Пристрій оперативного контролю вмісту корисного компонента у мінеральній сировині

Реферат: Пристрій оперативного контролю вмісту корисного компонента в мінеральній сировині має джерела гамма-випромінювання, розміщені у свинцевому контейнері з колімаційними отворами, датчики гамма-випромінювання (настінний і свердловинний), виходи яких з'єднані через підсилювач-нормалізатор з одним входом лічильника імпульсів, масштабний блок, блок задатчика різновидів руди, блок індикації, блок уведення, таймер, центральний процесор, оперативний запам'ятовуючій пристрій, постійний запам'ятовуючій пристрій, блок виведення з'єднані через шини управління (ШУ), шини даних та шини адрес. Додатково пристрій обладнаний комбінованим каротажним зондом, датчиком магнітного заліза, блоком вибору датчика, вхід якого з'єднаний з датчиком, один вихід його з'єднаний з підсилювачемнормалізатором, а другий вхід - з другим входом блока уведення та інтерфейсом верхнього рівня, вхід якого з'єднаний з виходом блока виводу. UA 119777 U (12) UA 119777 U UA 119777 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до техніки вимірювань і може застосовуватись у гірничодобувній промисловості для оперативного контролю вмісту корисного компонента у гірничих виробках, масивах, у дробленій або помеленій гірничій масі, для каротажа геофізичних свердловин та в службі технічного контролю (ОТК). Відомий пристрій автоматичного контролю вмісту корисного компонента у мінеральній сировині, що містить джерело та детектор гамма-випромінювання, підсилювач-нормалізатор, таймер, лічильник імпульсів, блоки уведення-виведення інформації, задатчик різновиду руд, оперативну та постійну пам'ять, процесор та блок індикації (А.с. СССР №1774743А1). У відомому пристрої реєструється інтенсивність розсіяного гамма-випромінювання (РГВ). Цей пристрій дозволяє селективно визначити вміст корисного компонента у різних різновидах руд шляхом визначення верхнього і нижнього рівня інтенсивності РГВ, безпосередньої обробки результатів контролю вмісту корисного компонента та висвітлення його на табло блока індикації. Недоліком відомого пристрою є те, що він не забезпечує каротаж свердловин, що є важливим компонентом оперативного геофізичного контролю якості руд при видобутку, без якого не може обійтися жодне гірничодобувне підприємство. Найбільш близьким технічним рішенням, яке вибрано прототипом є пристрій оперативного контролю вмісту корисного компонента в мінеральній сировині, який містить джерела гаммавипромінювання, розміщені у свинцевому контейнері з колімаційними отворами, датчики гаммавипромінювання (настінний і свердловинний), виходи яких з'єднані через підсилювачнормалізатор з одним входом лічильника імпульсів, масштабний блок, блок задатчика різновидів руди, блок індикації, блок введення, таймер, центральний процесор, оперативний запам'ятовуючий пристрій (ОЗУ), постійний запам'ятовуючий пристрій (ПЗУ), блок виведення, з'єднані через шини управління (ШУ) шини даних и шини адрес (Заявка №В4501660/2-2363, реєстр №94052399). Недоліком прототипу є те, що він не забезпечує оперативний контроль вмісту магнітного заліза як в свердловинах, так и у підірваній, дробленій і перемеленій гірничій масі. Крім того, за одну зміну геофізик або працівник ВТК за допомогою відомого пристрою може виконати до 2000 вимірювань інтенсивності гамма-випромінювання, та вмісту корисного компонента, які по команді оператора потім записуються у пам'ять пристрою. Для обробки результатів оперативного контролю вмісту корисного компонента оператору необхідно звертатися до чарунок пам'яті через клавіатуру, що зменшує оперативність процесу контроля і збільшує можливість похибки. Задачею корисної моделі є підвищення точності і розширення функціональних можливостей пристрою шляхом забезпечення оперативного контролю вмісту магнітного заліза у гірничій масі та при каротажі свердловин, а також автоматичній передачі масиву результатів контролю вмісту корисного компонента у мінеральній сировині на вхід персонального компьютера. Поставлена задача вирішується у пристрої оперативного контролю вмісту корисного компонента в мінеральній сировині, який містить джерела гамма-випромінювання, розміщені у свинцевому контейнері з колімаційними отворами, датчики гамма-випромінювання (настінний і свердловинний), виходи яких з'єднані через підсилювач-нормалізатор з одним входом лічильника імпульсів, масштабний блок, блок задатчика різновидів руди, блок індикації, блок уведення, таймер, центральний процесор, оперативний запам'ятовуючій пристрій, постійний запам'ятовуючій пристрій, блок виведення з'єднані через шини управління (ШУ), шини