Спосіб аналізу матеріалу у формі частинок і пристрій для його реалізації

1. Спосіб аналізу матеріалу у формі частинок, який включає операції, що забезпечують надходження потоку матеріалу у корпус через його верхню торцеву частину і вихід з корпусу через його нижню торцеву частину, при цьому корпус має вихідний отвір, що звужений, а швидкість потоку всередині корпусу перевищує швидкість витікання потоку, в результаті чого матеріал повертають назад від вихідного отвору і заповнюють корпус; спрямовують світло в потік матеріалу, що рухають в корпусі у напрямку вниз від верхньої торцевої частини корпусу до нижньої його торцевої частини; акумулюють світло, відбите від матеріалу, що рухають, і подають акумульоване світло на спектрометр. 2. Пристрій для аналізу матеріалу у формі частинок, що включає корпус з відкритою верхньою торцевою частиною і вихідним отвором, що звужують, в його нижній торцевій частині, прозору кришку в одній із стінок корпусу і конструкцію вимірювальної головки для спрямування світла в корпус через кришку та акумулювання світла, відбитого від матеріалу у формі частинок у корпусі. C2 2 (19) 1 3 83004 4 матеріалу, який видобувають у ви гляді піску або спосіб, "здійснюваний людиною", включає пригогірничої породи, а потім подрібнюють до стану тування зразка, відносний вміст компонентів в гранул і який є сировиною для збагачувальної фаякому є подібним відносному вмісту компонентів в брики. оброблюваній мінеральній сировині. Одержання Основна причина, чому інформація, що налезразка є тривалим процесом. Перша операція пожить до складу матеріалу, є надзвичайно важлилягає у доборі деякої кількості кілограмів гранувою, полягає в тому, що спосіб, відповідно до якольованого мінералу для підтвердження з найбільш го повинні бути встановлені різні робочі параметри високим ступенем точності ідентичності компонензбагачувальної фабрики для обробки мінеральної тів зразка компонентам всієї маси мінеральної сировини, залежить від пропорцій компонентів, сировини. Зразок розрізають на невеличкі частини, присутніх в сировині. Дані пропорції постійно зміа потім деякі з них рекомбінують доти, поки в ренюються в рудному тілі у процесі розробки родозультаті такої обробки не зникнуть всі залишкові вищ і тому повинна бути здійснена відповідна повідмінності між частинами у зразку і частинами в передня підготовка руди для забезпечення роботи оброблюваній мінеральній сировині. Потім зерна фабрики з максимально високою продуктивністю з зразка ідентифікуються і підраховуються кваліфіметою досягнення максимально можливого виходу кованим спеціалістом з використанням мікроскопа готового продукту. та оптичної розрахункової сітки, по якій розсипаІншою причиною, що пояснює важливість даються зерна. ної інформації, є те, що зміни, які відбуваються в Інший спосіб, "здійснюваний людиною", залезначеннях таких змінних, як вогкість і температура, жить від кваліфікації особи, що проводить досліщо характеризують навколишнє середовище, а дження, оскільки він заснований на відмінності між також змінних, що стосуються характеристики кольором зразка, що перевіряється, і кольором устаткування, наприклад, напруги джерела живстандартного зразка. Даний спосіб не може лення і фізичних параметрів збагачувальної фабсприйматися як точний, оскільки людське око не в рики. Будь-яка з перелічених змінних може спрозмозі вловити незначні зміни у контрастності та в вокувати на певних стадіях те хнологічного процесу кольорі. отримання менших, порівняно з оптимальними, Існують численні способи, "здійснювані машипроміжних потоків мінеральної сировини. Ідеально ною", проте вони мають цілий ряд