигнала "обнаружение" формирует сигнал фиксированной длительности ("длительность транспортной задержки"), которая определяется временем, необходимым чтобы люминесцирующий минерал переместился из зоны обнаружения и регистрации до зоны отсечки; по заднему фронту сигнала "длительность транспортной задержки " вырабатывается сигнал - "длительность отсечки ", управляющий работой исполнительного механизма. Длительность этого сигнала определяется временем, необходимым на перемещение полезного минерала в концентратный отсек.

На рис.5 и 6 приведены диаграммы работы тракта регистрации сепаратора, соответственно при низком и высоком содержании люминесцирующих минералов.

При низкой частоте следования люминесцирующих минералов сигналы "обнаружение", "длительность транспортной задержки" и "длительность отсечки" формируются согласно алгоритму (см. рис.5), а при высокой частоте следования люминесцирующих минералов - последовательность формирования сигналов "обнаружение", "длительность транспортной задержки " и "длительность отсечки " нарушается. Второй и третий сигналы "обнаружение" (рис.6, моменты времени 12, 0 не вызывают формирования сигналов "длительность транспортной задержки" и теряются. Следовательно, для нормальной работы тракта регистрации по существующему алгоритму необходимо, чтобы минералы поступали с более низкой частотой, то есть через временной * интервал не менее длительности сигнала "длительность транспортной задержки ".

Аналогичные проблемы существуют и для устройства формирования сигнала "длительность отсечки", то есть сигналы "длительность транспортной задержки " должны поступать через временной интервал не менее длительности сигнала "длительность отсечки ".

На рис.7 представлены результаты исследования процесса формирования сигнала "обнаружение" при одновременном перемещении двух и более люминесцирующих ми-

нералов через зону облучения и регистрации при их высоком содержании в питании. При этом сигналы от люминесцирующих минералов, поступающих в зону облучения и регистрации с высокой частотой следования, "сливаются" и воспринимаются трактом регистрации как один сигнал от "длинного" минерала (рпсМ, моменты времени 1лю и И2-1]е) и, если не принять специальных мер, то в соответствии с существующим алгоритмом все последующие минералы уйдут в хвосты (то есть при высокой частоте следования в хвосты попадут и слаболюминесцирующие и ярколюминесцирующие алмазы).

Для исключения этого эффекта разработан тракт регистрации без цепей гальванической развязки (с усовершенствованными узлами), включающий: конструкцию тракта регистрации с усилителем сигналов люминесценции без гальванической развязки и фильтром, выполненными на базе операционных усилителей и обеспечивающие различные коэффициенты усиления для постоянной и переменной составляющих сигнала люминесценции, блок определения минералов в зоне облучения и регистрации, который фиксирует моменты входа и выхода минерала в зону возбуждения и регистрации путем выделения переднего и заднего фронтов сигнала, и схему совпадения, которая обеспечивает согласование момента выделения фронтов и фиксирует сигнал люминесценции, устройство формирования задержки на базе последовательного регистра сдвига и устройство формирования сигнала "длительность отсечки" па. базе счетчика, вырабатывающее сигнал отсечки переменной длительности. Результаты исследования процесса формирования сиг-

налов представленные на диаграмме (рис.7), показывают, как при изменении структуры сепаратора и алгоригма его работы формируются сигналы отсечки переменной длительно--ста, снижающие потери алмазов при высокой частоте их следования.

Исследованы методы расширения динамического диапазона усилителя тракта регистрации за счет смещения его начальной рабочей точки, соответствующей моменту отсутствия сигнала люминесценции на входе, к положительному напряжению питания источника (рис. 8) и увеличения амплитуды сигнала от слаболюминесцирующего алмаза за счет измерения интенсивности суммарного сигнала люминесценции минерала со стороны падающего потока проникающего излучения и с противоположной стороны.

Исследована усовершенствованная конструкция САР РЛЧ, включающая блок запоминания минимальной постоянной составляющей сигнала люминесценции (для сепараторов с постоянным рентгеновским излучением) и минимального значения величины сигнала люминесценции (рис.4с1) в момент действия импульса возбуждения источника излучения (для сепараторов с импульсным рентгеновским излучением), которые соответствуют люминесценции объема воздуха, что позволяет полностью исключить снижение чувствительности сепаратора независимо от содержания люминесцирующих минералов в питании.

Рис. 8. Диаграммы работы усилителя тракта регистрации с расширенным динамическим диапазоном.

В пятой главе на базе выполненных исследований сформулированы принципы совершенствования существующих сепараторов и разработки новых:

1. Предварительный усилитель фотоприемника, усилитель тракта регистрации и фильтр низких частот должны быть выполнены на базе операционных усилителей, не содержать цепей гальванической развязки, обеспечивать различные коэффициенты усиления

12

по переменной и постоянной составляющим сигнала, внося минимальные искажения в последнюю.-

2. Блок определения наличия минералов должен определять, сколько минералов одновременно перемещаются через зону облучения и регистрации, и формировать дополнительные сигналы.

3. Устройство формирования сигнала "длительность транспортной задержки" должно обладать памятью и формировать короткий сигнал задержки на сигналы "обнаружение" и сигналы блока определения наличия минералов.

4. Устройство формирования сигнала "длительность отсечки" должно формировать сигнал отсечки переменной длительности.

5. Для снижения перегрузки усилителя тракта регистрации и улучшения условий > анализа количества одновременно перемещающихся через зону облучения и регистрации * минералов динамический диапазон усилителя тракта регистрации должен быть расширен,

6. Для повышения чувствительности и селективности оптический тракт сепара--тора должен обеспечивать сбор света со всех сторон люминесцирующего минерала.