даних та шини адрес, згідно з корисною моделлю, до пристрою уведені комбінований каротажний зонд, датчик магнітного заліза, блок вибору датчика, вхід якого з'єднаний з датчиком, один вихід його з'єднаний з підсилювачем-нормалізатором, а другий вхід - з другим входом блока уведення, интерфейс верхнього рівня, вхід якого з'єднаний з виходом блока виводу. Корисна модель пояснюється функціональною схемою пристрою оперативного контролю вмісту корисного компонента в мінеральній сировині. Пристрій містить джерела гаммавипромінювання 2, датчики гамма-випромінювання 3 (настінний зонд), датчик магнітного заліза 4, комбінований зонд 5 (свердловинний снаряд), блок вибору датчика 6, підсилювачнормалізатор 7, лічильник імпульсів 8, блок індикації 9, блок уведення 10, таймер 11, блок виводу 12, процесор 13, оперативний запам'ятовуючий пристрій 14 (ОЗУ), постійний запам'ятовуючий пристрій (ПЗУ) 15, з'єднані через шини управління (ШУ), шини даних (ШД) 17 і шини адрес (ША) 18, інтерфейс 19. Пунктирною лінією виділені блоки, що входять до складу однокристальної мікро ЕОМ. Наявність блока вибору датчиків 6 в запропонованому пристрої забезпечує передачу відповідного коду в процесор пристрою, що дає можливість автоматично вибрати необхідний канал вимірювання. 1 UA 119777 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 У запропонованому пристрої передбачені режими вимірювання інтенсивності (N), вмісту корисного компонента (в тому числі магнітного заліза) (q) та автоматичного запису результатів вимірювань у чарунки пам'яті. Крім того, у залежності від умов вимірювань оператор може встановити режим "усереднення" результатів контролю. Пристрій працює наступним чином. Поверхня проби 1 розташовується у зоні гаммаопромінювання джерела 2 та вимірювальних датчиків 3,4,5, які задаються оператором за допомогою блока вибору датчика 6. Після подачі живлення мікро ЕОМ перевіряє справність всіх блоків пристрою за допомогою стандартних тестів. При виявленні несправності на цифровому табло 9 висвічується номер блока, у якому виявлено несправність. Після проходження тестівпрограм пристрій готовий до градуювання. Встановлюється режим вимірювання інтенсивності розсіяного випромінювання (N) або напруги (U) для магнітного датчика 4. Почергово опромінюють еталонні (стандартні) зразки, записують в ОЗУ відповідні значення вмісту корисного компонента у мінеральній сировині. Після чого в мікро-ЕОМ, по раніше розробленій програмі, обчислюють апроксимаційні коефіцієнти функції та автоматично записують в ПЗУ 15 пристрою. Аналогічно градуюють комбінований свердловинний зонд 5, який дозволяє одночасно здійснювати каротаж по магнітному і загальному залізу. У залежності від от умов оперативного контролю вмісту корисного компонента користуються датчиками 3, 4, або свердловинним комбінованим зондом 5. Датчики 3, 4 використовуються при оперативному контролі якості руд чорних металів в природних заляганнях, масивах, виробках, забоях, підірваній, дробленій або перемеленій гірничій масі. Датчик магнітного заліза 4 використовують для визначення масової частки заліза у гірничій масі. Комбінований зонд 5 разом з джерелом 2 застосовується при каротажі експлуатаційних вибухових свердловин, а також для геологорозвідувальних робіт. Датчик 3 з джерелом гамма-випромінювання 2 розміщують у точці контролю вмісту корисного компонента у мінеральній сировині. У результаті взаємодії гамма-випромінювання з гірничою масою відбувається зворотне розсіювання, яке реєструється датчиком 3 і через блок вибору датчика 6 подається на вхід підсилювача-нормалізатора 7, де прийнятий сигнал підсилюється і обмежується по амплітуді, лічильник імпульсів 8 реєструє інтенсивність розсіяного гаммавипромінювання за цикл вимірювання, який задається таймером 11. З виходу лічильника імпульсів 8 інтенсивність зворотно розсіяного випромінювання у вигляді частоти імпульсів подається через блок уведення даних 10 на вхід процесора 13, де по за наперед вибраною апроксимаційною функцією обчислюється вміст корисного компонента у точці контролю гірничої маси. З виходу процесора 13 вміст корисного компонента через шину даних 17 і блок-вивід 12 подається на вхід блока індикації 9 і в ОЗУ 14. Аналогічно виконується контроль вмісту магнітного заліза. При цьому вихідний сигнал контролю вмісту корисного компонента у вигляді напруги подається через блок уведення 10 на вхід процесора 13, де обчислюється відповідне значення вмісту корисного компонента. З метою каротажа свердловини зонд 5 з джерелом 2 і магнітним датчиком-пересувають по вертикалі у свердловині і через визначену відстань - (10 см) реєструють інтенсивність