Пристрій автоматичного контролю вмісту корисного компоненту в мінеральній сировині

Изобретение относится к измерительной, технике и может быть использовано в горнодобывающей и горноперерабатывающей отрасли народного хозяйства для контроля содержания полезного компонента в горных выработках, массивах, дробленой и измельченной горной массы, а также для каротажа скважин. Известно устройство автоматического контроля содержания полезного компонента в минеральном сырье, содержащее источник, приемник гамма-излучения, усилитель-нормализатор, таймер, счетчик импульсов, блоки ввода, вывода информации, задатчик разновидности руд, оперативная и постоянная память, процессор и блок индикации. В известном устройстве регистрируется интенсивность рассеянного гамма-излучения (РГИ). Оно отличается от подобных устройств тем, что позволяет селективно определить качество горных пород в различных разновидностях руд путем задания верхней и нижней границы интенсивности РГИ, непосредственной обработки результатов контроля содержания полезного компонента и выдачи его на блок индикации. Вместе с тем, известное устройство не обеспечивает каротаж скважин, что является важным компонентом оперативного геофизического контроля качества руд при добыче, без которого не может обходиться ни одно горнодобывающее производство. Кроме того, для снятия градуировочных зависимостей в известном устройстве используются внешние измерители частоты РГИ, что создает неудобства для настройки устройства и вносит дополнительные погрешности. При этом для снятия градуировочных зависимостей интенсивности РГИ от содержания полезного компонента для различных разновидностей руд необходимо отобрать пробы, что также увеличивает трудозатраты на подготовку устройства к работе. Задачей изобретения является расширение функциональных возможностей устройства путем обеспечения каротажа скважин и режима работы интенсиметра. Поставленная задача достигается тем, что известное устройство автоматического контроля содержания полезного компонента в минеральном сырье, дополнительно снабжено датчиком для каротажа скважин и масштабным блоком, выход датчика скважинного зонда подсоединен к входу усилителя-нормализатора, вход масштабного блока подсоединен к второму выходу счетчика импульсов, а выход подсоединен к третьему входу блока ввода. На фиг.1 приведена функциональная схема устройства. Устройство содержит источники гамма-излучения 2, размещенные в свинцовом контейнере с коллимационными отверстиями, приемники гамма-излучения (настенный и скважинный) 3,4 выходы которых подсоединены через усилитель-нормализатор 5 к одному входу счетчика импульсов 6, масштабный блок 7, блок задатчика разновидности руд 8, блок индикации 9, блок ввода 10, таймер И, центральный процессор 12, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 13, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 14, блок вывода 15, соединенные через шины управления (ШУ) 16, шины данных (ШД) 17 и шины адресов (ША) 18. В зависимости от условий эксплуатации устройства и от физико-химических свойств горных пород количество источников излучения может меняться от 2 до 8 шт., их энергия от 60 до 300 КЭВ, а активность от 1,6 до бмКи. Наличие интенсиметра в предлагаемом устройстве значительно упрощает процесс настройки (градуировки) и подготовки его к работе. Кроме того, интенсиметр дает возможность в условиях шахт и карьеров без отбора представительных проб осуществить градуировку устройства в натурных условиях, что расширяет функциональные возможности устройства. В предлагаемом устройства предусмотрены следующие режимы работы; - измеритель интенсивности N, - измеритель содержания полезного компонента - q, - запись в ПЗУ N или же р, - чтение в ПЗУ N или же q. Устройство работает следующим образом. Устанавливается режим работы "N" (измеритель интенсивности) и снижаются зависимости РГИ от содержания полезного компонента для всех разновидностей руд данного месторождения. Затем по полученным данным определяют вид функции и аппроксимационные коэффициенты для каждой разновидности руд. Аппрокеимационные коэффициенты записывают в ПЗУ 14 устройства. Для оперативного контроля содержания полезного компонента в горной массе в блок 8 предварительно задают номер аппроксимирующей функции. В результате чего на ПЗУ 14 соответствующие значения аппроксимационных коэффициентов записываются в ОЗУ, подготавливая тем самым устройство к работе. В зависимости от условий оперативного контроля содержания полезного компонента пользуются приемником 3 или же скважинным зондом 4. Приемник 3 используется при оперативном контроле качества руд черных металлов в естественных залеганиях, массивах, выработках, забоях, взорванной, дробленой и измельченной горной массе. Приемник 4 вместе с источником 2 применяется при каротаже эксплуатационных взрывных скважин, а также при разведочных и доразведочных работ. Приемник 3 с источником гаммаизлучения 2 размещают в точке контроля содержания полезного компонента в горной массе. В результате взаимодействия гамма-излучения с горной мессой происходит обратное рассеяние, которое регистрируется приемником 3 и подается на вход усилителя-нормализатора 5, где принятый сигнал усиливается и ограничивается по амплитуде. Счетчик импульсов 6 регистрирует интенсивность рассеянного гаммаизлучения за цикл измерения который задается таймером 9. С выхода счетчика импульсов δ интенсивность обратнорассеянного излучения в вида частоты импульсов подаете» через блок ввода данных 10 на вход процессора 12, где по наперед выбранной аппроксимационной функции вычисляется, содержание полезного компонента в контролируемой точке горной массы, С выпада процессора 12 содержание полезного компонента через шину данных 17 и блока вывода 15 подается на вход блока индикации 9. Пользователь-оператор при этом имеет возможность записать в ПЗУ 14 результаты контроля. Для этой цели на лице" во» панели устройства имеется клавиша "ЗАПИСЬ*. Для повторного пуска прибора ни лицевой панели имеется клавиша "ПУСК", С целью каротажа скважин зонд 4 вместе с источником 2 перемещают по вертикали в скважине и через определенное расстояние (~10см) регистрируют интенсивность РГИ в счетчике импульсов 6. С целью расширения возможности устройства со второго выхода счетчика импульсов 6 принятый сигнал в виде частоты поступает на вход масштабного блока 7, где сигнал масштабируется в соответствии с граничной частотой процессора 12. С выхода блока 7 масштабированный сигнал через блох ввода 10 и шину данных 17 поступает на вход процессора 12, где по заранее выбранным алпроксимационным коэффициентам и по заранее выбранной функции вычисляется содержание полезного компонента в разных точках скважины. С выхода процессора 12 содержание полезного компонента через блок вывода и шину данных 17 подавятся на вход блока индикации 9. Масштабный блок 7 работает в том случае, когда частота принятого сигнала на выходе счетчика импульсов 6 больше, чем частота процессора 12. Чаще всего это наблюдается при работе со скважинным зондом 4, где с целью повышения чувствительности устройства, увеличивают активность источника 2 примерно на порядок по сравнению с настенным вариантом. Рассмотрим пример реализации в режиме каротажа скважин: Источник гамма-излучения 2 кобалы-57 (СО-57) активностью 10 мК помещен в свинцовый контейнер и расположен внутри зонда таким образом, чтобы обеспечить облучение стенок скважины под углом 2П. В качестве приемника излучения применяется серийно выпускаемый детектор радиометра СРП-88Н. Скважинный зонд позволяет проводить каротаж эксплуатационных, взрывных, геологоразведочных и др. скважин глубиной до 150 метров. По заранее снятым градуировочным зависимостям составляется паспорт месторождения, где указываются аппроксимационные коэффициенты каждой разновидности руд при определенном источнике гамма-излучения. Согласно паспортным данным месторождения определяется тип руды и соответствующей® значения аппроксимационных коэффициентов записываются в ОЗУ 13 устройства, после чего устройство готово к работе, Ниже приведен пример паспорта месторождения рудника ХХ-партсъезда Кривбасса. Подобный подход значительно упрощает процедура подготовки к работе предлагаемого устройства. Однако, если контроль ведется скважинным зондом, то поспольно в скважине могут встречаться все разновидности руд, практически исключает подобный подход каротажа скважин. При этом переключают устройства в режим "Интенсиметр" и осуществляют каротаж скважин с последующей записью в ПЗУ-14 устройства результаты измерения интенсивности рассеянного от стен скважины гамма-излучения. Ниже приведены некоторые результаты оперативного контроля настенным и скважинным зондом. Из табл.2 видно, что предлагаемое устройство пригодно для оперативного контроля качества горных пород во всех технологических потоках, что подтверждает поставленную цель - расширение функциональных возможностей устройства. Применение скважинного зонда дает возможность: оконтуривать месторождение полезных ископаемых, осуществить подсчет запасов руд, реализовать селективную выемку и т.д. При этом количество отсеченной "пустой породы" в сырой руде уменьшается до 18-20%. С учетом транспортных затрат на перевозку "пустых пород" на обогатительные фабрики, дробления, затраты электроэнергии, износа мельниц и образование избыточного доменного шлака, себестоимость одной тонны товарной руды, при отсутствии оперативного контроля увеличивается более 60%. Таким образом, предлагаемое устройство позволяет: - Осуществить раздельный по разновидностям руд автоматический контроль качества минерального сырья в естественном залегании в взорванной, дробленой и из мельченной горной массе и в рудах со сложной структурой-текстурой. - Оконтуривать месторождения полезных ископаемых. - Осуществить селективную выемку горных пород, что снижает разубоживание и потери рудных кусков. - Снизить себестоимость товарной руды. Для оценки экономической эффективности предлагаемого устройства за базой для сравнения принят прототип. Расчет экономической эффективности выполняется по формуле: где С1, С2 - себестоимость оперативного анализа одной пробы до и после внедрения устройства, руб; А - объем продукции по новому варианту, тыс.тонн в год; Ен - нормативный коэффициент (0,15); Кдоп. -дополнительные расходы, тыс.руб. Подставляя значения данных в формулу получим: Таким образом, годовой экономический эффект от внедрения предлагаемого устройства составит 64,2 млн. рублей. Возможный масштаб использования изобретения в народном хозяйстве определяется объемом добываемых руд черных металлов. Ориентировочное количество устройств, включая все горнодобывающие предприятия бывшего СССР, составит более 1350 шт. Следовательно, ожидаемый годовой экономический эффект составит более 60 млрд. рублей.