[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

RU2715374C1 - Radiographic separator of minerals - Google Patents

Radiographic separator of minerals Download PDF

Info

Publication number
RU2715374C1
RU2715374C1 RU2019122089A RU2019122089A RU2715374C1 RU 2715374 C1 RU2715374 C1 RU 2715374C1 RU 2019122089 A RU2019122089 A RU 2019122089A RU 2019122089 A RU2019122089 A RU 2019122089A RU 2715374 C1 RU2715374 C1 RU 2715374C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
particles
radiation
enriched
ray
stream
Prior art date
Application number
RU2019122089A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Евгений Николаевич Владимиров
Иван Львович Жогин
Елена Борисовна Волк
Александр Анатольевич Драгун
Павел Иванович Колков
Павел Николаевич Кучин
Юрий Александрович Местер
Илья Михайлович Никитин
Татьяна Евгеньевна Романовская
Original Assignee
Акционерное общество "Инновационный Центр "Буревестник"
Акционерное компания "АЛРОСА" (публичное акционерное общество) (АК "АЛРОСА" (ПАО))
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Инновационный Центр "Буревестник", Акционерное компания "АЛРОСА" (публичное акционерное общество) (АК "АЛРОСА" (ПАО)) filed Critical Акционерное общество "Инновационный Центр "Буревестник"
Priority to RU2019122089A priority Critical patent/RU2715374C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2715374C1 publication Critical patent/RU2715374C1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B07SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS; SORTING
    • B07CPOSTAL SORTING; SORTING INDIVIDUAL ARTICLES, OR BULK MATERIAL FIT TO BE SORTED PIECE-MEAL, e.g. BY PICKING
    • B07C5/00Sorting according to a characteristic or feature of the articles or material being sorted, e.g. by control effected by devices which detect or measure such characteristic or feature; Sorting by manually actuated devices, e.g. switches
    • B07C5/34Sorting according to other particular properties

Landscapes

  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)

Abstract

FIELD: technological processes.
SUBSTANCE: invention relates to devices for separation of crushed mineral material and can be used for X-ray separation of diamond-containing rock of different size classes. Separator comprises conveyor (1), on belt (2) of which receives flow (3) of diamond-containing material (4), X-ray tubes (5 and 6), detector lines from (1…2N) X-sensitive multi-pixel matrices (7 and 8), synchronization device (9), computer processing means (10), which includes ADC array (1…2N) (11), processor (12), RAM (13), in which digital radiation intensity values received from (10), and ROM (14) with programs for controlling operation of separator, determining characteristics of particles of material flow and storing predetermined values of characteristics of enriched minerals, and auxiliary parameters, input / output device (15), means of deviating trajectory of material (16) located above the free fall of material (17), from which particles of enriched mineral fall into accumulator bin (18), and tail products – into storage bin (19). Computer processing means (10) is equipped with functional modules: a module of virtual spatially-connected copies of detector lines, in each virtual pixel matrix of which simultaneously receives digital value of radiation intensity signal, module for determining, for each pair of pixels, the characteristic of the particle of initial material in form of a point in a two-coordinate system, coordinates of which correspond to digital values of signals of radiation intensities in two different energy ranges, which have passed through one and the same section of the particle, normalized to the maximum possible value in the corresponding energy range, a segmentation module for selecting the associated pixel areas and determining the degree of coincidence of the selected pixel area with the minerals characteristic value region, module for identification and development of command for separation of particles of enriched mineral from flow of initial material at compliance of degree of coincidence with criterion of assignment of particle to enriched material. Control output of the identification module is connected to the corresponding input of the separation unit for directing particles separated from the stream into an accumulator bin.
EFFECT: high selectivity of separation of diamond-containing material while maintaining high percentage of extraction of diamonds and high efficiency.
3 cl, 5 dwg, 2 tbl

Description

Область техникиTechnical field

Изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых, а именно к устройствам для разделения дробленого минерального материала на обогащаемый и хвостовой продукты, в которых разделение основано на отличии в степени поглощения рентгеновского излучения различными минераламиThe invention relates to the field of mineral processing, and in particular to devices for separating crushed mineral material into enriched and tail products, in which the separation is based on differences in the degree of absorption of x-ray radiation by various minerals

Предложенное устройство может применяться для рентгенографической сепарации минералов, в частности, алмазосодержащей породы различных классов крупности.The proposed device can be used for x-ray separation of minerals, in particular, diamond-bearing rocks of various particle sizes.

Уровень техникиState of the art

Известные сепараторы материалов содержат следующие общие функциональные блоки: Known material separators contain the following common functional blocks:

а) блок транспортировки частиц исходного материала, предназначенный для организации, как правило, монослойного потока исходного материала определенной ширины через зону обнаружения в зону отделения;a) a block for transporting particles of the starting material, intended to organize, as a rule, a monolayer flow of the starting material of a certain width through the detection zone to the separation zone;

б) блок источника электромагнитного излучения для облучения части потока исходного материала;b) the block of the source of electromagnetic radiation for irradiation of a part of the flow of the source material;

в) блок детектирования прошедшего через исходный материал излучения, образующие зону обнаружения;c) a unit for detecting radiation transmitted through the source material, forming a detection zone;

г) блок аналого-цифрового преобразования (АЦП) сигналов блока детектирования;g) block analog-to-digital conversion (ADC) signals of the detection unit;

д) блок управления и обработки сигналов, полученных от блока детектирования;d) a control and signal processing unit received from the detection unit;

е) блок отделения целевого материала из потока сепарируемого материала;e) a unit for separating the target material from the stream of separated material;

ж) блок приемных устройств для раздельного сбора целевого материала и остального.g) the block receiving devices for the separate collection of the target material and the rest.

Известен, например, сепаратор для отделения полимерных материалов из твердых бытовых отходов, использующий характеристики поглощения/пропускания электромагнитного излучения для разделения материалов разного химического состава с производительностью, позволяющей использовать его в промышленных масштабах [Патент США № 5339962]. В описанном сепараторе блок транспортировки частиц исходного материала является многоканальным и выполнен в виде конвейера (транспортера) и ускоряющего лотка, установленного на сходе частиц исходного материала с транспортера. В блоке источника электромагнитного излучения может быть использована рентгеновская трубка с линейным фокусом, энергия излучения которой достаточна для ее измерения в блоке детектирования после прохождения через частицы материала. Блок детектирования прошедшего через материал излучения выполнен в виде множества детекторов, каждый из которых соответствует одному из каналов регистрации. Детекторы выбраны таким образом, чтобы обеспечить оптимальную чувствительность к используемым длинам волн излучения источника. Источник излучения, расположенный над выходным краем ускоряющего лотка, и детекторы, расположенные с противоположной стороны выходного края лотка, определяют зону обнаружения. Устройство обработки сигналов от блоков детектирования состоит из двух секций: блока обработки аналоговых сигналов детекторов и блока обработки цифровых массивов сигналов детекторов. Блок обработки аналоговых сигналов детекторов включает нормирующие усилители, устройства выборки и хранения аналогового типа, управляемые микроконтроллером и аналоговый мультиплексор, управляемый микроконтроллером, обеспечивающий последовательное подключение сигналов каждого детектора к аналого-цифровому преобразователю. Блок обработки цифровых массивов сигналов детекторов включает микроконтроллер, ПЗУ для хранения системных параметров, ПЗУ для хранения программы, которая управляет микроконтроллером, ОЗУ для хранения оцифрованных данных, полученных от детекторов в течение времени, необходимого для выполнения процессором операций, заданных алгоритмом управляющей программы. Блок отделения целевого материала из потока исходного материала расположен за выходным краем ускоряющего лотка по направлению движения потока и выполнен в виде множества эжекторов давления воздуха, число которых, как правило, соответствует числу детекторов излучения (каналов). Блок отделения связан с соответствующими выходами процессора, предназначенными для независимого управления эжекторами давления воздуха соответствующих каналов транспортировки исходного материала, через выходную секцию, с размещенными в ней драйверами эжекторов, число которых также соответствует числу каналов. Блок приемных устройств выполнен в виде двух транспортеров, расположенных параллельно и разделенных перегородкой для раздельной приемки целевого материала и остального.Known, for example, a separator for separating polymeric materials from municipal solid waste, using the absorption / transmission characteristics of electromagnetic radiation to separate materials of different chemical composition with a capacity that allows its use on an industrial scale [US Patent No. 5339962]. In the described separator, the block for transporting particles of the source material is multi-channel and is made in the form of a conveyor (conveyor) and an accelerating tray mounted on the exit of the particles of the source material from the conveyor. An X-ray tube with a linear focus can be used in the block of the source of electromagnetic radiation, the radiation energy of which is sufficient to measure it in the detection block after passing through the particles of material. The detection unit for radiation transmitted through the material is made in the form of a plurality of detectors, each of which corresponds to one of the registration channels. The detectors are selected in such a way as to provide optimal sensitivity to the used radiation wavelengths of the source. The radiation source located above the output edge of the accelerating tray, and the detectors located on the opposite side of the output edge of the tray, determine the detection zone. A device for processing signals from detection units consists of two sections: a processing unit for analog signals of detectors and a processing unit for digital arrays of detector signals. The detector analog signal processing unit includes standard amplifiers, analog type sampling and storage devices controlled by a microcontroller, and an analog multiplexer controlled by a microcontroller, which provides a serial connection of the signals of each detector to an analog-to-digital converter. The processing unit for digital arrays of detector signals includes a microcontroller, ROM for storing system parameters, ROM for storing a program that controls the microcontroller, RAM for storing digitized data received from the detectors for the time required for the processor to perform operations specified by the control program algorithm. The unit for separating the target material from the source material stream is located behind the output edge of the accelerating tray in the direction of flow and is made in the form of many air pressure ejectors, the number of which, as a rule, corresponds to the number of radiation detectors (channels). The separation unit is connected with the corresponding outputs of the processor, designed for independent control of the air pressure ejectors of the respective channels of the transportation of the source material through the output section, with ejector drivers located in it, the number of which also corresponds to the number of channels. The receiver unit is made in the form of two conveyors arranged in parallel and separated by a partition for separate acceptance of the target material and the rest.