7. САРРЛЧ в качестве управляющего сигнала должна использовать минимальное значение величины сигнала люминесценции, соответствующее сигналу люминесценции воздуха..

Указанные принципы использованы при:

• Разработке модулей регистрации с усовершенствованной САР РЛЧ для сепараторов ЛС-20-05, ЛС-20-04-ЗМ,71С-0Д-50-03, ЛС-Д-4-03, ЛС-Д-4-04 и их модификаций. Модули регистрации нового уровня надежности изготовлены, испытаны и внедрены на предприятиях АК "АЛ РОСА". •

• Разработке и изготовлении сепаратора нового уровня надежности - РЛА-2К, который удовлетворяет требованиям принципов 1,2,3,4, 5,6 и предназначен для окончательной доводки продуктивного класса крупностью -5+0,5 мм, а также для обработки геологических проб как в фабричных, так и в полевых условиях.

Технологические и сравнительные испытания сепаратора РЛА-2К с сепараторами ЛС-ОД-4-04 и РМДС-4М подтвердили его надежную работу и высокую эффективность извлечения, что хорошо видно га зависимостей рис.9 и 1 Ог

• Механическое извлечение алмазов сепаратором РЛА-2К при производительности 25 кг/ч составило в»99,8%±0,2% при содержании люминесцирующих минералов 0,1%.

• Как следует из результатов проведенных экспериментов для сепаратора РЛА-2К не установлена пороговая частота следования алмазов (рис.9), он обеспечивает более стабильные и высокие показатели извлечения в широком диапазоне содержаний* люминесцирующих минералов в питании - от 0,3 до 80% (рис.10, кривая 3).

Рис. 9. Зависимость извлечения ал- Рис. 10. Зависимости извлечения ал-

мазов сепаратором РЛА-2К от частоты еле- мазов - от содержания а для * сепараторов дования. ЛС-ОД-4-04, РМДС-4М и РЛА-2К.

Сепараторы РЛА-2К внедрены на обогатительных фабриках Ботуобинской и Амакинской геологоразведочных экспедиций и экспериментальной обогатительной фабрике института "Якутнипроалмаз" АК "АЛРОСА". С 1997г. один сепаратор эксплуатируется на геологической фабрике Горнорудного общества "Катока" (Ангола) и по два сепаратора на предприятиях "Нижнеленское" и "Алмазы Анабара".

Эксплуатация сепараторов РЛА-2К подтвердила их высокие технологические показатели.

Заключение

В диссертационной работе обобщены результаты экспериментальных исследований рентгенолюминесцентных сепараторов и выявлены закономерности изменения параметров в зависимости от их конструктивных особенностей, условий эксплуатации, частоты следования люминесцирующих минералов, позволяющие научно обоснованно усовершенствовать существующие сепараторы и создать сепараторы нового уровня надежности на основе анализа процессов, происходящих в узлах сепараторов при прохождении алма-

зосодержащего сырья.

Основные научные и практические выводы сводятся к следующему:

1. Разработана методика и аппаратура для экспериментальных исследований, при помощи которой выявлены следующие закономерности для существующих сепараторов:

• определена пороговая частота следования1 люминесцирующих минералов -1,3 шт./с, при частоте следования слаболюминесцирующих не менее 0,7 штУс;

• тракт регистрации, содержащий цепи гальванической развязки, искажает форму, амплитуду и длительность сигнала, в зависимости от частоты следования люминесци-рующих минералов, интенсивности люминесценции и очередности их следования, то есть при поступлении» слаболюминесцируюшего минерала после ярколюминесцирующего. вносимая трактом регистрации погрешность не позволяет принять решение на его отсечку;

• установлено, что если интервал следования минералов больше времени цикла "обнаружение-задержка-отсечка", то люминесцирующие минералы надежно отсекаются в концентрат, при более высокой частоте следования люминесцирующих минералов сигналы люминесценции начинают "сливаться" и воспринимаются трактом регистрации как один сигнал от "длинного" минерала, что приводит к дополнительным потерям;

2. Разработан алгоритм имитации процессов, происходящих в узлах сепаратора; при прохождении люминесцирующих минералов, на основании - которых установлены г новые подходы к совершенствованию сепараторов:

• необходимо обеспечивать разные коэффициенты усиления для переменной и постоянной составляющих сигнала и вносить минимальные искажения в последнюю;:

• необходимо формировать сигналы "обнаружение" и "задержки", количество которых равно числу люминесцирующих минералов, перемещающихся через зону облучения и регистрации, обладать памятью и формировать сигнал "отсечки" переменной длительности;

• формировать сигнал, управляющий работой CAP РЛЧ, пропорционально минимальному значению сигнала люминесценции (соответствующему люминесценции воздуха);:

• для повышения чувствительности и селективности процесса сепарации оптический тракт должен обеспечивать сбор света со всех сторон люминесцирующего минерала;

3. На основании выполненных исследований разработаны принципы совершенствования конструкции сепаратора, позволившие создать сепаратор нового технического уровня - РЛЛ-2К и модули регистрации с усовершенствованной системой автоматического регулирования для существующих сепараторов с импульсным источником рентгеновского излучения.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Шлюфман Е.М. Усовершенствованный рентгенолюминесцентный сепаратор для доводки алмазосодержащих концентратов. //Горный журнал. -М., 2000г., № 7, стр.5859.

2. Монастырский В.Ф., Шлюфман Е.М. Повышение эффективности работы аппаратов РЛС при обогащении алмазосодержащего сырья. IV Конгресс обогатителей стран СНГ. Материалы конгресса, том III, -M., 2003г., стр.9-12.

