Спосіб автоматичного контролю параметрів твердої фази рудної суспензії

Реферат: Спосіб автоматичного контролю параметрів твердої фази рудної суспензії включає формування потоку суспензії рудного матеріалу та еталонної рідини у вимірювальній камері, формування низькочастотних об'ємних ультразвукових хвиль у потоці суспензії рудного матеріалу, вимірювання інтенсивності низькочастотних об'ємних ультразвукових хвиль, що пройшли фіксовану відстань при наявності у вимірювальній камері еталонної рідини та потоку рудної суспензії, та обчислення співвідношень виміряних величин, відповідно до яких визначають параметри твердої фази рудної суспензії. При цьому вимірюють рівень рудної суспензії та еталонної рідини у вимірювальній камері. UA 118106 U (12) UA 118106 U UA 118106 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Корисна модель належить до техніки акустичних вимірів і може бути використана для автоматичного контролю основних характеристик твердих включень у рудній суспензії, зокрема концентрації та питомої ваги часток твердої фази. Найбільш близьким технічним рішенням, вибраним як прототип, є спосіб автоматичного контролю параметрів твердої фази рудної суспензії [Патент на корисну модель UA № 111387, опубл. в бюл. № 21 від 2016]. Спосіб автоматичного контролю параметрів твердої фази рудної суспензії включає формування потоку суспензії рудного матеріалу та еталонної рідини у вимірювальній камері, формування низькочастотних об'ємних ультразвукових хвиль у потоці суспензії рудного матеріалу, вимірювання інтенсивності низькочастотних об'ємних ультразвукових хвиль, що пройшли фіксовану відстань при наявності у вимірювальній камері еталонної рідини та потоку рудної суспензії, та обчислення співвідношень виміряних величин. Недоліком відомого способу є те, що для впливу на потік рудної суспензії таким чином, що призводить до перерозподілу часток твердої фази за крупністю і густиною, необхідно сформувати ультразвукові коливання, великої інтенсивності, а для цього витратити додаткову енергію. Крім цього, під впливом ультразвукових коливань великої інтенсивності в рудній суспензії виникають кавітаційні ефекти, які призводять до руйнування часток твердої фази і таким чином змінюють її гранулометричний склад. Ця обставина призводить до виникнення погрішності і, як наслідок, зменшенню достовірності результатів вимірювань. Недоліком відомого способу є також те, що при його реалізації необхідно застосовувати заходи безпеки для захисту обслуговуючого персоналу від шкідливої дії гамма-випромінювання. Задачею корисної моделі є удосконалення способу автоматичного контролю параметрів за рахунок вимірювання рівня рудної суспензії та еталонної рідини у вимірювальній камері. Технічний результат від використання корисної моделі полягає у підвищенні енергоефективності процесу і достовірності результатів вимірювань. Спосіб дозволяє покращити безпеку та охорону праці обслуговуючого персоналу. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що спосіб автоматичного контролю параметрів твердої фази рудної суспензії включає формування потоку суспензії рудного матеріалу та еталонної рідини у вимірювальній камері, формування низькочастотних об'ємних ультразвукових хвиль у потоці суспензії рудного матеріалу, вимірювання інтенсивності низькочастотних об'ємних ультразвукових хвиль, що пройшли фіксовану відстань при наявності у вимірювальній камері еталонної рідини та потоку рудної суспензії, та обчислення співвідношень виміряних величин. Згідно з корисною моделлю, вимірюють рівень рудної суспензії та еталонної рідини у вимірювальній камері. Спосіб реалізується таким чином: Спочатку у вимірювальну камеру подається еталонна рідина, у даному випадку вода. У вимірювальній камері формують низькочастотні ультразвукові хвилі, які проходить в ній фіксовану відстань. Отримані результати - величина загасання інтенсивності низькочастотних ультразвукових хвиль є еталонними (базовими). У робочому стані у вимірювальній камері формується потік суспензії рудного матеріалу. Формують низькочастотні ультразвукові хвилі, які проходить фіксовану відстань при наявності у вимірювальній камері потоку суспензії рудного матеріалу. Величина перерізу загасання σ(ν,r) для будь-якої частоти об'ємних ультразвукових хвиль визначається сумою перерізів поглинання σs(ν,r) та розсіяння σc(ν,r) ультразвуку частоти ν на частці розміру r: σ(ν, r) = σс (ν, r) + σs (ν,r). (1) 6 У високочастотній області (ν5•10 Гц) загасання ультразвуку обумовлено, в основному, розсіянням ультразвукових хвиль на частках твердої фази: σ(ν,г)σc(ν,r). Сформований на цій частоті сигнал залежить як від концентрації твердої фази рудної суспензії, так і від розміру її часток. 5 У низькочастотній області (ν5•10 Гц) загасання ультразвуку обумовлено в'язкоінерційними 5 ефектами: σ(ν,r)σs(ν,r). Тому сформований на частоті ν5•10 Гц сигнал буде пропорційним концентрації твердої фази рудної суспензії і не залежить від розміру її часток. Згідно із корисною моделлю визначається величина S: S  ln 55  об  ,    z   (2) де  об - інтенсивність низькочастотних об'ємних ультразвукових хвиль, що пройшли  фіксовану відстань z скрізь потік води;    z  - інтенсивність низькочастотних об'ємних 1 UA 118106 U ультразвукових хвиль, що пройшли фіксовану відстань z скрізь потік рудної суспензії. Тобто величина S визначається логарифмом відношення інтенсивності низькочастотних об'ємних ультразвукових хвиль, що пройшли фіксовану відстань z скрізь потік води і рудної суспензії. При цьому 5  Wz rm     z     об exp       , r F r dr  , (3)    0   де   , r  - переріз загасання низькочастотних об'ємних ультразвукових хвиль частотою  на частці розміром r. Таким чином величина S залежить від концентрації W твердої фази рудної суспензії і не залежить від крупності її часток: r Wz m (4)    ,r F r dr .  0 Зазвичай, корисний компонент та пуста порода, з яких складається руда, сильно різняться за своєю питомою вагою. Тому вимірювання вмісту корисного компонента може бути зведено до визначення питомої ваги часток твердої фази, що знаходяться в рудній суспензії. Для отримання сигналу, який залежить від питомої ваги часток твердої фази, вимірюють рівень рудної суспензії та еталонної рідини у вимірювальній камері. Вимірювальна камера розміщується вертикально, у верхній її частині знаходиться вхідний патрубок, через який подається потік еталонної рідини чи суспензії рудного матеріалу. В нижній частині вимірювальної камери знаходиться вихідний патрубок, через який потік еталонної рідини чи суспензії рудного матеріалу вільно витікає. При незмінній кількості суспензії рудного матеріалу (швидкості вхідного потоку), який подається у вимірювальну камеру, її заповнення (рівень суспензії рудного матеріалу у вимірювальній камері) визначається швидкістю вихідного потоку. Згідно із рівнянням Бернуллі ця величина залежить від концентрації твердої фази та питимої ваги її часток у потоці суспензії рудного матеріалу. Згідно із корисною моделлю послідовно вимірюється рівень еталонної рідини SBh у суспензії рудного матеріалу SСh у вимірювальній камері та обчислюється співвідношення Sh: S (5) Sh  h . SCh Величина Sh, залежить від концентрації твердої фази та питомої ваги її часток у потоці суспензії рудного матеріалу. Для отримання сигналу, який залежить тільки від питомої ваги часток твердої фази суспензії рудного матеріалу обчислюється співвідношення SY: S SY  h . S Таким чином, величина SY визначає питому вагу часток твердої фази рудної суспензії. Оскільки усі обчислення згідно з способом автоматичного контролю параметрів твердої фази проводяться на базі вимірювань відносно характеристик еталонної речовини, результати, що отримуються, захищені від різноманітних збурюючих факторів, які зменшують точність вимірювань параметрів твердої фази рудної суспензії. Таким чином, спосіб автоматичного контролю параметрів твердої фази рудної суспензії дозволяє підвищити достовірність та енергоефективність результатів вимірювань параметрів твердої фази рудної суспензії. S 10 15 20 25 30 35 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 40 45 Спосіб автоматичного контролю параметрів твердої фази рудної суспензії, що включає формування потоку суспензії рудного матеріалу та еталонної рідини у вимірювальній камері, формування низькочастотних об'ємних ультразвукових хвиль у потоці суспензії рудного матеріалу, вимірювання інтенсивності низькочастотних об'ємних ультразвукових хвиль, що пройшли фіксовану відстань при наявності у вимірювальній камері еталонної рідини та потоку рудної суспензії, та обчислення співвідношень виміряних величин, відповідно до яких визначають параметри твердої фази рудної суспензії, який відрізняється тим, що вимірюють рівень рудної суспензії та еталонної рідини у вимірювальній камері. 2 UA 118106 U Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3