Спосіб автоматичного контролю параметрів твердої фази рудної суспензії

Реферат: Спосіб автоматичного контролю параметрів твердої фази рудної суспензії включає періодичне формування потоку суспензії рудного матеріалу та еталонної рідини у вимірювальній камері, нанесення на стінку вимірювальної камери металевої плівки, формування високочастотних об'ємних ультразвукових хвиль, збудження на границі металевої плівки та стінки вимірювальної камери поверхневих ультразвукових хвиль Лява, вимірювання інтенсивності високочастотних об'ємних ультразвукових хвиль, що пройшли фіксовану відстань при наявності у вимірювальній камері еталонної рідини та потоку рудної суспензії, і поверхневих ультразвукових хвиль Лява, що пройшли фіксовану відстань на границі металевої плівки та стінки вимірювальної камери 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. Додатково періодично відсікають потік суспензії рудного матеріалу у вимірювальній камері та через певний час після цього вимірюють зміни інтенсивності високочастотних об'ємних ультразвукових хвиль і поверхневих ультразвукових хвиль Лява, по співвідношенню яких визначають густину часток твердої фази рудної суспензії. UA 118220 U (12) UA 118220 U UA 118220 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до техніки акустичних вимірів і може бути використана для автоматичного контролю основних характеристик твердих включень у рудній суспензії, зокрема густини часток твердої фази та вмісту в них корисного компоненту. Найбільш близьким технічним рішенням, вибраним як прототип, є спосіб автоматичного контролю параметрів твердої фази рудної суспензії [Патент на корисну модель (19) UA (11) 27846 (13) U опубл. в бюл. № від 2007]. Спосіб автоматичного контролю параметрів твердої фази рудної суспензії, що включає періодичне формування потоку суспензії рудного матеріалу та еталонної рідини у вимірювальній камері, нанесення на стінку вимірювальної камери металевої плівки, формування високочастотних об'ємних ультразвукових хвиль, збудження на границі металевої плівки та стінки вимірювальної камери поверхневих ультразвукових хвиль Лява, вимірювання інтенсивності високочастотних об'ємних ультразвукових хвиль, що пройшли фіксовану відстань при наявності у вимірювальній камері еталонної рідини та потоку рудної суспензії, і поверхневих ультразвукових хвиль Лява, що пройшли фіксовану відстань на границі металевої плівки та стінки вимірювальної камери 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. 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, зменшення достовірності результатів вимірювань. Задачею корисної моделі є удосконалення способу автоматичного контролю параметрів рудної суспензії шляхом підвищення енергоефективності і достовірності результатів вимірювань. Технічний результат від використання корисної моделі полягає у тому, що спосіб дозволяє підвищити стабільність та достовірність результатів вимірювань параметрів твердої фази рудної суспензії. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що спосіб автоматичного контролю параметрів твердої фази рудної суспензії включає періодичне формування потоку суспензії рудного матеріалу та еталонної рідини у вимірювальній камері, нанесення на стінку вимірювальної камери металевої плівки, формування високочастотних об'ємних ультразвукових хвиль, збудження на границі металевої плівки та стінки вимірювальної камери поверхневих ультразвукових хвиль Лява, вимірювання інтенсивності високочастотних об'ємних ультразвукових хвиль, що пройшли фіксовану відстань при наявності у вимірювальній камері еталонної рідини та потоку рудної суспензії, і поверхневих ультразвукових хвиль Лява, що пройшли фіксовану відстань на границі металевої плівки та стінки вимірювальної камери 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. Згідно з корисною моделлю, періодично відсікають потік суспензії рудного матеріалу у вимірювальній камері та через певний час після цього вимірюють зміни інтенсивності високочастотних об'ємних ультразвукових хвиль і поверхневих ультразвукових хвиль Лява, по співвідношенню яких визначають густину часток твердої фази рудної суспензії. Спосіб реалізується таким чином. Спочатку у вимірювальну камеру подається еталонна рідина, у даному випадку вода. На границі металевої плівки та стінки вимірювальної камери формують поверхневі ультразвукові хвилі Лява, які проходять по ній фіксовану відстань. Також у вимірювальній камері формують високочастотні об'ємні ультразвукові хвилі, які проходять в ній фіксовану відстань. Отримані результати вимірювань - величина загасання інтенсивності поверхневих ультразвукових хвиль Лява та високочастотних об'ємних ультразвукових хвиль є еталонними (базовими). У робочому стані у вимірювальній камері формується потік суспензії рудного матеріалу. На границі металевої плівки та стінки вимірювальної камери формують поверхневі ультразвукові хвилі Лява, а в самій вимірювальній камері - високочастотні об'ємні ультразвукові хвилі, які проходять по ній фіксовану