3. Гурова Л.Л., Пацианский ФА, ЦхайН.К., Шлюфман Е.М. Эффективность работы комбинированной схемы доводки алмазосодержащих концентратов.//Наука и образование. № 4 (28). -Якутск 2002г., стр. 11-134. Волков A.M., Шлюфман Е.М. Оптимизация решений и управление радиометрической сепарацией минерального сырья.// Основные проблемы и пути совершенствования технологии обогащения природных алмазов на основе использования их физических свойств. Тезисы докладов к Всесоюзному научно-техническому совещанию. -М., 1987, стр.12

5. Шлюфман Е.М., Тирмяев А.Ф., Нем В.В. Геологический рентгенолюминес-центный сепаратор. //Образование. Общество. Технический прогресс. (Сборник докладов и тезисов). V Мирнинская городкая научно-практическая конференция, посвященная 5-летию Мирнинского филиала ЯГУ им.М.К.Аммосова. -Мирный, 1999г., стр. 110.

6. Шлюфман Е.М., Гурова Л.А. Метод оперативного определения рентгенолю-минесцентных свойств алмазосодержащих руд. //Образование. Общество. Технический прогресс. (Сборник докладов и тезисов). V Мирнинская городкая научно-практическая-конференция, посвященная 5-летию Мирнинского филиала ЯГУ им.М.К.Аммосова. -Мирный, 1999г., стр. 110.

В процессе выполнения работы получено 7 патентов:

1. Е.М. Шлюфмаи. A.M. Волков, В.В. Полоненко. Патент РФ № 2004356. Уст-

ройство для рентгенолюминесцентной сепарации минералов.// Бюл. № 45-46,1993г.

2. Е.М. Шлюфман. Патент РФ №2066244. Устройство для рентгенолюминесцентной сепарации минералов.//Бюл.№25, 1996г.

3. Е.М. Шлюфман. Патент РФ № 2101101. Устройство для сепарации минерального сырья. // Бюл. № 1,1998г.

4. Е.М. Шлюфман. Патент РФ № 2101102. Устройство для сепарации минера-лов.//Бюл. № 1,1998г.

5. Е.М. Шлюфман. Патент РФ№ 2170628. Способ сепарации минералов. // Бюл. №20,2001г.

6. Е.М. Шлюфман. Патент РФ № 2196013. Способ сепарации минералов.//Бюл. № 1,2003г.

7. Е.М. Шлюфман. Патент РФ № 2212957» Устройство для сепарации минерального сырья. // Бюл. № 27,2003 г.

Лицензия ЛП № 21037 от 08 февраля 1996 г. Подписано в печать с оригинал-макета 06.02.2004 г. Формат 60x84 1/16. Бумага «Mega Copy Office». Печать офсетная. Набор компьютерный. Объем 1 п.л. Тираж 100 экз. заказ № 98.

Издание ИПКОН РАН 111020, г. Москва, Крюковский тупик, д. 4.

»- 332t

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Шлюфман, Евгений Мартынович

ВВЕДЕНИЕ

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Перспективы применения сепараторов на горных предприятиях и опыт 10 их эксплуатации

1.2. Обзор конструкций и научно-исследовательских работ по вопросам 13 создания и совершенствования конструкции PJIC

1.3. Постановка задач исследования

2. РАЗРАБОТКА МЕТОДИЧЕСКОГО И АППАРАТНОГО 19 ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ, ПРОИСХОДЯЩИХ

В РЕНТГЕНО - ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫХ СЕПАРАТОРАХ ПРИ ОБОГАЩЕНИИ АЛМАЗОСОДЕРЖАЩЕГО СЫРЬЯ

2.1. Программа и методика выполнения экспериментальных исследований 19 РЛ - сепараторов в лабораторных и промышленных условиях

2.1.1. Программа выполнения экспериментальных исследований

2.1.2. Методика исследования влияния люминесценции воздуха

2.1.3. Методика исследования влияния повышенного содержания 22 люминесцирующих минералов на эффективность работы сепараторов ЛС-ОД-4-04, РМДС-4М и РЛА-2К

2.1.4. Методика оценки погрешности, вносимой гальванической развязкой 25 усилителя тракта регистрации, и пороговой частоты следования люминесцирующих минералов

2.1.5. Методика обработки крупных проб алмазов и минералов для 26 исследования их физических свойств

2.1.6. Методика проведения анализа работы и испытаний аналогового тракта 28 регистрации при различном содержании алмазов или сопутствующих люминесцирующих минералов

2.1.7. Методика исследования работы схем с фильтром

2.1.8. Методика испытаний систем автоматического регулирования 30 рентгенолюминесцентной чувствительности

2.1.9. Методика проведения испытаний модулей регистрации с 31 усовершенствованной системой АРУ

2.2. Аппаратные средства для исследования РЛ - сепараторов и 32 алмазосодержащих руд

2.2.1. Аппаратура для оценки погрешности, вносимой цепью гальванической 32 развязки

2.2.2. Автоматическая установка для измерения рентгенолюминесцентных 33 характеристик минералов

2.2.3. Универсальная измерительная установка

2.2.4. Экспериментальная установка для анализа и проверки 35 работоспособности тракта регистрации

3. ИССЛЕДОВАНИЕ ФАКТОРОВ, ВЛИЯЮЩИХ НА 36 ЭФФЕКТИВНОСТЬ РАБОТЫ РАДИОМЕТРИЧЕСКИХ СЕПАРАТОРОВ

3.1. Общие сведения

3.2. Исследование влияния люминесценции воздуха под действием 37 рентгеновского излучения

3.3. Исследование влияния повышенной концентрации люминесцирующих 41 минералов (полезных и сопутствующих) па показатель извлечения