недоліків. Здійтакі порушення режимів повинні бути якнайшвидснення окремих способів потребує дорогого устатше виявлені, а режими відкореговані. Тому інфоркування, причому приготування зразків пов'язане з мація, що відповідає певному моменту те хнологічвеликою тривалістю у часі. Крім того, певні види ного процесу, тобто інформація "реального часу" такого устаткування можуть обслуговуватися тільпро склад мінеральної сировини, що піддається ки спеціально підготовленим персоналом наукових обробці, необхідна для того, щоб отримати достоспівробітників і лише в лабораторних умовах. Привірне підтвердження інформації про роботу фабклади таких способів, "здійснюваних машиною", рики на режимі, що забезпечує максимальну провідомі заявнику на дату 23 січня 2002р. Крім того, дуктивність. недавно стала відома розробка у галузі спектраНеобхідну з цією метою інформацію одержульного аналізу матеріалу у вигляді частинок, розють шляхом аналізу мінеральної сировини на різкрита у патентному документі WO 03/062804. них етапах її обробки. Співвідношення компонентів Даний винахід спрямований на створення номінеральної сировини у процесі її проходження вого способу аналізу і нового пристрою для здійсчерез всі технологічні операції збагачувальної фанення аналізу, які забезпечують одержання інфобрики можуть бути використані для визначення рмації в реальному часі про склад матеріалу, який ефективності (к.к.д.) збагачувальної фабрики і повинен бути одержаний. здатні забезпечити можливість регулювання проСпосіб і пристрій, за даним винаходом, голоцесу обробки з метою одержання максимальної вним чином призначені для використання при збавигоди від її використання. гаченні мінеральної сировини, однак вони можуть Через неможливість вести процес з достатзастосовуватися і в інших галузях виробництва, де ньою точністю, зважаючи на брак оперативної ініснує потреба у визначенні складу матеріалу. формації про склад мінеральної сировини, а також Відповідно до одного з аспектів даного винавідчуття небезпеки того, що цінні компоненти моходу, запропоновано спосіб аналізу матеріалу у жуть проникнути до складу, який може бути відсовигляді частинок, що включає операції, при яких ртований як брак, оператори, що обслуговують забезпечують надходження потоку матеріалу в обладнання, застосовують консервативні методи корпус через його верхню торцеву частину і ви хід з роботи і повторно обробляють частину мінералькорпусу через його нижню торцеву частину, при ної сировини, що виходить на якомусь одному або цьому корпус має вихідний отвір, що звужується, а на всіх етапах обробки, для того щоб переконатишвидкість потоку всередині корпусу перевищує ся у зведенні до мінімуму втрат цінних компоненшвидкість витікання потоку, в результаті чого матів. За наявності точної інформації про склад мінетеріал повертається назад від вихідного отвору і ральної сировини в реальному часі повторна заповнює корпус; спрямовують світло у потік маобробка може бути скорочена без втрат цінних теріалу, що рухається в корпусі у напрямку вниз компонентів. від верхньої торцевої частини корпусу до нижньої Відомі способи визначення відносного вмісту його торцевої частини; акумулюють світло, відбите компонентів у мінеральній сировині, що піддається від матеріалу, що р ухається, і подають акумульообробці, можуть бути умовно поділені на "здійснюване світло на спектрометр. вані людиною" і "здійснювані машиною". Основний 5 83004 6 Відповідно до іншого аспекту даного винаходу, На Фіг.7 поданий вигляд збоку конструкції на запропоновано пристрій для аналізу матеріалу у Фіг.6. формі частинок, що включає корпус з відкритою На Фіг.8 подане схематичне