Для разделения полимерных материалов в этом сепараторе в качестве характеристики разделения выбрано нормированное значение регистрируемых детекторами величин интенсивности прошедшего/поглощенного электромагнитного излучения, энергия которого выбирается исходя из абсорбционных свойств материала сортируемых объектов. Полученное таким образом с помощью процессора значение характеристики разделения сравнивают с заданным пороговым значением и по результату сравнения разделяют поток массы сортируемых объектов на целевой полимерный материал и остальное.For the separation of polymeric materials in this separator, the normalized value of the transmitted / absorbed electromagnetic radiation intensity values recorded by the detectors, the energy of which is selected based on the absorption properties of the material of the sorted objects, was selected as a separation characteristic. The value of the separation characteristic obtained in this way using the processor is compared with a predetermined threshold value and the mass flow of the sorted objects is divided into the target polymer material and the rest according to the result of the comparison.

Основные недостатки такого сепаратора, хорошо сортирующего, например отходы ПВХ от полиэстера, но ограничивающие его применение для других видов материалов, в частности для сепарации алмазосодержащего минерального сырья, очевидны, это:The main disadvantages of such a separator that sorts well, for example, PVC waste from polyester, but limiting its use for other types of materials, in particular for the separation of diamond-containing mineral raw materials, are obvious:

- Неудовлетворительная селективность (точность) разделения материалов, так как используемый «пороговый» способ разделения недостаточно учитывает влияние толщины материала на измеряемые интенсивности излучения;- Poor selectivity (accuracy) of the separation of materials, since the “threshold” separation method used does not sufficiently take into account the effect of the thickness of the material on the measured radiation intensities;

- Низкая производительность сепаратора для обработки материалов мелких классов крупности, т.к. увеличение количества детекторов, необходимое для их обнаружения, приведет к длительному преобразованию и обработке сигналов блоком обработки аналоговых сигналов детекторов.- Low productivity of the separator for processing materials of small classes of fineness, because the increase in the number of detectors necessary for their detection will lead to a long-term conversion and processing of signals by the processing unit of the analog signals of the detectors.

Известен сепаратор для обогащения различных пород полезных ископаемых и, в частности, для сепарации алмазосодержащей породы [Патент РФ № 2470714]. В этом сепараторе блок транспортировки частиц исходного материала выполнен в виде конвейера (транспортера) для создания монослойного потока частиц исходного материала. Блок источника электромагнитного излучения выполнен в виде двух моноэнергетичных источников рентгеновского излучения, энергии которых не равны друг другу, например рентгеновских трубок, каждый из которых снабжен средствами для формирования узкого пучка излучения, последовательно расположенных в направлении движения потока частиц исходного материала над его поверхностью. Блок детектирования прошедшего через частицы излучения выполнен в виде двух линейных рентгеночувствительных детекторов, последовательно расположенных в направлении движения потока частиц исходного материала под его поверхностью. Каждый детектор расположен таким образом, что обеспечивает регистрацию интенсивности прошедшего через частицы исходного материала излучения только от соответствующего ему источника излучения. При этом детекторы выполнены таким образом, что максимум спектральной чувствительности каждого из детекторов соответствует только одному из двух энергетических диапазонов и обеспечивают регистрацию прошедшего через частицы исходного материала излучения соответствующего ему источника только в одном энергетическом диапазоне. Источники излучения и соответствующие им детекторы образуют двухканальную зону обнаружения, в которой каждому каналу соответствует своя пара источник - детектор. Блок обработки сигналов выполнен на основе компьютерного средства, включающего модуль вычисления значения характеристики разделения каждой частицы исходного материала в потоке и модуль сравнения полученного значения характеристики разделения с заданным значением характеристики разделения для обогащаемого минерала - алмаза, для функционирования которых предусмотрена специальная компьютерная программа, размещенная в соответствующем модуле компьютерного средства и обеспечивающая связь устройства обработки с блоком отделения при выполнении заданных условий сравнения. Блок отделения выполнен в виде механизма сброса для изменения траектории движения частиц обогащаемого минерала - алмаза и направления их в блок приемных устройств, выполненный в виде накопителя.Known separator for the enrichment of various mineral rocks and, in particular, for the separation of diamond-containing rocks [RF Patent No. 2470714]. In this separator, the block for transporting particles of the source material is made in the form of a conveyor (conveyor) to create a monolayer stream of particles of the source material. The block of the source of electromagnetic radiation is made in the form of two monoenergetic sources of x-ray radiation, the energies of which are not equal to each other, for example, x-ray tubes, each of which is equipped with means for forming a narrow beam of radiation, sequentially located in the direction of the flow of particles of the source material above its surface. The detection unit for radiation transmitted through particles is made in the form of two linear X-ray sensitive detectors sequentially located in the direction of motion of the stream of particles of the source material under its surface. Each detector is located in such a way that provides registration of the intensity of the radiation transmitted through the particles of the source material only from the corresponding radiation source. In this case, the detectors are designed in such a way that the maximum spectral sensitivity of each of the detectors corresponds to only one of the two energy ranges and ensures that the radiation of the corresponding source transmitted through the particles of the source material is recorded in only one energy range. The radiation sources and their corresponding detectors form a two-channel detection zone, in which each channel has its own source – detector pair. The signal processing unit is based on a computer tool, including a module for calculating the separation characteristics of each particle of the source material in the stream and a module for comparing the obtained values of the separation characteristics with a given value of the separation characteristics for the mineral being enriched - diamond, for the operation of which a special computer program is provided in the corresponding a computer means module and providing a connection between the processing device and the separation unit when Making a predetermined comparison conditions. The separation unit is made in the form of a reset mechanism to change the trajectory of the particles of the enriched mineral - diamond and direct them to the receiver unit, made in the form of a drive.

В качестве характеристики R разделения в этом сепараторе выбрано отношение коэффициентов ослабления частицей материала рентгеновского излучения двух выбранных энергетических диапазонов, значение которой вычисляется на основе полученных измерений по формуле (1)As a characteristic of R separation in this separator, the ratio of the attenuation coefficients of a particle of the x-ray radiation material of two selected energy ranges is selected, the value of which is calculated based on the measurements obtained by the formula (1)

R = μk(E1) / μk(E2) = ln[I1(E1) / I2(E1)] / ln[I1(E2) / I2(E2)], гдеR = μk (E1) / μk (E2) = ln [I1 (E1) / I2 (E1)] / ln [I1 (E2) / I2 (E2)], where

μk(E1) - коэффициент ослабления частицей материала рентгеновского излучения с энергией Е1;μk (E1) is the attenuation coefficient of an X-ray material with an energy E1 by a particle of material;

μk(E2) - коэффициент ослабления частицей материала рентгеновского излучения с энергией Е2;μk (E2) is the attenuation coefficient of a particle of X-ray material with energy E2;

I1(E1) - интенсивность рентгеновского излучения от первого источника излучения, прошедшего только через ленту транспортера;I1 (E1) - the intensity of x-ray radiation from the first radiation source, which passed only through the conveyor belt;

I2(E1) - интенсивность рентгеновского излучения от первого источника, прошедшего через ленту и частицу материала;I2 (E1) - the intensity of x-ray radiation from the first source passing through the tape and a particle of material;

I1(E2) - интенсивность рентгеновского излучения от второго источника излучения, прошедшего только через ленту транспортера;I1 (E2) - the intensity of the x-ray radiation from the second radiation source, which passed only through the conveyor belt;

I2(E2) - интенсивность рентгеновского излучения от второго источника излучения, прошедшего через ленту и частицу материала.I2 (E2) - the intensity of x-ray radiation from the second radiation source that passed through the tape and a particle of material.

При совпадении полученного численного значения характеристики разделения R частицы с заданным численным значением характеристики R разделения для алмаза блок сортировки осуществляет изменение траектории движения этой частицы таким образом, чтобы она попала в накопитель.If the obtained numerical value of the separation characteristic R of the particle coincides with the specified numerical value of the separation characteristic R for diamond, the sorting unit changes the path of this particle so that it gets into the drive.

В описанном документе предложено техническое решение задачи повышения извлечения обогащаемого минерала - алмаза независимо от диапазона толщин отдельных частиц исходного материала в технологическом классе крупности.The described document proposed a technical solution to the problem of increasing the extraction of the enriched mineral - diamond, regardless of the range of thicknesses of individual particles of the starting material in the technological class size.

Авторы предложенного технического решения также отмечают важность облучения породы моноэнергетичными пучками излучения, при этом для обеспечения максимального извлечения алмазов решающее значение имеет выбор энергии источников излучения E1 и Е2.The authors of the proposed technical solution also note the importance of irradiating the rock with monoenergetic radiation beams, while the choice of the energy of the radiation sources E1 and E2 is crucial to ensure maximum diamond recovery.

Однако, проведенная авторами настоящего изобретения практическая проверка предложенного технического решения на реальном алмазосодержащем материале класса +3 - 6 мм хотя и показала достаточно высокое извлечение обогащаемого минерала - алмаза, но выявила его низкую селективность: большое число ложных отсечек на алмаз. Наряду с реальными алмазами в концентрат попадало большое число плоских частиц (пластинок) сопутствующих минералов размерами до 6 мм толщиной 0.5-1 мм, присутствующих в реальном исходном материале. Низкая селективность предложенного технического решения, по-видимому, является следствием как недостаточно монохроматического характера спектров источников рентгеновского излучения, так и неоптимального выбора используемых энергетических диапазонов.However, the practical verification of the proposed technical solution on real diamond-containing material of class +3 - 6 mm, carried out by the authors of the present invention, although it showed a rather high extraction of the enriched mineral - diamond, but revealed its low selectivity: a large number of false cut-offs on the diamond. Along with real diamonds, a large number of flat particles (plates) of accompanying minerals up to 6 mm in size, 0.5-1 mm thick, were present in the real source material. The low selectivity of the proposed technical solution, apparently, is a consequence of both the insufficiently monochromatic nature of the spectra of x-ray sources and the non-optimal choice of the energy ranges used.