3.3.1. Исследование влияния конструкции тракта регистрации существующих 49 люминесцентных сепараторов на эффективность их работы

3.3.1.1. Исследование системы автоматического регулирования 64 рентгенолюмииесцентпой чувствительности в сепараторах с постоянным рентгеном

3.3.1.2. Исследование системы автоматического регулирования 69 чувствительности в сепараторах с импульсным рентгеном

3.4. Исследование влияния динамического диапазона сигналов 72 люминесценции алмазов на эффективность работы сепаратора

3.5. Исследование влияния свойств сопутствующих пород и руд

3.6. Влияние грансостава

3.7. Выводы по главе

4. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ, ПРОИСХОДЯЩИХ В 85 ЛЮМИНЕСЦЕНТНОМ СЕПАРАТОРЕ ПРИ ОБОГАЩЕНИИ АЛМАЗОСОДЕРЖАЩЕГО СЫРЬЯ

4.1. Исследование процесса обнаружения люминссцирующего минерала 85 существующими сепараторами

4.1.1. Исследование процесса формирования сигнала "обнаружение" при 89 одновременном перемещении люминесцирующих минералов

4.2. Исследование процессов формирования сигналов при использовании в 93 тракте регистрации усилителя постоянного тока

4.2.1. Исследование процесса усиления сигнала люминесценции с 97 использованием схем с фильтром

4.3. Исследование процесса формирования сигнала "длительность 101 транспортной задержки"

4.4. Исследование процесса формирования сигнала "длительность отсечки"

4.5. Регулирование чувствительности в сепараторах с постоянным и 115 импульсным рентгеном

4.6. Исследование процесса формирования сигналов трактом регистрации 117 при расширенном значении динамического диапазона усилителя

4.7. Увеличение амплитуды сигнала люминесценции от 119 слаболюминесцирующего алмаза

4.8. Выводы по главе

5. СОЗДАНИЕ НОВЫХ ВИДОВ СЕПАРАТОРОВ

5.1. Принципы совершенствования люминесцентных сепараторов

5.2. Сепаратор РЛА-2К

5.3. Промышленные испытания

5.4. Выводы 129 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 131 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 133 ПРИЛОЖЕНИЕ

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Разработка методического и аппаратного обеспечения для исследования и повышения эффективности рентгенолюминесцентной сепарации алмазосодержащего сырья"

При переработке полезных ископаемых в последние годы развиваются новые методы, основанные на использовании различных видов излучения для обогащения минерального сырья. С помощью этих методов разделение данного вида минерального сырья на продукты происходит в зависимости от интенсивности испускания, отражения или поглощения минералами того или иного излучения. Так как основой всех этих методов является различие в интенсивности излучений, то они и названы радиометрическими, от слова "радио", означающего в переводе с латинского "излучение".

Приоритет в применении радиометрического обогащения в промышленных условиях принадлежал Советскому Союзу.

Радиометрические методы получили распространение при обогащении урановых, бериллиевых, флюоритовых, шеелитовых, борных, золотосодержащих, железных руд и неметаллических полезных ископаемых [1, 2, 3]. Порционная сортировка полезных ископаемых позволяет вовлекать в переработку более бедные руды. Кроме этого обеспечивается возможность комплексной переработки полезных ископаемых с получением нескольких продуктов одновременно, а предварительное обогащение, а именно, удаление из руды части пустой породы, позволяет повысить содержание полезного компонента и увеличить эффективность последующей обработки сырья. Также радиометрические методы нашли широкое применение при сортировке сельскохозяйственной продукции (сортировке зерна). Но только в алмазодобывающей промышленности использование радиометрической сепарации стало основным методом обогащения алмазосодержащих руд и доводки концентратов.

Еще в тридцатых годах прошлого столетия один из радиометрических методов - рентгенолюминесцентный - применялся сначала для изучения алмазосодержащих руд, а затем и на обогатительных фабриках, где стали обрабатывать эти руды. Большие потенциальные возможности указанного способа при обогащении алмазосодержащего сырья обусловлены высоким уровнем автоматизации, селективности обогащения и сравнительно небольшими капитальными и эксплуатационными расходами.

Разработанные Новиковым В.В. с соавторами принципы [4, 5, 6] позволили создать промышленные люминесцентные сепараторы. Начиная с 1967г. и по настояшее время в нашей стране было разработано и использовано на обогатительных фабриках алмазодобывающей промышленности три поколения рентгенолюмипсспеитиых сепараторов предназначенных для первичного обогащения алмазосодержащих руд, доводки и окончательной доводки алмазосодержащих концентратов.

В настоящее время па обогатительных фабриках АК "AJIPOCA" одновременно эксплуатируется более 300 единиц рентгенолюминесцентных сепараторов.

За огромный вклад в разработку и внедрение рентгенолюмннесцентной сепарации алмазосодержащих руд в 1985 году была присуждена Государственная премия СССР, се лауреатами стали Новиков В.В., Вьюник B.C., Лаврентьев Ю.А., Зель-бергС.И., Горбачев В.В., Долженков В.И., Инешин Г.Г., Карпенко Ю.А. и Харитонов А.А.

Опыт эксплуатации рентгенолюминесцентных сепараторов на предприятиях России, СНГ и за рубежом [1,7, 8, 9, 10], показал, что:

1. Рентгенолюминесцентные сепараторы работают с большой надежностью, эффективностью и селективностью. Извлечение алмазов в концентрат достигает до 96-98% при содержании алмазов в исходном продукте от 1*10"6% до 1%.

2. С увеличением содержания алмазов и сопутствующих им минералов, обладающих свойством люминесцировать при облучении рентгеновскими лучами, эффективность существующих сепараторов снижается из-за потерь алмазов.