зображення консверхньою торцевою частиною і вихідним отвором, трукції на Фіг.6 і 7. що звужується, в його нижній торцевій частині, На Фіг.9 поданий вигляд ззаду конструкції на прозору кришку в одній із стінок корпусу і вимірюФіг.6-8. вальну головку для спрямування світла у корпус На Фіг.10 подане схематичне зображення дручерез кришку та акумулювання світла, відбитого гого прикладу здійснення пристрою для аналізу від матеріалу у формі частинок у корпусі. матеріалу у формі частинок за даним винаходом. Пристрій може додатково містити такі засоби, На Фіг.11 поданий вигляд збоку пристрою на як золотниковий клапан для регулювання швидкоФіг.10. сті потоку матеріалу, що виходить з корпусу. На Фіг.12 подано переріз вздовж лінії ХП-ХП Золотниковий клапан може бути обладнаний пристрою на Фіг.11. секцією з отвором, причому вказана секція має На Фіг.13 поданий вигляд зверху пристрою на можливість переміщення стосовно корпусу, в реФіг.10-12. зультаті чого виникає можливість регулювання На Фіг.14 подане схематичне зображення площі перерізу отвор у, що знаходиться в межах конструкції, що включає пристрій, показаний на корпусу. Фіг.10-13, золотниковий клапан і робочий орган на Площина, в якій розташована внутрішня торФіг.5, призначені для монтажу в трубі, по якій пецева поверхня кришки, може перетинати даний реміщається потік. отвір, в результаті чого частина отвору розташоНа Фіг.15 поданий вигляд ззаду конструкції на вується всередині корпусу, а частина цього ж Фіг.14. отвору розташована зовні вказаного корпусу, приНа Фіг.16 подано переріз вздовж лінії XVI-XVI чому частина отвору, розташована всередині корпристрою на Фіг.15. пусу, формує згаданий вище вихідний отвір, що На Фіг.17 поданий вигляд спереду пристрою звужується. на Фіг.14 і 15. Золотниковий клапан може займати переднє Докладний опис ілюстрацій положення, в якому отвір суміщається з корпусом, На Фіг.1-4 показаний пристрій, позначений позавдяки чому відкривається щілина і забезпечузицією 10, який складається з вертикально встається можливість видалення з корпусу під дією новленого корпусу, приєднаного до бічної стінки сили тяжіння матеріалу, що закупорює корпус. кожуха 14. Відкрита верхня торцева частина корпусу пеЯк показано на Фіг.1, верхня грань корпусу 12 реважно обмежена поверхнями, які перетинаютьзакруглена з утворенням похилих верхніх поверся з утворенням гострих граней, що розрізають хонь 16, які перетинають внутрішні поверхні 18 матеріал, який рухається потоком, і розділяють корпусу 12 з метою формування гострих граней даний потік на порцію, яка входить в корпус, і на 20. Більш конкретно, внутрішні поверхні 18 корпусу порцію, яка обтікає корпус. 12 розташовані вертикально і перетинають поверГострі грані розташовані між вертикальними хні 16, які нахилені вниз і назовні від ліній їх перевнутрішніми поверхнями даного корпусу і додаткотину з поверхнями 18. вими поверхнями, які нахилені у бік вертикальної Корпус 12 в одній із своїх бічних стінок має площини і виконані зі скосом вниз від вказаних отвір, обладнаний вбудованою прозорою кришкою вище граней. 22 (Фіг.3 і 4) із зносостійкого матеріалу. Стислий опис ілюстрацій Нижня торцева частина корпусу 12 частково Для кращого розуміння даного винаходу і закрита золотниковим клапаном 24 (Фіг.5), а верхбільш наочного представлення переваг даного ня торцева частина корпусу 12 відкрита в зоні 26. технічного рішення подано опис прикладу здійсВимірювальна головка 28 (Фіг.1-4) виступає з нення винаходу з посиланнями на супроводжуючі кожуха 14, проходячи крізь тримач 29 вимірювальопис ілюстрації, де : ної головки (Фіг.6-8). Вимірювальна головка нахиНа Фіг.1 