відстань, при наявності у вимірювальній камері потоку суспензії рудного матеріалу. Періодично відсікають потік суспензії рудного матеріалу у вимірювальній камері. У рудній суспензії, яка залишилась у вимірювальній камері, частки її твердої фази вільно осідають. Швидкість осадження частинок твердої фази залежить як від їх розмірів, так і від їх щільності, 1 UA 118220 U тому для опису цих процесів потрібно вводити двомірну функцію щільності розподілу f R, т  , що залежить від двох змінних: R - радіуса частинок і їх щільності -  т . Очевидно, що величина 5 f R, т dRd т визначає частку частинок твердої фази, радіуси яких лежать в межах від R до R  dR , а їх щільність змінюється від  до   d . Часова залежність амплітуди хвиль Лява в процесі осадження частинок визначається виразом: ~ Rt,  т    n C l тmax A L t   A OL exp o   d т  т  о   пл  тmin 10 15  dRf R,  т  3 R 4 3 , (1) о де A OL - амплітуда хвиль Лява, що пройшли по плівці на стінці вимірювальної камери, коли в ній знаходиться чиста вода; l - відстань між випромінювачем і приймачем хвиль Лява; пл - щільність матеріалу плівки на стінці вимірювальної камери; C - величина, що залежить від частоти хвилі Лява. Відповідно до запропонованого способу за результатами вимірювань амплітуди хвиль Лява формується сигнал, який також залежить від часу: SL t   lnA OL ~ R t,  т   n C l тmax A L t   o   d т  т  о  пл   dRf R,  т  3 R 4 3. (2) о т min Часова залежність амплітуди високочастотних об'ємних ультразвукових хвиль визначається виразом:  тmax Rt,  т      A  t   A o exp no Z  dт  , R f R, т dR  , (3)    тmin о   20 25 де A o - амплітуда високочастотних об'ємних ультразвукових хвиль в чистій воді; no - початкова концентрація частинок; Z - відстань між приймачем і випромінювачем високочастотних об'ємних ультразвукових хвиль; min , max - граничні значення щільності частинок; ,R  - перетин ослаблення ультразвукової хвилі частоти  на частці радіуса R . Аналогічно виразу (2) визначається величина: S  t   lnA O A  t   no Z 30 35 40  тmax   тmin d т ~ Rt,  т   , R f R,  т dR . (4) о Обидва сигнали залежать від початкової концентрації твердих частинок досліджуваної суспензії n0 і закону їх розподілу за розмірами і щільності f R, т  . Для того щоб зменшити вплив цих факторів, формується сигнал через диференціальні значення величин (2) і (4), тобто вимірюють зміни інтенсивності високочастотних об'ємних ультразвукових хвиль та поверхневих ультразвукових хвиль Лява у процесі вимірювань: S  t  , (5) St   SL t  де S t   S t  t   S t  ; SL t   SL t  t   SL t  . Величина St  обумовлена тільки густиною часток твердої фази рудної суспензії і визначається часткою від ділення величини зміни за певний час після відсікання потоку рудної суспензії у вимірювальній камері логарифму відношення інтенсивності високочастотних об'ємних ультразвукових хвиль, що пройшли фіксовану відстань скрізь потік води і рудної суспензії, на величину зміни логарифму відношення інтенсивності поверхневих хвиль Лява, що пройшли фіксовану відстань на границі металевої плівки та стінки вимірювальної камери, при наявності у вимірювальній камері еталонної рідини та рудної суспензії. Зазвичай, корисний компонент та пуста порода, з яких складається руда, сильно різняться за своєю питомою вагою. Тому вимірювання вмісту корисного компоненту може бути зведено до визначення питомої ваги (густини) часток твердої фази, що знаходяться в рудній суспензії. 2 UA 118220 U 5 Таким чином, величина St  визначає густину часток твердої фази або концентрацію корисного компоненту у частках твердої фази рудної суспензії відповідного розміру. 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 стабільність та достовірність результатів вимірювань параметрів твердої фази рудної суспензії. 10 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 15 20 25 Спосіб автоматичного контролю параметрів твердої фази рудної суспензії, що включає періодичне формування потоку суспензії рудного матеріалу та еталонної рідини у вимірювальній камері, нанесення на стінку вимірювальної камери металевої плівки, формування високочастотних об'ємних ультразвукових хвиль, збудження на границі металевої плівки та стінки вимірювальної камери поверхневих ультразвукових хвиль Лява, вимірювання інтенсивності високочастотних об'ємних ультразвукових хвиль, що пройшли фіксовану відстань при наявності у вимірювальній камері еталонної рідини та потоку рудної суспензії, і поверхневих ультразвукових хвиль Лява, що пройшли фіксовану відстань на границі металевої плівки та стінки вимірювальної камери 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 періодично відсікають потік суспензії рудного матеріалу у вимірювальній камері та через певний час після цього вимірюють зміни інтенсивності високочастотних об'ємних ультразвукових хвиль і поверхневих ультразвукових хвиль Лява, по співвідношенню яких визначають густину часток твердої фази рудної суспензії. Комп’ютерна верстка В. Мацело 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