Таким образом, предложенное в описанном документе решение с использованием двухэнергетической схемы, к сожалению, не решает до конца все практические проблемы выделения алмазов в материале. Это связано с тем, что характеристика R в выражении (1) вычисляется для конкретных значений энергий, в то время как спектр излучения реальных рентгеновских трубок - не монохроматический (рентгеновское излучение каждой трубки соответствует диапазону

Figure 00000001
и
Figure 00000002
.Thus, the solution proposed in the described document using the dual-energy scheme, unfortunately, does not completely solve all the practical problems of the separation of diamonds in the material. This is because the characteristic R in expression (1) is calculated for specific energies, while the radiation spectrum of real x-ray tubes is not monochromatic (the x-ray radiation of each tube corresponds to the range
Figure 00000001
and
Figure 00000002
.

Известен сепаратор для разделения материалов, также использующий характеристики поглощения/пропускания электромагнитного излучения предназначенный, в основном, для сортировки частиц различных полимерных смол с целью последующей переработки [Патент США № 9566615]. В этом сепараторе блок транспортировки частиц исходного материала выполнен в виде конвейера. В блоке источника электромагнитного излучения может быть использована рентгеновская трубка с линейным фокусом, энергия, предпочтительно тормозного, излучения которой содержит два различных энергетических диапазона. Блок детектирования прошедшего через частицы излучения содержит линейный детектор, состоящий из линеек, представляющих собой набор из множества пикселей и обеспечивающих оптимальную чувствительность только к одному из выбранных энергетических диапазонов излучения рентгеновской трубки. Блок источника излучения и блок детектирования, протяженность которого соответствует ширине ленты конвейера, расположены друг против друга на участке свободного падения частиц исходного материала после конвейера таким образом, что траектория движения частиц находится между ними и определяют зону обнаружения. Устройство обработки сигналов блока детектирования включает: блок получения цифровых значений сигналов IL и IH, соответственно интенсивности излучения низкой энергии, прошедшего через частицу исходного материала, и интенсивности излучения высокой энергии, прошедшего через ту же частицу исходного материала, соединенного с выходами соответствующих линеек детектора через АЦП, блок хранения и установки системных параметров, таких как пороговое значение сигнала ILp, пороговое значение характеристики разделения Sp, дифференциальный параметр k; первый блок определения, предназначенный для сравнения значений сигналов IL, из блока получения цифровых значений сигналов IL и IH, с пороговым значением сигнала ILp из блока установки; блок вычисления для получения текущего значения характеристики разделения S; второй блок определения, предназначенный для сравнения текущего значения S из блока вычисления с ее заданным пороговым значением Sp из блока установки; выходную секцию, входы которой соединены с соответствующими выходами первого и второго блоков определения, а выход - со входом блока сортировки. Блок отделения частиц целевого материала из потока исходного материала расположен за зоной обнаружения по направлению движения потока частиц и может быть выполнен в виде множества эжекторов давления воздуха. Блок приемных устройств может быть выполнен в виде бункеров для раздельной приемки частиц целевого материала и других частиц.A known separator for separating materials, also using the characteristics of the absorption / transmission of electromagnetic radiation, is intended mainly for sorting particles of various polymer resins for subsequent processing [US Patent No. 9566615]. In this separator, the source particle transport unit is made in the form of a conveyor. In the block of the source of electromagnetic radiation, an X-ray tube with a linear focus can be used, preferably braking energy, the radiation of which contains two different energy ranges. The detection unit for radiation transmitted through particles contains a linear detector, consisting of rulers, which are a set of many pixels and provide optimal sensitivity to only one of the selected energy ranges of the radiation of the x-ray tube. The radiation source unit and the detection unit, the length of which corresponds to the width of the conveyor belt, are located opposite each other in the area of free fall of the particles of the source material after the conveyor in such a way that the path of the particles is between them and determine the detection zone. The signal processing device of the detecting unit includes: a unit for obtaining digital values of IL and IH signals, respectively, the intensity of low-energy radiation transmitted through the particle of the source material, and the intensity of high-energy radiation transmitted through the same particle of the source material, connected to the outputs of the respective detector lines through the ADC , a unit for storing and setting system parameters, such as a threshold value of the ILp signal, a threshold value of the separation characteristic Sp, a differential parameter k; a first determining unit for comparing the values of the IL signals from the block for obtaining the digital values of the IL and IH signals with the threshold value of the ILp signal from the setting unit; a calculation unit for obtaining a current value of the partition characteristic S; a second determination unit for comparing the current value S from the calculation unit with its predetermined threshold value Sp from the installation unit; the output section, the inputs of which are connected to the corresponding outputs of the first and second determination units, and the output - to the input of the sorting unit. The unit for separating particles of the target material from the feed stream is located behind the detection zone in the direction of movement of the particle stream and can be made in the form of many ejectors of air pressure. The block receiving devices can be made in the form of bunkers for separate acceptance of particles of the target material and other particles.

Пороговое значение сигнала ILp устанавливается на значение, меньшее, чем интенсивности IL прошедшего рентгеновского излучения для всех частиц материала заданных фракций. Интенсивности IL прошедшего рентгеновского излучения заранее измеряются для группы заданных фракций частиц сортируемых смол, имеющих максимально возможную толщину. Первый этап «пороговой» сепарации заключается в сравнении сигналов IL с пороговым значением ILp в первом блоке определения и обеспечивает определение частиц исходного материала точно не относящихся к заданным фракциям, но не позволяет точно определить частицы заданных фракций из-за влияния толщины частиц на интенсивность сигнала IL.The threshold value of the ILp signal is set to a value lower than the intensity of the transmitted x-ray radiation IL for all particles of the material of the given fractions. The intensities IL of the transmitted x-ray radiation are measured in advance for a group of predetermined fractions of particles of sortable resins having the maximum possible thickness. The first stage of “threshold” separation consists in comparing IL signals with a threshold ILp value in the first determination unit and provides for the determination of particles of the starting material that are not exactly related to the given fractions, but does not allow to precisely determine the particles of the given fractions due to the influence of the particle thickness on the IL signal intensity .

Параметр S в качестве характеристики разделения выбран для разделения частиц материалов, которые могут быть отнесены к заданным фракциям. Текущее значение параметра S рассчитывается в блоке вычисления для каждого пикселя в соответствующей линейке детектора по формуле (2):Parameter S is selected as a separation characteristic for separating particles of materials that can be assigned to predetermined fractions. The current value of the parameter S is calculated in the calculation unit for each pixel in the corresponding detector line according to the formula (2):

S=loge(IL/I0)-k⋅loge(IH/I0)=-(μL-k⋅μH)t, гдеS = loge (IL / I0) -k⋅loge (IH / I0) = - (μL-k⋅μH) t, where

IL - интенсивность передаваемого рентгеновского излучения низкой энергии относительно измеряемого объекта;IL is the intensity of the transmitted x-ray radiation of low energy relative to the measured object;

IH - интенсивность передаваемого рентгеновского излучения высокой энергии в отношении измеряемого объекта;IH is the intensity of the transmitted x-ray radiation of high energy in relation to the measured object;

I0 - интенсивность рентгеновского излучения источника;I0 is the intensity of the x-ray radiation of the source;

μL - коэффициент затухания для рентгеновского излучения с низкой энергией;μL is the attenuation coefficient for low-energy x-rays;

μH - коэффициент затухания для высокоэнергетического рентгеновского излучения;μH is the attenuation coefficient for high-energy x-ray radiation;

t - толщина измеряемого объекта;t is the thickness of the measured object;

k - дифференциальный параметр, который является произвольной константой.k is a differential parameter, which is an arbitrary constant.

Для идентификации частиц заданных фракций значение параметра k устанавливается таким, при котором значение параметра разделения S=0.To identify particles of given fractions, the value of the parameter k is set such that the value of the separation parameter S = 0.

Следует отметить, что для повышения точности (селективности) разделения в устройство обработки сигналов блока детектирования может быть дополнительно включено 4 блока для периодического проведения корректировки пороговых значений ILp, Sp и дифференциального параметра k по результатам предыдущих измерений.It should be noted that to increase the accuracy (selectivity) of separation, 4 blocks can be additionally included in the signal processing device of the detection unit for periodically adjusting the threshold values ILp, Sp and differential parameter k according to the results of previous measurements.

Недостатки этого сепаратора, ограничивающие эффективность его применения для других видов материалов, в частности для сепарации алмазосодержащего минерального сырья:The disadvantages of this separator, limiting the effectiveness of its use for other types of materials, in particular for the separation of diamond-containing mineral raw materials:

- Усложнение конструкции блока детектирования из-за наличия дополнительных электронно-вычислительных устройств для двухэтапного разделения материалов, особенно в случае применения операций корректировки системных параметров ILp, Sp и k, и соответственно, увеличение длительности обработки сигналов;- Complicating the design of the detection unit due to the availability of additional electronic computing devices for two-stage separation of materials, especially in the case of operations to adjust the system parameters ILp, Sp and k, and, accordingly, increasing the duration of signal processing;

- Сложность настройки схемы адаптации пороговых значений, вызванная необходимостью применения операций корректировки системных параметров в зависимости от характеристик сопутствующего материала;- The difficulty of adjusting the threshold adaptation scheme, caused by the need to apply operations to adjust system parameters depending on the characteristics of the accompanying material;

- Негарантированная эффективность на мелком, например алмазосодержащем материале, из-за длительного периода набора статистических данных, необходимых для корректировки системных параметров. - Unwarranted efficiency on small, for example, diamond-containing material, due to the long period of collection of statistical data necessary to adjust system parameters.