показано схематичне зображення лена під кутом від 30 до 60 градусів до горизонтапершого прикладу здійснення пристрою для аналільної площини. Вимірювальна головка включає зу матеріалу у формі частинок за даним винахоодин або декілька світловодів, спрямовуючи х світдом. ло через кришку 22 в корпус 12, і один або декільНа Фіг.2 поданий вигляд збоку пристрою на ка світловодів для акумулювання відбитого світла Фіг.1. та подачі його на спектрометр (не показаний). На Фіг.3 поданий вигляд ззаду пристрою на Спектрометр приєднаний до оптичного кабелю (не Фіг.1 і 2. показаний), який, у свою чергу, приєднаний до На Фіг.4 поданий вигляд зверху пристрою на вимірювальної головки 28. Конструкція вимірюваФіг.1-3. льної головки може включати першу вимірювальну На Фіг.5 поданий ізометричний вигляд знизу головку для спрямування світла через кришку 22 і золотникового клапана і робочого органа золотнидругу вимірювальну головку для приймання відбикового клапана. того світла. На Фіг.6 поданий вигляд зверху конструкції, що Відповідно до зображення на Фіг.5, золотниковключає пристрій, показаний на Фіг.1-4, золотнивий клапан 24 містить U-подібну секцію 30, обладковий клапан і робочий орган на Фіг.5, призначені нану прямокутним отвором 32. Секція 30 виконана для монтажу в тр убі, по якій переміщається потік. за одне ціле з Т-подібною секцією 34. Штанга 36, що формує частин у робочого механізму золотни 7 83004 8 кового клапана 24, приєднана до Т-подібної секції який проходить через довгасту щілину 40. Болт 42 34 за допомогою встановлювального гвинта 38 з взаємодіє з щілиною 40, даючи можливість золотплоским кінцем і шліцем під викрутку або з плосниковому клапану 24 рухомо контактувати з кожуким кінцем та заглибленням під ключ. Довгаста хом 14, даючи при цьому можливість золотникощілина 40 виконана у Т-подібній секції 34 для вому клапану 24 здійснювати ковзний рух впередвстановлення болта 42 (Фіг.2), який угвинчується в назад, як показано двоголовою стрілкою А (Фіг.2). нарізний отвір в основі кожуха 14. Передня грань Після цього щит 74 приєднується до вільної ділянU-подібної секції 30, що обмежує отвір 32, має ки обгородження 70. скошену внутрішню кромку 31, як показано на Слід мати на увазі, що завдяки послабленню Фіг.5, що сприяє запобіганню відкладенню матерікріплення втулки 46 на штанзі 36 і ковзному переалу та закупорюванню отвору 32, по якому переміщенню штанги через втулку 46, можна регулюміщається матеріал. вати положення штанги 36, а отже, і клапана 24. Штанга 36 проходить через гвинтову пружину Втулка 46 після цього повторно закріплюється на 44 та через втулку 46. Втулка 46 обладнана фланштанзі 36. Таким чином, положення втулки 46 відцем 48 на одному кінці і знімним кільцем 50 на носно до щита 74 не змінюється,однак секція 30 іншому кінці. Встановлювальний гвинт 46 рухомо вже перемістилася відносно корпусу 12. закріплює фланець 48 на штанзі 36. Ще один У процесі роботи U-подібна секція 30 золотнивстановлювальний гвинт 54 закріплює кільце 50 на кового клапана 24 знаходиться у нижній частині втулці 46. Інший встановлювальний гвинт 58 закрікорпусу 12. Чо тирикутний отвір 32 між U-подібною плює кнопку 56 на штанзі 36. Золотниковий клапан секцією 30 і Т-подібною секцією 34 золотникового 24 може переміщатися вперед-назад за допомоклапана 24 виступає якраз за стінкою корпусу 12, гою штанги 36, до якої прикріплена кнопка 56. Рух яка обладнана кришкою 22. Зона отвору 32, що золотникового клапана показаний стрілкою А на виходить за межі даної стінки, знаходиться в меФіг.2. жах зони, оточеної корпусом 12, при цьому форЗвернемося до Фіг.6-9. Конструкція, представмується щілина, через