Спосіб визначення вмісту в твердій фазі пульпи мінеральних домішок

Спосіб визначення в твердій фазі пульпи мінеральних домішок Аν, який полягає в тому, що освітлюють поверхню пульпи випромінюванням оптичного діапазону, виміряють інтенсивність початкового випромінювання, а також інтенсивності двох дифузно відбитих від пульпи світлових потоків, і розраховують об'ємний вміст Аν в твердій фазі мінеральних домішок, який відрізняється 2 а вміст мінеральних домішок - із співвідношен (11) UA ì I ×I ü A = Gí 1 2 - Bý , I0 (I1 - gI2 ) î þ де І0, І1, І2 - відповідно інтенсивність початкового випромінювання та інтенсивності випромінювання, дифузно відбитого під кутами α1 і α2 відносно нормалі до поверхні пульпи; S, G - масштабні коефіцієнти, які залежать від величини кутів розсіяння, від конструкції та чутливості фотоприймальних пристроїв і відстані між пульпою та фотоприймальними пристроями; g, h, В - безрозмірні коефіцієнти, які залежать від оптичних властивостей вугілля та мінеральних домішок. Відомий спосіб визначення концентрації твердої фази пульпи та вмісту в твердій фазі мінеральних домішок [SU, а. с. №1568705, G01N 21/47, 1990р., Бюл. №20 – прототип], який полягає в. тому, що освітлюють поверхню пульпи випромінюванням оптичного діапазону, вимірюють інтенсивність початкового випромінювання, а також інтенсивності двох дифузно відбитих від пульпи 37454 ня: (19) Корисна модель відноситься до галузі контрольно-вимірювальної техніки та призначена для вимірювання зольності відходів флотації вугілля на вуглезбагачувальних фабриках. Відомий спосіб визначення концентрації твердої фази вугільної пульпи та вмісту в твердій фазі мінеральних домішок [SU, а. с. №1457753, G01N 21/47, 1989р., Бюл. №5], який полягає в тому, що поверхню пульпи освітлюють пучком перпендикулярних відносно до неї променів, виміряють інтенсивність дифузно відбитого від пульпи світла під кутом α1 відносно нормалі до поверхні пульпи, додатково вимірюють інтенсивність світла, дифузно відбитого від пульпи під кутом α2, причому величини кутів обирають в межах 0 < a1 £ p , 4 p p £ a 2 £ , при цьому концентрацію твердої фази 3 2 розраховують із співвідношення: S(I - gI2 ) , Kv = 1 I2 - hI1 3 37454 світлових потоків, при цьому інтенсивність початкового випромінювання виміряють в першому та другому спектральних діапазонах з довжинами хвиль відповідно 0,4-1,0мкм і 1,3-3,0мкм, інтенсивність першого відбитого потоку виміряють в межах першого спектрального діапазону, а другого - в межах другого спектрального діапазону, при цьому концентрацію твердої фази Cv і вміст в ній мінеральних домішок Av визначають із співвідношення a I2 I1 ; Av = Cv = -m , I ×I bI02 - I2 gI01 + h 2 01 I02 де І01 і І02 - інтенсивності початкового випромінювання в першому і другому спектральних діапазонах відповідно; І1 і І2 - інтенсивності першого і другого відбитих світлових потоків відповідно в першому і другому спектральних діапазонах; а, b, g і h - коефіцієнти, які залежать від спектральних характеристик джерела та приймачів випромінювання, а також від геометрії вимірювань; m - коефіцієнт, який залежить від марки вугілля, з якого складається тверда фаза пульпи. Недоліком вищезазначених аналогів є низька точність визначення вмісту мінеральних домішок в твердій фазі пульпи в діапазоні вимірювання масово-об'ємної концентрації від 0 до 50г/л, тому що вищезазначені співвідношення для визначення вмісту твердих домішок Av є емпіричними та одержані шляхом апроксимації експериментальних даних при значеннях масово-об'ємної концентрації, більших 50г/л. У більшості флотовідділень сучасних вуглезбагачувальних фабрик масовооб'ємна концентрація відходів флотації перебуває в межах 60-140г/л. Але в останній час на деяких вуглезбагачувальних фабриках (ЦЗФ «Самсонівська», ЦЗФ «Дуванська») впроваджують флотомашини, що працюють на розріджених пульпах, в яких масово-об'ємна концентрація відходів флотації вугілля коливається в межах 10-40г/л. В основу корисної моделі поставлено завдання підвищення точності вимірювання вмісту мінеральних домішок в твердій фазі пульпи в діапазоні змінювання масово-об'ємної концентрації від 0 до 50г/л. Поставлене завдання досягається за рахунок вибору більш оптимальних спектральних діапазонів випромінювання та вимірювання яскравості відбитого від пульпи випромінювання в цих спектральних діапазонах, а також більш точного алгоритму обробки значень вихідних струмів чотирьох фотоприймачів. На Фіг.1 зображена блок-схема пристрою, яка реалізує спосіб, на Фіг.2 і Фіг.3 - результати вимірювань масово-об'ємної концентрації твердої фази та вмісту в твердій фазі мінеральних домішок. Пристрій містить розташовані уздовж загальної оптичної осі джерело випромінювання 1, коліматор 2, розщеплювач променя 3, перший 4 і другий 5 фотоприймачі, розташовані безпосередньо перед пульпою 6, третій 7 і четвертий 8 фотоприймачі, які за допомогою розщеплювача променя 3 оптично зв'язані з джерелом випромінювання 1. 