Известен также принятый авторами настоящего изобретения за прототип сепаратор для разделения материалов, предназначенный, в основном, для сортировки мелких частиц металла, например винты и гайки, и использующий характеристики поглощения/пропускания электромагнитного излучения [Патент РФ № 2344885]. Предлагаемое техническое решение направлено на решение задачи, заключающейся в создании безопасного экономичного устройства для надежного обнаружения мелких частиц, в основном металла, обеспечивающего их надежное отделение от потока остального навалочного (исходного) материала благодаря позиционированию выдувающих сопел непосредственно после места наблюдения. В этом сепараторе блок транспортировки частиц исходного материала выполнен в виде конвейера. В блоке источника электромагнитного излучения может быть использована рентгеновская трубка, энергия, предпочтительно тормозного, излучения которой содержит два различных энергетических диапазона. Блок детектирования прошедшего через частицы излучения содержит, по крайней мере, две детекторные линейки, сформированные линейными многопиксельными фотодиодными матрицами. Установленные перед соответствующими детекторными линейками фильтрующие устройства, предназначенные для пропускания рентгеновского излучения с различными энергетическими спектрами, обеспечивают в каждой из линеек оптимальную чувствительность только к одному из выбранных энергетических диапазонов излучения рентгеновской трубки. Блок детектирования, протяженность которого соответствует ширине ленты конвейера, может содержать, например, десять расположенных поперек ленты конвейера детекторных линеек. Блок источника излучения и блок детектирования, расположенные друг против друга по разные стороны относительно ленты конвейера, определяют зону обнаружения. Аналоговые выходы детекторных линеек соответствующих энергетических диапазонов соединены с входами соответствующих АЦП для перевода сигнала интенсивности в цифровую форму с 14-разрядным динамическим диапазоном. Устройство обработки сигналов блока детектирования включает устройства памяти типа FIFO для записи цифровой формы сигналов интенсивности детекторных линеек соответствующих энергетических диапазонов излучения и последовательными интерфейсами, выход которых соединен с входом мультиплексора для преобразования сигналов в последовательный поток байтов данных. Выход мультиплексора через стандартный последовательный интерфейс соединен с компьютерным средством оценки для определения характеристики каждой из частиц исходного материала на основе анализа двух рентгеновских изображений, регистрируемых блоком детектирования. После аппаратного демультиплексирования последовательного потока байтов данных на два канала обработки сигналов интенсивности высокой и низкой энергий и коррекции уровней черного/белого для каждого элемента разложения детекторных линеек в отдельности, компьютерное средство оценки реализует алгоритм обработки информации от регистрирующих средств, включающий подавление шума в сигнале, обеспечиваемое независимо для данных каждого энергетического канала процедурой, аналогичной сглаживанию усредняющим фильтром нескольких строк изображения временно хранящихся в буферном запоминающем устройстве. Далее данные параллельно обрабатываются следующим образом: Also known is the accepted for the prototype separator for separating materials, intended mainly for sorting small metal particles, such as screws and nuts, and using the absorption / transmission characteristics of electromagnetic radiation [RF Patent No. 2344885]. The proposed technical solution is aimed at solving the problem of creating a safe, economical device for reliable detection of small particles, mainly metal, ensuring their reliable separation from the rest of the bulk (source) material due to the positioning of the blowing nozzles immediately after the observation site. In this separator, the source particle transport unit is made in the form of a conveyor. An X-ray tube may be used in the block of the source of electromagnetic radiation, preferably braking energy, the radiation of which contains two different energy ranges. The detection unit for radiation transmitted through particles contains at least two detector arrays formed by linear multi-pixel photodiode arrays. The filtering devices installed in front of the respective detector arrays, designed to transmit X-ray radiation with different energy spectra, provide in each line optimal sensitivity to only one of the selected energy ranges of the X-ray tube radiation. A detecting unit, the length of which corresponds to the width of the conveyor belt, may contain, for example, ten detector lines located across the conveyor belt. The radiation source unit and the detection unit, located opposite each other on different sides relative to the conveyor belt, determine the detection zone. The analog outputs of the detector lines of the corresponding energy ranges are connected to the inputs of the corresponding ADCs to convert the intensity signal into digital form with a 14-bit dynamic range. The signal processing device of the detection unit includes FIFO-type memory devices for recording the digital form of the intensity signals of the detector lines of the respective radiation energy ranges and serial interfaces, the output of which is connected to the multiplexer input for converting the signals into a serial stream of data bytes. The output of the multiplexer via a standard serial interface is connected to a computer evaluation tool for determining the characteristics of each of the particles of the source material based on the analysis of two x-ray images recorded by the detection unit. After hardware demultiplexing of a sequential stream of data bytes into two channels for processing signals of high and low energy intensity and correcting black / white levels for each element of the decomposition of detector lines separately, a computer tool for evaluating implements an algorithm for processing information from recording means, which includes noise suppression in the signal provided independently for the data of each energy channel by a procedure similar to smoothing averaging filter of several rows from expressions is temporarily stored in the buffer memory. Further, the data is processed in parallel as follows:

а) определяется усредненное пропускание анализируемой частицы для получения среднего результирующего пропускания в соответствующем энергетическом диапазоне спектра,a) determines the average transmission of the analyzed particles to obtain the average resulting transmission in the corresponding energy range of the spectrum,

б) определяется класс атомной плотности анализируемой частицы из интенсивностей двух каналов изображений в различных спектрах на основе n-классов усредненной атомной плотности, по числу элементов разложения детекторных линеек, которые слабо зависят от пропускания рентгеновского излучения и, соответственно, от толщины частицы. При наличии априори известных средних атомных плотностей типичных материалов в сортируемом продукте, появляется возможность отнесения различных частиц сепарируемого продукта к тому или иному типу материала. А при калибровке предложенного сепаратора по образцам типичных материалов в сортируемых продуктах минимизируются и аппаратно-зависимые проблемы качества сортировки.b) the atomic density class of the analyzed particle is determined from the intensities of two image channels in different spectra based on n-classes of averaged atomic density, by the number of decomposition elements of the detector lines, which are weakly dependent on the transmission of x-ray radiation and, accordingly, on the particle thickness. In the presence of a priori known average atomic densities of typical materials in the product to be sorted, it becomes possible to classify various particles of the separated product as one or another type of material. And when calibrating the proposed separator according to the samples of typical materials in the sorted products, the hardware-dependent problems of sorting quality are also minimized.

Затем на основе усредненного пропускания и класса атомной плотности формируются характеристические классы для присвоения характеристического класса материала каждому пикселю фотодиодных матриц, в которых зарегистрирован сигнал при прохождении частиц сепарируемого материала. Морфологический фильтр используется для оценки параметров формы частицы сепарируемого продукта на основе априорных знаний об обрабатываемых продуктах. Алгоритм обрабатывает характеристические классы как изображения и с учетом данных морфологической фильтрации вырабатывает решение об отнесении анализируемой частицы сепарируемого продукта к тому или иному известному материалу на основе численного критерия соответствия. Блок сортировки для отделения частиц заданных фракций из потока исходного материала выполнен в виде выдувающего устройства с линейкой выдувающих сопел, расположенной на участке падения материала после конвейерной ленты перпендикулярно направлению его движения. Блок приемных устройств может быть выполнен в виде бункеров для раздельной приемки целевого материала и других частиц.Then, based on the averaged transmission and atomic density class, characteristic classes are formed to assign a characteristic class of material to each pixel of the photodiode arrays in which the signal is recorded when particles of the separated material are transmitted. A morphological filter is used to evaluate the particle shape of the separated product based on a priori knowledge of the processed products. The algorithm processes characteristic classes as images and, taking into account morphological filtration data, makes a decision on assigning the analyzed particle of the separated product to one or another known material based on the numerical conformity criterion. A sorting unit for separating particles of predetermined fractions from the feed stream is made in the form of a blowing device with a line of blowing nozzles located on the drop site after the conveyor belt perpendicular to the direction of its movement. The block receiving devices can be made in the form of bunkers for separate acceptance of the target material and other particles.

В предложенном сепараторе устройство обработки сигналов блока детектирования выполнено таким образом, чтобы обеспечить идентификацию сепарируемых частиц, как по их форме, так и по содержащемуся в них материалу, с помощью создания и анализа их характеристических изображений.In the proposed separator, the signal processing device of the detecting unit is designed in such a way as to ensure identification of the separated particles, both by their shape and by the material contained in them, by creating and analyzing their characteristic images.

Однако такая идентификация объектов (сепарируемых частиц) представляется избыточной при сепарации минерального сырья, в частности алмазосодержащего минерального сырья. However, such identification of objects (separated particles) seems redundant in the separation of mineral raw materials, in particular diamond-containing mineral raw materials.

Недостатки этого сепаратора, ограничивающие эффективность его применения: The disadvantages of this separator, limiting the effectiveness of its use:

- Недостаточная селективность (точность) разделения материалов, так как используемый в сепараторе морфологический фильтр с анализом непосредственно пиксельных данных изображений будет малоэффективен для отбора гораздо большего разнообразия форм частиц полезных минералов в алмазосодержащих рудах, нежели в задачах извлечения металлических включений из материалов бытовых или промышленных отходов легких фракций;- Insufficient selectivity (accuracy) of the separation of materials, since the morphological filter used in the separator with the analysis of directly pixel image data will be ineffective for selecting a much larger variety of particles of useful minerals in diamond ores than in the tasks of extracting metal inclusions from materials of household or industrial waste fractions;

- Аппаратурная сложность, связанная с наличием, с одной стороны, мультиплексора для последовательного считывания данных из множества линеек, а с другой стороны демультиплексора, разделяющего информацию каналов низкой и высокой энергий для математической обработки;- Hardware complexity associated with the presence, on the one hand, of a multiplexer for sequentially reading data from a plurality of rulers, and on the other hand of a demultiplexer that separates the information of low and high energy channels for mathematical processing;

- Ограниченная производительность из-за последовательного считывания данных с линейных фотодиодных матриц. - Limited performance due to sequential reading of data from linear photodiode arrays.

Ограничение производительности поясняется следующими соотношениями. В общем случае, размер (ширина поперек ленты) элемента детекторного средства определяется минимальным классом крупности материала, а скорость транспортирования не может превышать значения перемещения транспортерной ленты на одну «строку» (длину детекторной линейки в направлении движения потока частиц исходного материала), отнесенного к времени считывания этой «строки».The performance limitation is illustrated by the following relationships. In the general case, the size (width across the tape) of the element of the detector means is determined by the minimum size class of the material, and the transport speed cannot exceed the value of the conveyor belt moving by one “line” (length of the detector line in the direction of movement of the stream of particles of the source material), referred to time reading this "line".

Так, например, при ширине транспортерной ленты 300 мм, числе детекторных средств - 2, длине линейной фотодиодной матрицы 50 мм (например, S8865 - Hamamatsu), времени считывания каждой матрицы от 0,4-1,0 мс, - общее время tc считывания (12 матриц) составит от 4,8 до 12 мс. Предполагая пиксели матрицы с размерами a×b=0,4×0,6 мм (S8865 - Hamamatsu), получим скорость конвейера: v=b/ tc, т.е. примерно от 0,125 до 0,05 м/с, соответственно, ограниченную производительность. So, for example, when the width of the conveyor belt is 300 mm, the number of detector means is 2, the length of the linear photodiode array is 50 mm (for example, S8865 - Hamamatsu), the read time of each matrix is from 0.4-1.0 ms, the total reading time tc (12 matrices) will be from 4.8 to 12 ms. Assuming the pixels of the matrix with dimensions a × b = 0.4 × 0.6 mm (S8865 - Hamamatsu), we obtain the conveyor speed: v = b / tc, i.e. from about 0.125 to 0.05 m / s, respectively, limited performance.