гаммавипромінювання та напругу магнітного зонда. Зареєстровані сигнали через блок уведення 10 і шину даних 17 - подають на вхід процесора 13, де по раніше розрахованих апроксимаційних коефіцієнтах обчислюється вміст корисного компонента - в різних точках свердловини. З виходу процесора 13 інформація про вміст корисного компонента через блок виведення 12 і шину даних 17 подається на вхід блока індикації 9 і на вхід інтерфейсу 19. Необхідно зазначити, що існуючі свердловинні зонди не мають можливості одночасного контролю вмісту загального та магнітного заліза. В результаті неодночасного каротажу свердловин має місце зсув контрольних точок, що призводить до засмічення підірваної гірничої маси породою або позанормативною втратою руди.-Наявність у запропонованому пристрої комбінованого свердловинного зонда забезпечує з точністю до одного сантиметра співпадання точок контролю по магнітному і загальному залізу, що зменшує втрати та зубожіння руд і підвищує точність контролю. Крім того, комбінований свердловинний зонд у запропонованому пристрої підвищує продуктивність праці при каротажі свердловин більше чим у 2 рази. Комбінований свердловинний зонд 5 складається з двох частин. Для селективного гаммагамма каротажу (СГГК) використано каротажний зонд радіометра СРП-88-01, а датчик заліза магнітного виконаний у вигляді індуктивної котушки, яка забезпечує глибинність інформаційного шару до 20 см. Блок вибору датчика 6 виконаний у вигляді стандартного роз'єму типу РСГ10ТВ, на виході якого у залежності від вибраного датчика формується двійковий код, наприклад 01; 10; 11. По цьому коду у мікропроцесорі автоматично підключається частотний канал для датчиків гамма-випромінювання або канал аналогового сигналу для магнітних датчиків. 2 UA 119777 U 5 10 15 20 Підсилювач-нормалізатор 7 може бути виконаний на базі операційних підсилювачів або на базі польових транзисторів (КТ107Ж). Як однокристальний мікро ЕОМ можна використати 87С196КВ фірми Intel, до складу якої входять блоки уведення-виведення, лічильник імпульсів, таймер, постійний і оперативний блоки пам'яті і процесор, з'єднані через шину управління, шину даних і шину адрес. Блок індикації 9 зібраний на базі дисплея НДМ-16216.В-000, кожна строчка якого налічує 16 розрядів у кожній. Інтерфейс 19 може бути виконаний на базі мікросхеми МАХ223 або АДМ232. Оперативна пам'ять (ОЗУ) зібрана на базі мікросхеми 5164/Lc з об'ємом пам'яті 8КБайт Оперативна пам'ять (ОЗУ) зібрана на базі мікросхеми 5164S/Lc з об'ємом пам'яті 8КБайт. Запропонований пристрій на відміну від відомого не потребує складання паспортів руди за попередньо набраними пробами, що зменшує об'єм підготовчих робіт. Достатньо внести у пам'ять пристрою вміст корисного компонента стандартних зразків та відповідні значення інтенсивності розсіяного гамма-випромінювання. Потім у мікроЕОМ обчислюються апроксимаційні коефіцієнти і автоматично записуються у пам'ять пристрою. Після цього пристрій готовий до роботи. Застосування комбінованого свердловинного зонда і магнітного датчика надає можливість виявити межі родовища корисних копалин, здійснити розрахунок запасів руди, реалізувати селективне виймання і т.і. При цьому кількість підірваної пустої породи у сирій руді зменшиться до 18-20 %. З урахуванням транспортних витрат на перевезення пустої породи на збагачувальні фабрики, подрібнення, витрати електричної енергії, перевантаження млинів, Утворення надлишкового доменного шлаку, собівартість однієї тони товарної руди, при відсутності оперативного контролю збільшується понад 60 %. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 30 35 Пристрій оперативного контролю вмісту корисного компонента в мінеральній сировині, який містить джерела гамма-випромінювання, розміщені у свинцевому контейнері з колімаційними отворами, датчики гамма-випромінювання (настінний і свердловинний), виходи яких з'єднані через підсилювач-нормалізатор з одним входом лічильника імпульсів, масштабний блок, блок задатчика різновидів руди, блок індикації, блок уведення, таймер, центральний процесор, оперативний запам'ятовуючій пристрій, постійний запам'ятовуючій пристрій, блок виведення з'єднані через шини управління (ШУ), шини даних та шини адрес, який відрізняється тим, що пристрій додатково обладнаний комбінованим каротажним зондом, датчиком магнітного заліза, блоком вибору датчика, вхід якого з'єднаний з датчиком, один вихід його з'єднаний з підсилювачем-нормалізатором, а другий вхід - з другим входом блока уведення та інтерфейсом верхнього рівня, вхід якого з'єднаний з виходом блока виводу. 3 UA 119777 U Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4