3. Электронные схемы существующих сепараторов, основанные на усилении сигнала полезного минерала, не учитывают влияния различных факторов (засветки от воздуха, влияния соседних каналов, сигналов от сильно люминесцирующих минералов), что приводит к потерям полезных минералов.

4. На работу рентгенолюминесцентных сепараторов большое влияние оказывают условия эксплуатации, связанные с понижением эффективности работы электронных схем при загрязнении рабочих окон источника рентгеновского излучения и фотоприемника.

Проектная актуальность заключается в том, что имеющиеся на практике технические решения не удовлетворяют эксплуатационников по эффективности извлечения алмазов при их высоком содержании или при высоком содержании сопутствующих люминесцирующих минералов в исходном продукте, что может служить причиной снижения его первоначальной стоимости, так как в случае его пропуска появляется вероятность изменения крупности и качества кристалла за счет техногенной повреждаемости при работе обогатительной фабрики с замкнутым циклом переработки алмазосодержащей руды или выбросом полезного минерала в отвал при разомкнутом цикле.

Используемые в промышленных рентгенолюминесцентных сепараторах конструктивные элементы (усилители и схемы обработки сигналов, алгоритмы работы блоков) не могут обеспечить нормальную работу при высокой частоте следования алмазов или сопутствующих люминесцирующих минералов, дополнительно обладающих большим динамическим диапазоном сигналов люминесценции, что приводит к потерям полезного мииерала или к снижению его первоначальной стоимости.

Научная актуальность заключается в том, что процессы, происходящие в рентгенолюминесцентных сепараторах при высоком содержании алмазов или сопутствующих люминесцирующих минералов, исследованы недостаточно и нужны практические рекомендации проектировщикам для совершенствования конструкции сепаратора.

Работа посвяшепа исследованиям процессов, происходящих в усилителе тракта регистрации, в схемах обработки сигналов и принятия решения, в системах автоматического регулирования при обогащении алмазосодержащей руды или концентратов с высоким содержанием алмазов и сопутствующих люминесцирующих минералов. Это стало особенно актуально после внедрения технологии обогащения алмазосодержащих руд в тяжелосредных установках и на операциях окончательной доводки алмазосодержащих концентратов при обеспечении высокой производительности минимальным количеством технологического оборудования, что позволяет повышать эффективность обогатительных фабрик за счет снижения эксплуатационных затрат, уменьшения парка эксплуатируемого оборудования при сохранении требуемых технологических показателей оборудования. Кроме этого только в алмазодобывающей промышленности учитывается, что алмаз является уникальным, редко встречающимся природным минералом, в процессе обогащения которого важно обеспечить сохранение его природной крупности и качества.

В настоящее время имеющиеся в открытой печати исследования по поставленным вопросам недостаточно вскрывают процессы, происходящие в рентгенолюминесцентных сепараторах (PJIC) при работе.

Таким образом, на основании опыта эксплуатации, проектирования сепараторов, а также научных исследований в этом направлении можно считать, что данная работа актуальна для предприятий алмазодобывающей промышленности, и необходимы дальнейшие исследования сепараторов с целью совершенствования их конструкции и алгоритмов работы.

Цель работы - повышение эффективности работы существующих рентгенолю-минесцентных сепараторов на основе изучения основных закономерностей, происходящих при радиометрическом обогащении алмазосодержащих концентратов, и создание сепараторов нового технического уровня.

Идея работы - использование закономерностей повышения эффективности работы рентгенолюминесцептпых сепараторов для совершенствования их конструкции.

Объектом исследований являются рентгенолюминесцентные сепараторы, работающие при обогащении алмазосодержащих руд и концентратов с высоким содержанием люминесцирующих минералов.

Научные положения, защищаемые в работе:

1.Сигнал люминесценции воздуха в существующих сепараторах составляет не менее 0,5 от сигнала люминесцирующих минералов и при коэффициенте усиления тракта регистрации (300-г500) без применения специальных приемов вводит усилитель в состояние насыщения, при котором поступающие па вход системы сигналы от минералов не вызывают изменений этого сигнала на выходе.

2.Пороговая частота следования люминесцирующих минералов зависит от их яркости, размера и конструктивных особенностей усилителя существующих сепараторов и составляет 1,4 шт./с для ярколюминесцирующих минералов и 0,7 шт./с - для слаболюминесцирующих.

3.Конструктивное исполнение тракта регистрации усилителя, систем обработки сигналов и схем принятия решения в системах автоматического регулирования, а также показатели эффективности их работы при обогащении алмазосодержащего сырья (концентратов) с высоким содержанием люминесцирующих минералов зависит от пороговой частоты их следования, при которой наблюдаются отказы в работе указанных систем.

Научная новизна полученных результатов.

В работе развиты основы научно обоснованного подхода к расчету и проектарованию рсптгенолюминесцентных аппаратов. При этом экспериментально установлены следующие закономерности:

1. Взаимосвязь между амплитудой, спектральной плотностью, спектром шума люминесценции воздуха и мощностью рентгеновского излучения и внешней засветкой. Установлено, что увеличение люминесценции воздуха может быть сравнимо с амплитудой сигнала от минерала, что приводит к насыщению усилителя и ухудшению эффективности его работы (потере алмазов).

2. Взаимосвязь между частотой и порядком следования люминесцирующих минералов и показателем извлечения сепаратора и эффективностью работы системы автоматического регулирования чувствительности сепаратора. Стабильная работа люминесцентных сепараторов наблюдается при фиксированной производительности и до пороговой частоты следования минералов соответственно для ярколюминесци-рующих - 1,4 шт./с, слаболюминесцирующих - 0,7 шт./с.