Как средство преодоления этого недостатка в сепараторе предлагается секционирование - кратное увеличение ширины транспортерной ленты с соответствующим увеличением количества детекторных матриц считывающих устройств, снабженных отдельным питанием и генераторами сигналов синхронизации, что, в конечном счете, усложняет устройство.As a means of overcoming this drawback, the separator offers sectioning - a multiple increase in the width of the conveyor belt with a corresponding increase in the number of detector arrays of reading devices equipped with separate power and synchronization signal generators, which ultimately complicates the device.

Таким образом, сохраняется потребность в разработке простого в исполнении, производительного устройства, позволяющего с высокой селективностью осуществлять сепарацию алмазосодержащего сырья при сохранении высокого процента извлечения.Thus, there remains a need to develop an easy-to-perform, productive device that allows the separation of diamond-containing raw materials with high selectivity while maintaining a high recovery percentage.

Раскрытие сущности изобретенияDisclosure of the invention

В настоящем изобретении предложено устройство, а именно, рентгенографический сепаратор минералов содержащий:The present invention provides a device, namely, an X-ray mineral separator comprising:

блок транспортировки исходного материала для организации монослойного потока отдельных частиц,a source material transportation unit for organizing a monolayer flow of individual particles,

блок источника рентгеновского излучения, выполненный с возможностью облучения по всей ширине участка этого потока перпендикулярно направлению его транспортировки, и an X-ray source unit configured to irradiate over the entire width of the portion of this stream perpendicular to the direction of its transportation, and

блок детектирования, выполненный в виде по меньшей мере двух детекторных линеек, сформированных линейными рентгеночувствительными многопиксельными фотодиодными матрицами, установленными перпендикулярно направлению транспортировки частиц исходного материала, для раздельной регистрации в различных энергетических диапазонах распределения интенсивности излучения, прошедшего через облучаемый участок потока исходного материала, причем источник рентгеновского излучения и детекторные линейки расположены по разные стороны потока частиц исходного материала,the detection unit, made in the form of at least two detector arrays formed by linear x-ray sensitive multi-pixel photodiode arrays mounted perpendicular to the direction of transport of the particles of the source material, for separate registration in different energy ranges of the distribution of radiation intensity transmitted through the irradiated portion of the stream of source material, and the source is x-ray radiation and detector lines are located on opposite sides of the flow hour egg starting material,

блок аналого-цифровых преобразователей (АЦП), последовательно соединенных с устройствами памяти типа FIFO,a block of analog-to-digital converters (ADCs) connected in series with memory devices of the FIFO type,

блок обработки, выполненный в виде компьютерных средств, включающих объединенные системной шиной,processing unit, made in the form of computer tools, including integrated system bus,

процессор,CPU,

устройство оперативной памяти (ОЗУ) для сбора и хранения цифровых значений интенсивности излучения, полученных от блока АЦП,random access memory (RAM) device for collecting and storing digital values of radiation intensity received from the ADC unit,

устройства постоянной памяти (ПЗУ) с размещенными в них программами для управления работой сепаратора и определения характеристики частиц потока исходного материала, а также для хранения предварительно определенных значений характеристики обогащаемых минералов и вспомогательных параметров, иpermanent memory devices (ROM) with programs located therein to control the operation of the separator and determine the characteristics of the particles of the feed stream of the material, as well as to store predetermined characteristics of the minerals being enriched and auxiliary parameters, and

устройство ввода-вывода для управления отделением частиц обогащаемых минералов из потока частиц исходного материала, an input / output device for controlling the separation of particles of enriched minerals from the stream of particles of the source material,

причем указанные компьютерные средства снабжены функциональными модулями, реализующими алгоритм отнесения частицы к обогащаемому минералу,moreover, these computer tools are equipped with functional modules that implement the algorithm for assigning particles to an enriched mineral,

блок отделения частиц, отнесенных к обогащаемому минералу из потока исходного материала иa unit for separating particles assigned to the mineral being enriched from the feed stream and

блок бункеров-накопителей для раздельного сбора частиц обогащаемого минерала и хвостовых продуктов, отличающийся тем, чтоblock storage bins for the separate collection of particles of the enriched mineral and tail products, characterized in that

выход каждой матрицы соответствующей детекторной линейки блока детектирования подключен к входу АЦП и последовательно соединенного с ним устройства памяти типа FIFO блока АЦП, выходы которых параллельно подключены к интерфейсу блока обработки, а входы синхронизации каждой матрицы соответствующей детекторной линейки подключены к выходу устройства синхронизации, при этом функциональные модули включают:the output of each matrix of the corresponding detector line of the detection unit is connected to the ADC input and a memory device of the FIFO type of the ADC block connected in series, the outputs of which are connected in parallel to the interface of the processing unit, and the synchronization inputs of each matrix of the corresponding detector line are connected to the output of the synchronization device, while the functional modules include:

модуль виртуальных пространственно-связанных копий детекторных линеек для одновременного поступления в каждый виртуальный пиксель матрицы виртуальной детекторной линейки цифрового значения сигнала интенсивности излучения, зарегистрированного в соответствующем пикселе матрицы,a module of virtual spatially coupled copies of detector lines for simultaneously entering into each virtual pixel of the virtual detector array matrix a digital value of the radiation intensity signal recorded in the corresponding matrix pixel,

модуль определения для каждой пары пикселей в соответствующих детекторных линейках характеристики частицы исходного материала в виде точки в двухкоординатной системе, координаты которой соответствуют зарегистрированным в каждом пикселе детекторной линейки цифровым значениям сигналов интенсивностей излучения в двух различных энергетических диапазонах, прошедшего через один и тот же участок частицы, нормированных на максимально возможное значение в соответствующем энергетическом диапазоне, и ее проверки на принадлежность к предварительно определенной области значений характеристики обогащаемых минералов, размещенной в ПЗУ,a module for determining, for each pair of pixels in the respective detector lines, the characteristics of the particle of the source material in the form of a point in a two-coordinate system, the coordinates of which correspond to the digital values of the signals of the radiation intensities recorded in each pixel of the detector line in two different energy ranges passing through the same particle section, normalized to the maximum possible value in the corresponding energy range, and its verification of belonging to A region of a characteristic value of the characteristics of minerals enriched in ROM

модуль сегментации для выделения связанных областей пикселей, значение характеристики частицы в которых принадлежит области значений характеристики обогащаемых минералов и определения степени совпадения выделенной области пикселей с областью значений характеристики обогащаемых минералов,a segmentation module for extracting related pixel regions, the particle characteristic value of which belongs to the region of characteristic values of the minerals being enriched and determining the degree of coincidence of the selected pixel region with the region of characteristic minerals of the minerals being enriched,

модуль идентификации и выработки команды на отделение частиц обогащаемого минерала из потока исходного материала, при соответствии степени совпадения критерию отнесения частицы к обогащаемому материалу, управляющий выход которого подключен к соответствующему входу блока отделения для направления отделенных из потока частиц в соответствующий бункер-накопитель.a module for identifying and generating a team for separating particles of an enriched mineral from a stream of source material, according to the degree of coincidence with the criterion for classifying a particle as an enrichable material, the control output of which is connected to the corresponding input of the separation unit to direct particles separated from the stream to the corresponding storage hopper.

Технический результат, достигаемый в настоящем изобретении, заключается в обеспечении высокой селективности сепарации алмазосодержащего сырья при сохранении высокого процента извлечения алмазов.The technical result achieved in the present invention is to provide high selectivity for the separation of diamond-containing raw materials while maintaining a high percentage of diamond recovery.

Указанный технический результат достигается за счет функциональных модулей, содержащихся в компьютерных средствах блока обработки.The specified technical result is achieved due to the functional modules contained in the computer means of the processing unit.

Кроме того, в настоящем изобретении достигается повышение производительности за счет повышения скорости считывания сигналов от всего массива чувствительных матриц путем независимого параллельного считывания интенсивности сигналов от всех матриц одновременно без существенного наращивания количества компьютерных средств обработки и усложнения, тем самым устройства. Блок обработки, при этом, получает данные от чувствительных элементов (ЧЭ) одновременно на обеих энергиях рентгеновского излучения источника по всей ширине транспортерной ленты и имеет возможность быстро перейти от анализа отдельного ЧЭ к анализу частицы материала, а именно: программно группировать области ЧЭ с характеристиками, удовлетворяющими признаку полезного минерала и проверять соответствие этих областей заданным характеристикам исходя из класса крупности обрабатываемого материала и формообразования связанными областями элементов разложения (пикселей) детекторных линеек.In addition, the present invention achieves an increase in productivity by increasing the speed of reading signals from the entire array of sensitive matrices by independent parallel reading of the intensity of the signals from all matrices at the same time without significantly increasing the number of computer processing tools and complications, thereby making the device. The processing unit, at the same time, receives data from sensitive elements (SE) simultaneously at both X-ray energies of the source over the entire width of the conveyor belt and has the ability to quickly switch from analysis of a separate SE to analysis of a particle of material, namely: programmatically group the regions of SE with characteristics, satisfying the sign of a useful mineral and to verify the conformity of these areas with the specified characteristics based on the size class of the processed material and shaping related areas of electricity cops expansion (pixels) of the detector arrays.