яку матеріал, що потрапив лена на ілюстраціях, позначена позицією 60 і місу корпус 12 зверху, може бути вивантажений з тить дві укорочені труби 62 і 64, два фланці 66 і 68, корпусу 12. які можуть бути прикріплені болтами до трубопроМатеріал у формі частинок, що надходить чевідної лінії, а також обгородження, позначене порез трубу 62, накопичується у корпусі 12, а надлизицією 70, яке визначає межі камери, в якій здійсшок матеріалу обтікає корпус 12 у напрямку вихіднюється аналіз матеріалу. Труба 62 формує ної труби 64. вхідний отвір в камеру, а труба 64 формує ви хідЩоб очистити корпус від відкладень матеріаний отвір з камери. лу, кнопку 56 проштовхують праворуч, як показано Обгородження 70 включає два знімних щити на Фіг.2. При цьому пружина 44 стискається, а зо72, встановлених таким чином, що робочі умови лотниковий клапан 24 переміщається у положенвсередині камери можуть бути проконтрольовані. ня, в якому отвір 32 суміщається з корпусом 12. Це Щити 72 можуть бути виготовлені з прозорого мапримушує матеріал, що закупорює вихідну щілину, теріалу. випасти з нижньої частини корпусу 12. Після поКрім того, обгородження 70 включає щит 74, слаблення тиску на кнопку 56 пружина 44 діє на за допомогою якого кожух 14 прикріпляється до фланець 48 і переміщає золотниковий клапан 24 вільної ділянки обгородження 70. Корпус 12 знаназад у робоче положення, в якому кільце 50 розходиться в межах камери, в якій здійснюють аналіз ташовується перед щитом 74. матеріалу, при цьому верхня відкрита торцева У процесі роботи мінеральна сировина або частина 26 корпусу 12 розташована співвісно вхідбудь-який інший матеріал, призначений для аналіній трубі 62 (Фіг.6). зу спектрографії, надходить у верхню торцеву часЗвужуваний донизу конус 76 (Фіг.7-9) формує тину корпусу 12 через отвір 26 зі швидкістю, яка прохід між камерою для аналізу матеріалу, оточеперевищує швидкість його витікання з корпусу 12 ною обгородженням 70, і трубою 64. через щілину. Корпус 12 таким чином має тенденПри складанні золотникового клапана 24 і його цію до наповнення, а надлишок матеріалу просто робочого механізму штанга 36 проштовхується стікає вниз по зовнішній стороні корпусу 12. справа наліво крізь отвір у щиті 74, як показано на Утворюється потік матеріалу, що проходить Фіг.7. У цей час щит 74 від'єднаний від вільної дічерез вихідну щілину, сформовану отвором 32 і лянки обгородження 70. Втулка 46, а потім і прустовпом матеріалу у корпусі 12, який безперервно жина 44, з можливістю ковзання встановлені на переміщається вниз мимо кришки 22. Світло, проштанзі 36, причому втулка 46 приєднана встановникаюче у корпус 12 через кришку 22 з вимірювалювальним гвинтом 52. Втулка 46 проходить через льної головки 28, відбивається, розсіваючись, наотвір у щиті 74, і кільце 50 повторно закріплюється зад від матеріалу, акумулюється оптичними на втулці 46, а саме на тому її кінці, яке виявлясвітловодами колектора і спрямовується у спектється всередині камери, за допомогою встановлюрометр. Розташування щілини гарантує ситуацію, вального гвинта 54. Пружина 44 штовхає втулку 46 при якій найвища швидкість потоку матеріалу доі штангу 36 праворуч, якщо дивитися на Фіг.7, в сягається з тієї бічної сторони корпусу 12, яка результаті чого кільце 50 спирається у внутрішню утворена кришкою 22. поверхню щита 74. Кнопка 56 після цього закріпНа Фіг.10-13 представлена конструкція прилюється на штанзі 36 за допомогою встановлювастрою, позначеного позицією 80, ще за одним прильного гвинта 58, а золотниковий клапан 24 прикладом здійснення даного винаходу. Де це можлиєднується до кожуха 14 за допомогою болта 42, во, позиції