3. Установлено, что существующая конструкция тракта регистрации сепаратора искажает форму, изменяет амплитуду и длительность выходного сигнала после прохождения тракта регистрации, что указывает на наличие переходных процессов в его элементах, результатом которых является искажение вершины импульса и появление "паразитного" выброса противоположной полярности в момент его окончания.

4. Установлены динамический диапазон сигналов люминесценции алмазов различной крупности и доля алмазов (не менее 40%), имеющих выход люминесценции достаточный для перегрузки усилителя тракта регистрации, и взаимосвязь между интервалом движения алмазов, формированием сигнала "обнаружение" и временем цикла "обнаружепие-задержка-отсечка". При уменьшении интервала движения сигналы люминесценции минералов начинают "сливаться" и воспринимаются трактом регистрации как один сигнал от "длинного" минерала и наблюдаются нарушения порядка формирования цикла "обнаружение-задержка-отсечка", что приводит к потерям алмазов.

5. Использование метода обнаружения слаболюминесцирующих алмазов путем увеличения амплитуды сигнала их люминесценции за счет измерения "прямой", "обратной" и "суммарной" интенсивности рентгенолюминесценции, применение операционных усилителей в узлах тракта регистрации для исключения цепей гальванической развязки и подавления шумов, позволяет изменить частоту обнаружения (фиксации) сепаратором люминесцирующих минералов от 2 шт./с до 50 шт./с и повысить извлечение слаболюминесцирующих минералов при высоком их содержании и фиксированной производительности.

6. Разработан алгоритм исследования процесса формирования сигналов различных схем (устройств) тракта регистрации сепаратора, на основании которого они были исследованы, и выданы рекомендации по их совершенствованию.

7. Установлено, что использование полного диапазона двухполярного напряжения источника питания усилителя тракта регистрации повышает его динамический диапазон в 2 раза, позволяет принять однозначное решение по форме и длительности сигналов - один или несколько люминесцирующих минералов вошли в зону регистрации.

Практическое значение работы состоит в следующем:

- разработаны методики оценки и алгоритм исследования;

- разработаны алгоритмы работы, схемы узлов и блоков сепаратора;

- разработан, испытан и внедрен на предприятиях АК "AJIPOCA" сепаратор РЛА-2К;

- разработаны, испытаны и внедрены на предприятиях АК "AJIPOCA" модули регистрации с усовершенствованной системой автоматического регулирования.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались на Всесоюзном научно-техническом совещании (1987г.), V Мирнинской городской научно-практической конференции, посвященной 5-летию Мирнинского филиала ЯГУ им. М.К. Аммосова (Мирный, 1999г.), V и VI Международных салонах промышленной собственности (Москва, 2002г., 2003г.), IV Конгрессе обогатителей стран СНГ (Москва, 2003г.), X международной научно-технической конференции (Донецк, 2003г.).

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 6 работ. Кроме того, в процессе выполнения работы получено 7 патентов на способы и устройства сепарации.

Автор выражает благодарность докт. техн. наук, проф. Монастырскому В.Ф. за научное руководство при написании глав 2, 3 и 5, к.т.н. Двойченковой Г.П., к.т.н. Ве-дину А.Т., к.т.н. Бондарепко И.Ф. за помощь, оказанную при работе над диссертацией, и сотрудникам лаборатории РМС института "Якутнипраламаз" за техническую помощь и моральную поддержку.

Заключение Диссертация по теме "Обогащение полезных ископаемых", Шлюфман, Евгений Мартынович

5.4. Выводы

1. Разработаны принципы совершенствования радиометрических сепараторов, базирующиеся на результатах исследований.

2. Техническое решение [51], использованное при разработке новых модулей регистрации для импульсных сепараторов типа JIC-20-05, JIC-20-04-3M, ЛС-ОД-50-03, ЛС-Д-4-03, ЛС-Д-4-04 и их модификаций, обеспечило повышение показателя извлечения за счет более точного поддержания чувствительности сепараторов на заданном уровне независимо от содержания алмазов и сопутствующих люминесцирующих минералов в питании.

3. Использованные при разработке сепаратора РЛА-2К новые алгоритмы и технические решения [43,44,45,46] позволили решить следующие задачи:

• Разработать тракт регистрации, исключающий влияние "сильного" сигнала люминесценции алмаза или сопутствующего минерала на процесс последующей обработки сигнала от слаболюминесцирующего алмаза, что достигнуто за счет использования усилителя постоянного тока и исключения разделительных емкостей в тракте регистрации.

• Исключить пропуск люминесцирующих минералов при высокой частоте их следования. Для этого в схему сепаратора PJIA-2K введены блок определения числа люминесцирующих минералов, прошедших через зону регистрации сепаратора, и линия задержки, оснащенная памятью и работающая по принципу "первый вошел - первый вышел", что обеспечивает управление работой исполнительного механизма по заданному алгоритму.

• Исключить пропуск слаболюминесцирющих минералов, сигналы от которых сравнимы с уровнем шумов в тракте регистрации. С этой целью схемой фильтра снижен уровень шумов в тракте, и предотвращена возможность искажения сигналов в тракте регистрации как от слаболюминесцирующих алмазов и минералов, так и от сильнолюмипесцирующих.

Решение указанных выше задач обеспечило новому сепаратору PJIA-2K высокие технологические показатели, не достижимые промышленными сепараторами, эксплуатируемыми на обогатительных фабриках АК "AJ1POCA".

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе обобщены результаты экспериментальных исследований рснтгенолюминесцентных сепараторов, и выявлены закономерности изменения параметров в зависимости от его конструктивных особенностей, условий эксплуатации и частоты следования люминесцирующих минералов, позволяющие научно обосновано усовершенствовать существующие сепараторы и создать сепараторы нового технического уровня на основе анализа процессов, происходящих в узлах сепараторов при прохождении алмазосодержащего сырья.