Кроме того, предложенное изобретение может быть реализовано в различных модификациях, а именно, с различным расположением конструктивных элементов в зависимости от требований технологического процесса обогащения. В частности, блок источника рентгеновского излучения может быть выполнен в виде двух рентгеновских трубок, расположенных друг за другом в направлении транспортировки частиц исходного материала, при этом каждая рентгеновская трубка выполнена с возможностью облучения потока частиц только в одном из двух различных энергетических диапазонов излучения и напротив каждой рентгеновской трубки с противоположной стороны потока частиц расположена одна из двух детекторных линеек блока детектирования, которая выполнена с возможностью регистрации только одного соответствующего энергетического диапазона распределения интенсивности излучения, прошедшего через облучаемый участок потока исходного материала.In addition, the proposed invention can be implemented in various modifications, namely, with a different arrangement of structural elements, depending on the requirements of the enrichment process. In particular, the block of the x-ray source can be made in the form of two x-ray tubes arranged one after the other in the direction of transporting the particles of the source material, with each x-ray tube configured to irradiate the particle stream in only one of two different energy ranges of radiation and opposite each X-ray tube on the opposite side of the particle stream is one of the two detector lines of the detection unit, which is made with the possibility of register only one corresponding energy range of the distribution of the intensity of radiation passing through the irradiated section of the flow of the source material.

Альтернативно, детекторные линейки блока детектирования могут быть расположены параллельно друг за другом в направлении распространения облучающего излучения блока источника рентгеновского излучения, при этом каждый из детекторов выполнен с возможностью регистрации распределения интенсивности излучения, прошедшего через облучаемый участок потока исходного материала, только в одном из двух выбранных энергетических диапазонов.Alternatively, the detector lines of the detection unit may be arranged parallel to each other in the direction of propagation of the irradiating radiation of the X-ray source unit, each of the detectors being configured to record the distribution of the radiation intensity transmitted through the irradiated portion of the source material stream in only one of two selected energy ranges.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

На Фиг. 1 представлена схема предлагаемого сепаратора.In FIG. 1 shows a diagram of the proposed separator.

На Фиг. 2 показаны диаграммы сигналов синхронизации:In FIG. 2 shows diagrams of synchronization signals:

'Ckc' -20; 'Ckr' - 21; 'trig' - 22; 'EOS' - 23, - и выходной аналоговый сигнал 'Video' - 24.'Ckc' -20; 'Ckr' - 21; 'trig' - 22; 'EOS' - 23, - and the analog output signal 'Video' - 24.

На Фиг. 3 дано графическое представление данных характеристики обогащаемых минералов. База данных содержит три области: 25а - «определенно алмаз», 25б - «вероятно алмаз» и 26 - «точно не алмаз».In FIG. Figure 3 gives a graphical representation of the characteristics of the minerals being enriched. The database contains three areas: 25a - “definitely a diamond”, 25b - “probably a diamond” and 26 - “definitely not a diamond”.

На Фиг. 4а и 4б поясняется группировка области ЧЭ с характеристиками, удовлетворяющими признаку полезного минерала, и соответствие этих областей заданным характеристикам по размеру (классу крупности) и форме. In FIG. 4a and 4b, the grouping of the CE region with the characteristics satisfying the attribute of a useful mineral and the correspondence of these regions to the given characteristics in size (size class) and shape are explained.

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

Согласно схеме, приведенной на Фиг. 1, предлагаемое устройство - рентгенографический сепаратор минералов для разделения навалочных алмазосодержащих материалов содержит транспортер (1), на ленту (2) которого поступает поток (3) алмазосодержащего материала (4) (средство подачи материала на транспортер, например вибрационный питатель, на схеме не показано), источник излучения - рентгеновские трубки: 5 («низкой» энергии Е1) и 6 («высокой» энергии Е2), соответственно с высоковольтными источниками питания, расположенные над потоком (3) материала (4), средства детектирования в виде (1…2N) линейных рентгеночувствительных матриц массивов (7 и 8), расположенные под потоком материала по линии, перпендикулярной движению потока материала, устройство синхронизации (9), выходы которого соединены со входами синхронизации всех линейных рентгеночувствительных матриц (7 и 8), компьютерное средство обработки (10), включающее в себя: массив АЦП (1…2N) (11), входы которых соединены с выходами соответствующих линейных рентгеночувствительных матриц массивов (7 и 8), процессор (12), ОЗУ (13), в которое поступают цифровые значения интенсивности излучения, полученные от (10), и ПЗУ (14) с программами для управления работой сепаратора, определения характеристик частиц потока материала и хранения предварительно определенных значений характеристики обогащаемых минералов, и вспомогательных параметров, устройство вывода (15), средства отклонения траектории движения материала (16), расположенные над участком свободного падения материала(17), откуда частицы обогащаемого минерала попадают в бункер-накопитель (18), а хвостовые продукты в бункер-накопитель (19).According to the circuit shown in FIG. 1, the proposed device is an x-ray mineral separator for separating bulk diamond-containing materials contains a conveyor (1), on the tape (2) which receives a stream (3) of diamond-containing material (4) (means for supplying material to the conveyor, for example a vibrating feeder, not shown ), the radiation source is X-ray tubes: 5 (“low” energy E1) and 6 (“high” energy E2), respectively, with high-voltage power sources located above the flow (3) of material (4), detection means in the form of (1 ... 2N) whether x-ray array sensitive arrays (7 and 8) located under the material flow along a line perpendicular to the movement of the material flow, a synchronization device (9), the outputs of which are connected to the synchronization inputs of all linear x-ray matrix arrays (7 and 8), computer processing means (10) , including: an ADC array (1 ... 2N) (11), the inputs of which are connected to the outputs of the corresponding linear X-ray array arrays (7 and 8), a processor (12), RAM (13), into which the digital values of the radiation intensity enter, P received from (10), and ROM (14) with programs for controlling the separator, determining the characteristics of the particles of the material flow and storing predefined characteristics of the minerals being enriched, and auxiliary parameters, output device (15), means for deflecting the material's motion path (16) located above the free fall area of the material (17), from where the enriched mineral particles fall into the storage hopper (18), and tail products into the storage hopper (19).

Предлагаемый сепаратор работает следующим образом.The proposed separator operates as follows.

Предварительно в компьютерное средство обработки (10), в его память ПЗУ (14) вводятся численные характеристики, идентифицирующие полезный минерал - алмаз, а также вспомогательные параметры. Затем включается устройство синхронизации (9), генерирующее сигналы (20 и 21), и источник рентгеновского излучения с рентгеновскими трубками (5 и 6); после его выхода в рабочий режим, включается транспортер (1) и начинается подача потока (3) алмазосодержащего материалообрабатываемого класса крупности (4) по транспортерной ленте (2), изготовленной из материала с малым поглощением излучения (например, полиуретан). Подача осуществляется монослоем.Previously, numerical characteristics identifying a useful mineral - diamond, as well as auxiliary parameters are introduced into a computer processing tool (10), in its ROM memory (14). Then the synchronization device (9), generating signals (20 and 21), and the x-ray source with x-ray tubes (5 and 6) are turned on; after it enters the operating mode, the conveyor (1) is turned on and the flow (3) starts of the diamond-containing material-processing class of fineness (4) along the conveyor belt (2) made of a material with low radiation absorption (for example, polyurethane). Feeding is carried out by a monolayer.

Рентгеновское излучение рентгеновских трубок (5 и 6), проходит сквозь частицы материала (4), транспортерную ленту (2) и попадает на линейные рентгеночувствительные линейные матрицы массивов (7 и 8). По выходным сигналам (20 и 21) устройства синхронизации (9), поступающим на одноименные входы 'CLK' и 'Reset' (Фиг. 2) всех матриц производится циклическое считывание информации с рентгеночувствительных линейных матриц массивов (7 и 8). Цикл сбора данных с помощью выбора периода указанных сигналов подобран минимальным, но достаточным для интегрирования фототока элементов линейных матриц массивов (7 и 8) до уровней напряжения, обеспечивающих оптимальное использование динамического диапазона последующего аналого-цифрового преобразования. Считывание уровней сигналов чувствительных элементов матриц (7 и 8) производится последовательно на общий выход 'video' 24 для каждой матрицы массивов (7 и 8). Эти выходы соединены каждый с входом AI1…4 отдельного АЦП (11). Количество АЦП (11) соответствует числу матриц массивов (7 и 8). При этом от каждой матрицы массивов 7 и 8 на вход запуска АЦП поступают два сигнала синхронизации: EOS 23, указывающий на начало матрицы - начало цикла (соединяется со входом 'External Trig' указанного АЦП (11), и 'Trig' 22- запуск преобразования сигнала отдельного чувствительного элемента (соединяется со входом 'CLK' указанного АЦП (11).The x-ray radiation of the x-ray tubes (5 and 6) passes through the particles of material (4), the conveyor belt (2) and enters the linear x-ray linear array arrays (7 and 8). According to the output signals (20 and 21) of the synchronization device (9) supplied to the same inputs 'CLK' and 'Reset' (Fig. 2) of all matrices, information is cyclically read from the X-ray linear array arrays (7 and 8). The data collection cycle by choosing the period of these signals is selected to be minimal, but sufficient to integrate the photocurrent of the elements of the linear arrays of arrays (7 and 8) to voltage levels that ensure optimal use of the dynamic range of the subsequent analog-to-digital conversion. The signal levels of the sensitive elements of the matrices (7 and 8) are read out sequentially to the common output 'video' 24 for each array array (7 and 8). These outputs are each connected to the input AI1 ... 4 of a separate ADC (11). The number of ADCs (11) corresponds to the number of arrays matrices (7 and 8). At the same time, from each matrix of arrays 7 and 8, two synchronization signals are received to the ADC start input: EOS 23, indicating the beginning of the matrix - the beginning of the cycle (connected to the 'External Trig' input of the specified ADC (11), and 'Trig' 22 - start the conversion signal of an individual sensor element (connected to the input 'CLK' of the specified ADC (11).

Аналоговый сигнал, поступающий с выхода 'video' 24 каждой линейной матрицы массивов (7 и 8, имеет размерность напряжения, значение которого отображает интенсивность излучения, достигшего чувствительного элемента, расположенного под конкретным куском обрабатываемого материала. Каждый цикл чтения множества линейных матриц массивов 7 и 8 после квантования - преобразования АЦП (11) формирует числовой массив, характеризующий распределение (в направлении, перпендикулярном направлению движения материала 4) интенсивности излучения, прошедшего через поток (3) материала (4) за время его нахождения над множеством линейных рентгеночувствительных матриц массивов (7 и 8). The analog signal coming from the output 'video' 24 of each linear array matrix (7 and 8, has a voltage dimension, the value of which reflects the intensity of the radiation reaching the sensor located under a specific piece of processed material. Each cycle of reading a set of linear array arrays 7 and 8 after quantization - conversion, the ADC (11) forms a numerical array characterizing the distribution (in the direction perpendicular to the direction of movement of the material 4) of the radiation intensity transmitted through the flow (3) of material (4) during its stay over the set of linear X-ray array arrays (7 and 8).