складових частин зберігаються 9 83004 10 ідентичними тим, на які посилаються при описанні 1.2) з метою забезпечення більшої кількості пристрою, поданого на Фіг.1-9. Пристрій 80 вклюорієнтацій частинок протягом кожного періоду вичає кожух 82, що складається з двох секцій 82.1 і мірювання; 82.2, розділених вертикально встановленим щи1.3) з метою усереднення будь-яких інтенсивтом 84. Вертикально розташований корпус 12 приних дзеркальних відбиттів від яких би то не було єднаний до секції 82.1. У щиті 84 є о твір (не покачастинок. заний), через який проходить втулка 46 2. Прозора кришка розташовується вертиказолотникового клапана 24. Складання і робота льно або головним чином вертикально, з метою золотникового клапана 24 в межах пристрою 80 є зведення до мінімуму абразивних впливів, що виідентичними описаним вище щодо пристрою 10. кликають подряпини на поверхні прозорої кришки, На Фіг.14-16 представлена конструкція, познащо призводить до втрати належного ступеня прочена позицією 86, яка є ідентичною конструкції 60, зорості. поданої на Фіг.6-9. При цьому, де це можливо, 3. Сегрегація між різними типами матеріалів і використовуються ідентичні позиції для позначенрозмірами частинок, що входять до потоку матеріня ідентичних елементів конструкції. алу, зменшується, завдяки: Конструкція включає L-подібний відсічний і ко3.1) відсіканню зразка від усередненої товщинтрольний клапан 88, який може ковзати у напряни потоку матеріалу і виключенню пошкодження мках, вказаних двоголовою стрілкою В на Фіг.16, з бічних сторін; метою регулювання потоку досліджуваного мате3.2) здійсненню відсікання таким чином, щоб ріалу через кришку 22. звести до мінімуму пошкодження зразка, який паКрім того, знімний щит 90 (Фіг.16-17), аналогідає у вертикально розташовану камеру та вишточний двом щитам 72 конструкції 60, приєднаний до вхує решту частин зразка назовні, внаслідок викообгородження 70 таким чином, що умови всередиристання асиметричної розрізної грані у верхній ні камери, в якій здійснюється аналіз матеріалу, частині. можуть контролюватися. Щит 90 може бути виго4. Запобігання з'явленню відкладень матеріатовлений прозорим. лу у формі піраміди у верхній частині камери, внаСкладання і робота конструкції 86 відповідаслідок розташування камери у швидкоплинному ють опису, що стосується конструкції 50. потоці у поєднанні з безперервним скиданням маПристрій 10, конструкція 60, пристрій 80 і констеріалу вниз через камеру. Тому накопичення матрукція 60 зображені та описані з урахуванням їх теріалу набувають увігн уту форму і турбулентного вертикального розташування, однак допускається стану, сприяючи запобіганню сегрегації, яка звитакож дещо нахилене положення відносно до верчайно виникає на бічних стінках опуклих повертикальної площини. хонь, подібних поверхням піраміди. Матеріал у формі частинок, що підлягає аналі5. Оптично прозора кришка самоочищається зу за допомогою конструкцій 60 і 86, може мати частинками матеріалу, що переміщаються, знижувигляд сухо го порошку або може бути зважений в ючи негативний вплив пилу на збереження прозорідині та мати форму суспензії. рості кришки. Описані вище конструкції характеризуються 6. Для забезпечення прозорості оптично пронаступними ознаками: зора кришка може бути виконана або з твердого 1. Матеріал переміщається мимо прозорої матеріалу, наприклад, сапфіру, або з м'якого полікришки: рованого полікарбонату. 1.1) з метою забезпечення наявності більшої кількості частинок протягом кожного періоду вимірювання; 11 83004 12 13 83004 14 15 Комп’ютерна в ерстка І.Скворцов а 83004 Підписне 16 Тираж 26 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