Основные научные и практические выводы сводятся к следующему:

1. Разработана методика экспериментальных исследований, при помощи которой выявлены следующие закономерности для существующих сепараторов:

• Определена пороговая частота следования люминесцирующих минералов, которая составляет соответственно для ярколюминесцирующих - 1,3 шт./с, слаболюми-несцирующих - 0,7 шт./с.

• Конструкция тракта регистрации искажает форму, изменяет амплитуду и длительность выходного сигнала после прохождения тракта регистрации.

• При оценке погрешности, вносимой трактом регистрации сепаратора на эффективность его работы, необходимо учитывать частоту следования люминесцирующих минералов.

• Установлена взаимосвязь между "яркостью" сигналов и очередностью их следования. Если слаболюмииесцирующий минерал следует после ярколюминесцирую-щего, то вносимая трактом регистрации погрешность изменяет его минусовую составляющую в несколько раз, и решение на отсечку минерала не будет принято. При поступлении ярколюминесцирующего минерала после слаболюминесцирующего погрешностью можно пренебречь.

• Установлена взаимосвязь между интервалом движения люминесцирующих минералов (частотой следования) и временем цикла "обнаружеиие-задержка-отсечка". Причем, если интервал следования минералов превосходит указанный цикл, то тракт регистрации надежно регистрирует минералы и потерь их не наблюдается. В противном случае эффективность работы тракта регистрации существенно зависит от интервала следования минералов.

• Установлено, что при поступлении люминесцирующих минералов в зону облучения и регистрации сепаратора с критической частотой их следования, сигналы люминесценции минералов начинают "сливаться" и воспринимаются трактом регистрации как один сигнал от "длинного" минерала.

2. Разработан алгоритм имитации процессов, происходящих в узлах сепаратора при прохождении люминесцирующих минералов, на основании которых установлены новые подходы к совершенствованию сепараторов:

• Тракт регистрации не должен содержать цепи гальванической развязки - патенты [43,44].

• Фильтр низких частот должен вносить минимальные искажения в постоянную составляющую сигнала - патент [45].

• Устройство формирования сигнала "длительность транспортной задержки" должно на каждый сигнал "обнаружение" формировать соответствующий сигнал и обладать памятью - патент [46].

• При высокой частоте следования люминесцирующих минералов тракт регистрации должен определять, один или несколько люминесцирующих минералов перемещаются одновременно через зону облучения и регистрации - патент [46].

• САР РЛЧ в качестве управляющего сигнала должна использовать минимальное значение величины сигнала люминесценции воздуха - патент [48].

• Для повышения чувствительности и селективности процесса сепарации оптический тракт должен обеспечивать сбор света со всех сторон люминесцирующего минерала - патент [51].

3. Разработаны на основании выполненных исследований принципы совершенствования, позволившие создать сепаратор нового уровня надежности.

4. Новые сепараторы прошли промышленную проверку и внедрены на предприятиях АК "АЛРОСА".

5. На обогатительных фабриках №15, №16 Нюрбинского ГОКа АК "АЛРОСА" в сепараторах ЛС-Д-4-04, ЛС-ОД-50-03Н и ЛС-Д-4-04Н используются модули регистрации с усовершенствованной системой автоматического регулирования.

Фактический экономический эффект от внедрения сепараторов РЛА-2К и модулей регистрации составил 10 ООО тыс. руб.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Шлюфман, Евгений Мартынович, Москва

1. Мокроусов В.А., Лилссв В.А. Радиометрическое обогащение нерадиоактивных руд. -Мм "Недра", 1979г., 192 с.

2. Зверев В.В., Литвинцев Э.Г., Рябкин В.К., Гусев С.С., Кузнецова О.В., Глушко Т.В., Ратнер В.Б., Рябкина З.П. Радиометрическая сепарация как основной процесс в технологической схеме обогащения минерального сырья.//Обогащспие руд. -М., 2001г., №5, С.3-6.

3. Чантурия В.А. Современные проблемы обогащения минерального сырья в России.// По материалам доклада па "Неделе горняка" в МГГУ 28.01.1999г., Вестник ОГГГГН РАН, -М., № 4(6)'98

4. Новиков В.В., Плотникова С.П., Никифорова Т.М. К применению рентгенолюминесцентных свойств алмазов./Тр.инст."Якутнипроалмаз", вып.1. -Якутск, 1970г., С.62-70.

5. Новиков В.В., К вопросу о рентгенолюмипесцептпой сепара-ции./Тр.инст."Якутнипроалмаз", вып.1. -Якутск, 1970г., с.77-84.

6. Новиков В.В., Плотникова С.П., Никифорова Т.М. Исследование рентгенолюминесцентных свойств алмазов некоторых месторождений Яку-тии./Тр.инст."Якутнипроалмаз", юбилейный выпуск, -Якутск, 1972г., С.254-261.

7. Кравец Б.Н. Специальные и комбинированные методы обогащения. -М., "Недра", 306 с.

8. Калитин В.Т. Приоритеты производительность и качество. //Горный журнал. -М., 2000г., № 7, С. 14-16.

9. Авдеев С., Владимиров Е., Морозов В., Романовская Т. Автоматизация рентгенолюминесцентных сепараторов алмазов. //Современные технологии автоматизации. -М. 2001г., №3, С. 44-50.

10. Калитин В.Т., Черпаченко Н.Г., Зырянов И.В., ЧупроваН.А., Безбородо-ва С.В. Изобретательская и рационализаторская деятельность в АК "АЛРОСА". //Горный журнал. -М., 2000г., № 7, С. 31-32.