За время цикла накопления и сбора данных транспортерная лента должна перемешаться не более, чем на линейный размер («высота») чувствительного элемента в направлении потока материала. Для линейных матриц S8865-128G высота чувствительного элемента - h=0.6 мм. Приняв (из опыта) оптимальное время цикла T=400 мкс, получим максимальную скорость V движения транспортерной ленты 2, обеспечивающую полное покрытие потока 3 материала 4 по всей площади ленты 2: V= h/T ≤ 1.5 м/с.During the cycle of accumulation and data collection, the conveyor belt should be mixed no more than by the linear size ("height") of the sensing element in the direction of material flow. For linear matrices S8865-128G, the height of the sensing element is h = 0.6 mm. Having accepted (from experience) the optimal cycle time T = 400 μs, we obtain the maximum speed V of the conveyor belt 2, which provides full coverage of the stream 3 of material 4 over the entire area of the belt 2: V = h / T ≤ 1.5 m / s.

Числовые массивы, соответствующие распределению интенсивности излучения, достигшего чувствительных элементов линейных матриц массивов (7 и 8), или иначе, характеризующие рентгенопрозрачность кусков материала 4, прошедшего над массивами линейных матриц (7 и 8) в конкретном цикле накапливаются в виде «строк» в памяти компьютерного средства обработки (10), которое принимает информацию от АЦП (11) непосредственно через системную шину компьютерного средства (10) обработки через плату объединительную, например PCA-6106-P4 (для упрощения рисунка не показана). Например, это может быть шина PCI. Через плату УВВ (15) с компьютерным средством (10) соединено средство (16) отклонения траектории движения (в виде набора, например из 16 пневмоклапанов) над участком (17) свободного падения материала (4) с ленты (2) транспортера (1). Средство (16) управляется компьютерным средством (10) по результатам обработки последовательности строк, содержащих числовые массивы. Обработка учитывает линейные размеры (выбираются из минимальной крупности материала) и координаты зоны, где интенсивность сигнала превышает уровень пропускания пустой ленты, но меньше порога, отделяющего алмаз от сопутствующих минералов. В предлагаемом сепараторе ширина транспортерной ленты (2) может быть 200 мм и она разбита (например) на 16 зон, каждой из которых соответствует пневматический клапан, формирующий воздушный поток, отклоняющий в этой зоне материал (4), определенный компьютерным средством (10) как алмаз. Отклонение в бункер-накопитель осуществляется на участке (17) свободного падения материала (4), после его схода с транспортерной ленты (2). Отделяемый материал направляется в бункер-накопитель обогащаемого минерала (18), остальной материал поступает в бункер-накопитель (19).Numeric arrays corresponding to the distribution of the intensity of radiation reaching the sensitive elements of the linear matrix arrays (7 and 8), or otherwise, characterizing the x-ray transparency of pieces of material 4, passed over the arrays of linear matrices (7 and 8) in a particular cycle are accumulated in the form of "lines" in memory computer processing means (10) that receives information from the ADC (11) directly via the system bus of the computer processing means (10) through a backplane, for example PCA-6106-P4 (to simplify the picture, not showing ana). For example, it could be a PCI bus. Via the air-blast board (15), a means (16) for deviating the trajectory of movement (in the form of a set of, for example, 16 pneumatic valves) over a section (17) of free fall of material (4) from the conveyor belt (2) (1) are connected to computer means (10) . The tool (16) is controlled by a computer tool (10) based on the results of processing a sequence of strings containing numerical arrays. Processing takes into account linear dimensions (selected from the minimum size of the material) and the coordinates of the zone where the signal intensity exceeds the transmission level of an empty ribbon, but is less than the threshold separating the diamond from related minerals. In the proposed separator, the width of the conveyor belt (2) can be 200 mm and it is divided (for example) into 16 zones, each of which corresponds to a pneumatic valve forming an air flow deflecting material (4) in this zone, defined by computer means (10) as diamond. The deviation into the storage hopper is carried out in the area (17) of the free fall of the material (4), after it leaves the conveyor belt (2). Separated material is sent to the enrichment mineral storage bin (18), the rest of the material enters the storage bin (19).

Регистрация интенсивности излучения, прошедшего через материал (4) происходит следующим образом. Предварительно определяют следующие параметры: область значений характеристики обогащаемых минералов, поглощение излучения конструктивными элементами (транспортерной лентой, пленкой (на Фиг. 1 не показана), закрывающей матрицы (7 и 8) от пыли и др., находящимися между частицей и каждым пикселем соответствующего детектора массивов (7 и 8), максимально возможное значение интенсивности рентгеновского излучения для каждого регистрируемого энергетического диапазона, задают геометрические размеры непрерывной (связанной) области пикселей в двухкоординатной плоскости по направлению движения потока частиц и перпендикулярно направлению движения потока, критерий отнесения частицы к обогащаемому минералу. Параметры загружаются в ПЗУ устройства обработки (10).The registration of the intensity of radiation transmitted through the material (4) is as follows. The following parameters are preliminarily determined: the range of characteristics of the minerals being enriched, radiation absorption by structural elements (conveyor belt, film (not shown in Fig. 1), covering matrices (7 and 8) from dust, etc., located between the particle and each pixel of the corresponding detector arrays (7 and 8), the maximum possible value of the intensity of x-ray radiation for each recorded energy range, specify the geometric dimensions of the continuous (connected) region of pixels in two coordinate plane in the direction of particle flow and perpendicular to the direction of flow, the criterion for assigning the particle to the mineral being enriched .. The parameters are loaded into the ROM of the processing device (10).

Для определения параметра, учитывающего влияние поглощения излучения конструктивными элементами, находящимися между частицей и каждым пикселем соответствующего детектора, раздельно измеряют значения интенсивности рентгеновского излучения с энергиями Е1 и Е2, прошедшего к устройствам 7 и 8 в отсутствии потока частиц исходного материала.To determine a parameter that takes into account the effect of radiation absorption by structural elements located between the particle and each pixel of the corresponding detector, the values of the intensity of X-ray radiation with energies E1 and E2 transmitted to devices 7 and 8 in the absence of a particle flow of the source material are separately measured.

Задают максимально возможное значение Imax (E1) и Imax (E2) интенсивности рентгеновского излучения для каждого регистрируемого энергетического диапазона, которое определяется динамическим диапазоном детектора.Set the maximum possible value of I max (E1) and I max (E2) of the x-ray intensity for each recorded energy range, which is determined by the dynamic range of the detector.

Для определения области значений характеристики обогащаемых минералов составляют статистически представительный набор эталонов, элементами которого могут быть частицы обогащаемого минерала различных размеров и толщин (в пределах обогащаемого класса крупности с учетом допустимого замельчения и закрупнения) или частицы материала-имитатора, обладающего аналогичными обогащаемому минералу свойствами. Эталоны набора транспортируют между источником излучения - рентгеновскими трубками (5 и 6), и детекторами (7 и 8) в виде монослойного потока на транспортерной ленте (2). По всей ширине потока участок материала облучают рентгеновским излучением источника - рентгеновских трубок (5 и 6). Максимальный размер облучаемого участка в направлении транспортировки не должен превышать минимальный размер частицы. Регистрируют интенсивности сигналов I(Е1) и I(Е2) прошедшего через эталон рентгеновского излучения с помощью устройств (7 и 8), содержащих множество чувствительных единиц - пикселей и расположенных перпендикулярно направлению транспортировки потока (3). При этом распределение интенсивности I(Е1) и I(Е2) выбранной энергии Е1 или Е2 излучения, прошедшего через эталон, регистрируют раздельно в каждом энергетическом диапазоне. Регистрацию I(Е1) и I(Е2) в каждом энергетическом диапазоне могут проводить одновременно с помощью двух линейных многопиксельных рентгеночувствительных детекторов, расположенных параллельно (один под другим) в направлении распространения облучающего рентгеновского излучения, при этом в каждом из детекторов регистрируют излучение только в одном из двух выбранных энергетических диапазонов. В зависимости от используемого для сепарации минералов устройства регистрацию в каждом энергетическом диапазоне могут также проводить последовательно с помощью двух линейных детекторов, расположенных друг за другом в направлении транспортировки эталонов (Фиг. 1). Последующая обработка зарегистрированных таким образом сигналов I(Е1) и I(Е2) происходит при условии, что обе регистрируемые в разных энергетических диапазонах интенсивности I(Е1) и I(Е2) проходят через один и тот же участок эталона. Совмещение данных во времени выполняет компьютерное средство (10) путем задержки сигналов от пикселей устройства (8) на определенное время относительно одноименных пикселей устройства (7). Время задержки определяется как tз=l/v, где l - расстояние между линейками чувствительных элементов устройств (7 и 8), а v - скорость перемещения транспортерной ленты Типичное значение задержки 15…40 мс. Из зарегистрированной в каждом пикселе соответствующего линейного детектора 7 и 8 интенсивности сигнала I(Е1) и I(Е2) рентгеновского излучения, прошедшего через эталон, вычитают соответствующую интенсивность сигнала I0(Е1) и I0(Е2) рентгеновского излучения с энергиями Е1 и Е2, измеренную на пустой ленте (2), и нормируют на максимально возможное значение Imax(Е1) и Imax(Е2) интенсивности в соответствующем энергетическом диапазоне. Полученная таким образом на наборе эталонов совокупность пар значений определяет область 25 (Фиг. 3) значений характеристики обогащаемых минералов может быть графически представлена как совокупность точек на плоскости с координатами по осям I(E1) и I(E2). Остальные пары значений образуют область 26, не соответствующую характеристике полезного минерал - алмаза.To determine the range of values, the characteristics of the minerals being enriched comprise a statistically representative set of standards, the elements of which can be particles of an enriched mineral of various sizes and thicknesses (within the enrichment class of fineness, taking into account permissible refinement and coarsening) or particles of a simulator material having properties similar to that of an enriched mineral. Set standards are transported between the radiation source - x-ray tubes (5 and 6), and detectors (7 and 8) in the form of a monolayer flow on a conveyor belt (2). Over the entire width of the stream, a portion of the material is irradiated with x-ray radiation from the source — x-ray tubes (5 and 6). The maximum size of the irradiated section in the direction of transportation should not exceed the minimum particle size. The signal intensities I (E1) are recorded. and I (E2) of the x-ray radiation transmitted through the standard using devices (7 and 8) containing many sensitive units - pixels and located perpendicular to the direction of flow transport (3). In this case, the intensity distribution I (E1) and I (E2) of the selected energy E1 or E2 of the radiation transmitted through the standard is recorded separately in each energy range. The registration of I (E1) and I (E2) in each energy range can be carried out simultaneously using two linear multi-pixel x-ray detectors located in parallel (one below the other) in the direction of propagation of the irradiating x-ray radiation, while in each of the detectors only one from two selected energy ranges. Depending on the device used for the separation of minerals, registration in each energy range can also be carried out sequentially using two linear detectors located one after the other in the direction of transportation of the standards (Fig. 1). Subsequent processing of the signals I (E1) and I (E2) recorded in this way occurs under the condition that both intensities I (E1) and I (E2) recorded in different energy ranges pass through the same section of the standard. The combination of data in time is performed by computer means (10) by delaying the signals from the pixels of the device (8) for a certain time relative to the same pixels of the device (7). The delay time is defined as ts= l / v, where l is the distance between the lines of sensitive elements of the devices (7 and 8), and v is the speed of conveyor belt movement. Typical delay value is 15 ... 40 ms. The corresponding signal intensity I is subtracted from the x-ray signal intensity I (E1) and I (E2) recorded through each pixel of the corresponding linear detector 7 and 8, and the corresponding signal intensity I is subtracted0(E1) and I0(E2) x-rays with energies E1 and E2, measured on an empty tape (2), and normalized to the maximum possible value of Imax(E1) and Imax(E2) intensities in the corresponding energy range. Thus obtained on a set of standards, the set of pairs of values determines the region 25 (Fig. 3) of the characteristics of the minerals being enriched can be graphically represented as a set of points on the plane with coordinates along the axes I (E1) and I (E2). The remaining pairs of values form region 26, which does not correspond to the characteristic of a useful mineral - diamond.