4 Перший фотоприймач 4 через перший блок підсилювання 9 з'єднаний з першим входом першого блока ділення 10, другий фотоприймач 5 з'єднаний з першим входом другого блока ділення 11, третій фотоприймач 7 через другий блок підсилювання 12 з'єднаний з другим входом блока ділення 10, вихід якого з'єднаний з першим входом блока віднімання 13, четвертий фотоприймач 8 з'єднаний з другим входом другого блока ділення 11, вихід якого з'єднаний з другим входом блока віднімання 13, при цьому вихід блока віднімання 13 через масштабуючий підсилювач 14 з'єднаний з індикатором 15 вмісту в твердій фазі пульпи мінеральних домішок. Фотоприймачі 4 і 7 чутливі в діапазоні довжин хвиль 0,1-0,3мкм, а фотоприймачі 5 і 8 - в діапазоні довжин хвиль 5,5-7,5мкм. Джерело 1 випромінює в обох зазначених діапазонах. Спосіб здійснюється наступним чином. Сколімований промінь проходить крізь розщеплювач променя 3, при цьому частина світлового потоку відводиться на фотоприймачі 7 і 8 та за їх допомогою перетворюється в електричні сигнали. Сигнал фотоприймача 7 пропорційний інтенсивності випромінювання джерела в спектральному діапазоні 0,1-0,3мкм, сигнал фотоприймача 8 пропорційний інтенсивності випромінювання джерела в спектральному діапазоні 5,5-7,5мкм. Потік, який пройшов крізь розщеплювач 3, падає на поверхню пульпи 6, причому деяка частина його дзеркально відбивається від цієї поверхні (вона не реєструється приймачами), деяка частина поглинається пульпою, а інша частина дифузно відбивається від неї. Дифузно відбите світло перетворюється за допомогою фотоприймачів 4 і 5 в електричні сигнали, які подаються на входи блоків ділення 10 і 11. Дослідження, проведені авторами, показали, що в діапазоні змін масово-об'ємної концентрації від 0 до 50г/л електричний сигнал фотоприймача 4 (спектральний діапазон 0,1-0,3мкм, вікно прозорості води) залежить тільки від концентрації твердої фази пульпи і не залежить від вмісту в ній мінеральних домішок (Фіг.2). При масово-об'ємній концентрації вище 50г/л електричний сигнал фотоприймача 4 більшою мірою залежить від вмісту мінеральних домішок твердої фази пульпи і меншою мірою - від масово-об'ємної концентрації. В спектральному діапазоні 5,5-7,5мкм (пік поглинення води) електричний сигнал фотоприймача 5 в діапазоні змін масово-об'ємної концентрації від 0 до 50г/л залежить як від вмісту мінеральних домішок в твердій фазі пульпи, так і від величини масово-об'ємної концентрації (Фіг.3). Залежність відношення вихідних сигналів І1 та І01 відповідних фотоприймачів 4 і 7 в спектральному діапазоні 0,1-0,3мкм від концентрації С m в діапазоні її зміни від 0 до 50г/л визначається наступним співвідношенням: I1 = a1Cm , I01 де α1- коефіцієнт, який залежить від спектральних характеристик джерела випромінювання 1, фотоприймачів 4 і 7, а також від геометрії випромінювання. 5 37454 На Фіг.3 наведена залежність відношення вихідних си гналів І2 та І02 фотоприймачів 5 і 8 відповідно в спектральному діапазоні 5,5-7,5мкм від концентрації Сm в діапазоні її зміни від 0 до 200г/л при різних значеннях мінеральних домішок в її твердій фазі. В діапазоні зміни концентрації від 0 до 50г/л ця залежність визначається наступним співвідношенням: I2 = a 2Cm + bAd , I02 де Ad - вміст мінеральних домішок в твердій фазі пульпи; α2, b - коефіцієнти, які залежать від спектральних характеристик джерела випромінювання фотоприймачів 5 і 8, а також від геометрії випромінювання. Із цього співвідношення з урахуванням знаI1 I01 чень С m залежно від співвідношення одержимо: 1æI a I ö Ad = ç 2 - 2 1 ÷ , b ç I02 a1 I01 ÷ è ø 6 Встановлення значень вмісту мінеральних домішок в твердій фазі пульпи здійснюється наступним чином. Вихідний сигнал І1 фотоприймача 4 надходить через блок підсилення 9 на перший вхід блока ділення 10, вихідний сигнал h фотоприймача 5 надходить на перший вхід блока ділення 11, вихідний сигнал І01 фотоприймача 7 через блок підсилення 12 надходить до другого входу блока ділення 10, вихід якого з'єднаний з першим входом блока віднімання 13, вихідний сигнал І02 фотоприймача 8 надходить на другий вихід другого блока ділення 11, вихідний сигнал якого надходить на другий вхід блока віднімання 13, вихід якого через масштабуючий блок 14 підключений до блока індикації 15 значень вмісту мінеральних домішок в твердій фазі пульпи. В результаті випробувань встановлено, що при вимірюванні вмісту мінеральних домішок твердої фази пульпи в діапазоні змінювання її концентрації від 0 до 50г/л наведена похибка вимірювання з довірчою імовірністю 0,95 не перевищує 0,5%. 7 Комп’ютерна в ерстка Л. Купенко 37454 8 Підписне Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601