11. Петров Ю.Л. Удачнинский горно-обогатительный комбинат флагман "AJIPOCA". //Алмазы (научно-технический и производственный журнал), -М., 2002г., С.9-15.

12. Новиков В.В., Ольховой В.А. Радиометрическое предварительное обогащение руд. //Обогащение руд, -М., 2001г., № 4, С.3-5.

13. Зуев В.М. Первенец кимберлитовых рудников Анголы свидетельство эффективности российских алмазодобывающих технологий. //Алмазы (научно-технический и производственный журнал), -М., 2002, С.111-114.

14. Проведение патентно-лицензионной работы для оценки технического уровня проводимых НИР. Отчет о научно-исследовательской работе по теме 23-00714. /Институт ""Якутнипроалмаз"", -г.Мирный РС(Я), 2000г., 81 с.

15. Злобин М.Н. Состояние и некоторые пути развития технологии обогащения алмазосодержащих руд на предприятиях АК "АЛРОСА". //Алмазы (научно-технический и производственный журнал), -М., 2002г., С.59-63.

16. Шлюфман Е.М. Усовершенствованный рентгенолюминесцентный сепаратор для доводки алмазосодержащих концентратов. //Горный журнал. -М., 2000г., № 7, С.58-59.

17. Шкилев Вл.Г., Шкилева Т.Н., Шкилев Вик.Г., Хобин Л.Т., Белоедов О.П. А.с. № 1120527 СССР. Устройство для сортировки люминесцирующих минералов. //1983г.

18. Technical Manual for the CDX116VE. X-Ray Diamond Recovery Ma-chine.1996.

19. Гомон Г.О. Алмазы.-Л.,"Машиностроение", 1966г., 146с.

20. Елисеев А. П., Соболев Е. В. Туннельная люминесценция в природных алмазах. //Алмазы и сверхтвердые материалы, №1, 1979, с. 19 -25

21. ВединА.Т., Бондарсико И.Ф. О характере влияния взрывных нагрузок на рентгенолюминесцентпые свойства алмазов.//Обогащение руд, -М., 2002г. № 4, С.7-8.

22. Миронов В.П. Исследование возможностей создания новых оптических материалов на основе алмазов с GR1 и НЗ центрами: Автореф. дис. Канд. Физ.-мат. Наук/ Иркутский гос. Университет. -Иркутск, 1995г., 22с.

23. Карпов Ю.А. Люминесценция воздуха как фактор шума. Аппаратура и методы рентгеновского анализа. -Л. Машиностроение, 1978г., ЛНПО "Буревестник", вып. 20, С.86-90

24. Волков A.M. Определение параметров сигнала люминесценции минерала но заданному воздействию рентгеновского излучения. Аппаратура и методы рентгеновского анализа, -Л. Машиностроение, 1978г., ЛНПО "Буревестник", вып. 35, С. 104110.

25. Карпов Ю.А., ЕжовА.А., Мищенко С.Е. Патент РФ № 1029725. Способ рснтгенолюминесцентной сепарации минералов и устройство для его осуществления. // 1978г.

26. В.Г. Шкилев, Т.Н. Шкилева, В.Г. Шкилев, Н.М. Ярошевич, Ю.Н. Карпенко А.с. № 1029471 СССР. Измерительно-обрабатывающий узел механизма сортировки люминесцирующих минералов. //.1981г.

27. Техническое описание реитгенолюминесцентного оборудования для обнаружения алмазов. Модели CDX116VE. DEBEX (Pty) Ltd. 1996г. С. 1.16

28. Монастырский В.Ф., Шлюфман Е.М. Повышение эффективности работы аппаратов PJIC при обогащении алмазосодержащего сырья. IV Конгресс обогатителей стран СНГ. Материалы конгресса, том III, -М., 2003г., стр.9-12.

29. Гурова JI.A., Пацианский Ф.А., Цхай Н.К., Шлюфман Е.М. Эффективность работы комбинированной схемы доводки алмазосодержащих коицентратов./Л1аука и образование. № 4 (28), -Якутск 2002г., стр. 11-13.

30. ХоровицП., Хилл У. Искусство схемотехники. В 2-х томах. Пер. с англ. -М., Мир, 1983г.-Т. 1., С.44

31. Е.М. Шлюфман, A.M. Волков, В.В. Полопепко. Патент РФ № 2004356. Устройство для рентгенолюминесцентной сепарации минералов. // Бюл. № 45-46, 1993г.

32. Е.М. Шлюфман. Патент РФ № 2066244. Устройство для рентгенолюминесцентной сепарации минералов. // Бюл. № 25, 1996г.

33. Е.М. Шлюфман. Патент РФ № 2101102. Устройство для сепарации минералов.//Бюл. № 1, 1998г.

34. Е.М. Шлюфман. Патент РФ №2101101. Устройство для сепарации минерального сырья. // Бюл. № 1, 1998г.

35. Большая Советская Энциклопедия. (В 30 томах). Изд. 3-е. -М., " Советская Энциклопедия", 1976, т.23, С.481

36. Е.М. Шлюфман. Патент РФ №2196013. Способ сепарации минералов. // Бюл. № 1,2003г.

37. Алексенко А.Г., Коломбет Е.А., Стародуб Г.И. Применение прецизионных аналоговых ИС. -М., Сов. радио. 1980г. С.51-52.

38. Е.М. Шлюфман. Патент РФ №2212957. Устройство для сепарации минерального сырья. // Бюл. № 27,2003г.

39. Е.М. Шлюфман. Патент РФ№ 2170628. Способ сепарации минералов. // Бюл. №20, 2001г.