Чтобы исключить «краевой эффект» - ложные обнаружения на неровных или тонких краях частиц сопутствующих минералов, разделяют множество определяемых точек в области значений характеристики обогащаемых минералов на два подмножества 25а и 25б в зависимости от вероятности повторения их значений в наборе эталонов: 25а - «определенно полезный минерал(алмаз)» и 25б - «вероятно полезный минерал». Область 26 (Фиг. 3), в которой не зарегистрированы сигналы I(E1) и I(E2) прошедшего через эталон рентгеновского излучения соответствует условию «точно не полезный минерал». Выделение подмножеств 25а и 25б в области 25 значений характеристики обогащаемых минералов (так называемая «тернарная» классификация) при выполнении условия максимальной селективности определяется приоритетом обнаружения полезного минерала.To eliminate the “edge effect” —false detections of particles of associated minerals on uneven or thin edges of the particles, divide the set of defined points in the range of characteristics of the minerals being enriched into two subsets 25a and 25b depending on the probability of repeating their values in the set of standards: 25a - “definitely useful mineral (diamond) ”and 25b -“ probably a useful mineral ”. Region 26 (Fig. 3), in which signals I (E1) and I (E2) of the x-ray radiation transmitted through the standard are not registered, corresponds to the condition “definitely not a useful mineral”. The selection of subsets 25a and 25b in the region of 25 characteristic values of the enriched minerals (the so-called “ternary” classification) under the condition of maximum selectivity is determined by the priority of detection of a useful mineral.

При обработке алмазосодержащего исходного материала процесс аналогичен обработке эталонов, но компьютерное средство обработки (10) формирует в ОЗУ попиксельное распределение пар значений интенсивности излучения Ikm(E1); Ikm(E2) на плоскости транспортерной ленты (2) (Фиг. 4а). Сравнивая значения пар с базой данных (Фиг. 3), компьютерное средство выделяет (Фиг. 4б) на плоскости ленты пиксели, удовлетворяющие соответствующим областям базы данных сравнения: 25а - «сильные точки» (определенно, алмаз) - черный, 25б «слабые точки» (вероятно, алмаз) - серый, 26 - точно не алмаз - белый. Выделяются связанные области 27 и 28 пикселей, соответствующих областям 25а и 25б базы данных (Фиг 4б). Объекты окончательно классифицируются на основании их размера и числа «сильных» точек модулем объектной классификации. В зависимости от заданного критерия отнесения, который определяет размер связанной области в пикселях (задается исходя из класса крупности обрабатываемого материала и геометрического размера пикселя) и минимальное число пикселей, относящихся к области 25а, частица материала 27 (Фиг.4б) может классифицирована как алмаз, а частица 28 - не алмаз. When processing a diamond-containing source material, the process is similar to the processing of standards, but a computer processing tool (10) generates a pixel-by-pixel distribution of pairs of radiation intensity values I km (E1) in RAM; I km (E2) on the plane of the conveyor belt (2) (Fig. 4a). Comparing the values of pairs with the database (Fig. 3), the computer tool selects (Fig. 4b) on the plane of the tape pixels that satisfy the corresponding areas of the comparison database: 25a - “strong points” (specifically, diamond) - black, 25b — weak points "(Probably a diamond) - gray, 26 - definitely not a diamond - white. Connected areas of 27 and 28 pixels corresponding to the areas 25a and 25b of the database are highlighted (FIG. 4b). Objects are finally classified based on their size and the number of “strong” points by the object classification module. Depending on the specified assignment criterion, which determines the size of the connected region in pixels (determined based on the size class of the processed material and the geometric size of the pixel) and the minimum number of pixels related to region 25a, a particle of material 27 (Fig.4b) can be classified as diamond, and particle 28 is not a diamond.

Предлагаемый рентгенографический сепаратор минералов может быть технически реализован следующим образом: транспортер с мотор-редуктором VF44 FA1 20P63 B14 B3 - BN63C2W, лента из полиуретана 2М5 U2-U2 HP VL BLUE A шириной 200 мм, источник излучения - рентгеновские трубки: («низкой» энергии Е1) и («высокой» энергии Е2), например, типа БХВ24-Mo и БХВ24-W, соответственно, с высоковольтным источником питания типа DF75N2X5004 фирмы Spellman, США, для каждой трубки; средства детектирования в виде (1…2N) линейных рентгеночувствительных матриц, например, S8865-128G фирмы Hamamatsu, Япония, или X-Card2-02-256G (Detection Technology, Финляндия); устройство синхронизации может быть выполнено в виде генератора импульсной последовательности частотой до 4 МГц на микросхеме LPC2148FBD64 PBF, компьютерное средство обработки, включающее в себя: процессорную плату IB945F фирмы IBase, Тайвань с процессором CPU-Core2 QUAD-Q930-2.3 GHz и ОЗУ KVR1333D3N9/2G), массив АЦП (1…2N) выполнен на устройствах PCI1714UL фирмы Advantech, Тайвань (в одной плате - 4 АЦП 12 бит с FIFO ), устройство ввода-вывода (УВВ) может быть выполнено на базе платы PCI1734 фирмы Advantech, Тайвань; х, ПЗУ программ, память вспомогательных параметров (Значения интенсивности сигнала энергий I0(Е1) и I0(Е2), измеренные на пустой ленте, максимальное значение диапазона интенсивности излучения, параметры связности, критерий обнаружения),- хранятся в модуле Compact Flаsh 4ГБ; средства отклонения траектории частиц полезного минерала выполнены на основе электроуправляемых пневмораспределителей VQ21A1-5YOH-C8-L-Q фирмы SMC, Япония.The proposed X-ray mineral separator can be technically implemented as follows: conveyor with motor gearbox VF44 FA1 20P63 B14 B3 - BN63C2W, polyurethane tape 2M5 U2-U2 HP VL BLUE A 200 mm wide, radiation source - X-ray tubes: ("low" energy E1) and (“high” energy E2), for example, of type BXB24-Mo and BXB24-W, respectively, with a high-voltage power source of the type DF75N2X5004 from Spellman, USA, for each tube; detection means in the form of (1 ... 2N) linear X-ray sensitive matrices, for example, S8865-128G from Hamamatsu, Japan, or X-Card2-02-256G (Detection Technology, Finland); The synchronization device can be made in the form of a pulse sequence generator with a frequency of up to 4 MHz on an LPC2148FBD64 PBF chip, a computer processing tool that includes: IBase processor board IBase, Taiwan with a CPU-Core2 QUAD-Q930-2.3 GHz processor and KVR1333D3N9 / 2G RAM ), the ADC array (1 ... 2N) is made on PCI1714UL devices from Advantech, Taiwan (in one board - 4 ADCs 12 bits with FIFO), the input-output device (I / O) can be performed on the basis of the PCI1734 board from Advantech, Taiwan; x, program ROM, auxiliary parameters memory (values of signal intensity of energies I 0 (Е1) and I 0 (Е2), measured on a blank tape, maximum value of the radiation intensity range, connectivity parameters, detection criteria) are stored in the Compact Flash module 4GB ; means for deviating the trajectory of particles of a useful mineral are made on the basis of electrically controlled pneumatic distributors VQ21A1-5YOH-C8-LQ manufactured by SMC, Japan.

ПримерExample

Предлагаемый рентгенографический сепаратор был опробован для обогащения алмазного сырья в условиях обогатительной фабрики на однотипном безалмазном материале заданной массы, в который предварительно были внедрены 100 алмазов класса крупности от 3 до 6 мм. The proposed X-ray separator was tested for the enrichment of rough diamonds in an enrichment factory using the same type of diamond-free material of a given mass, into which 100 diamonds of grain size from 3 to 6 mm were previously introduced.

В Таблице 1 приведены параметры устройства, на котором проведены испытания.Table 1 shows the parameters of the device on which the tests were carried out.

В Таблице 2 приведены результаты испытаний сепаратора.Table 2 shows the test results for the separator.

Figure 00000003
Figure 00000003

Figure 00000004
Figure 00000004

Figure 00000005
Figure 00000005

Проведенные испытания показали, что предлагаемый сепаратор обеспечивает низкое количество ложных обнаружений (1,07), соответственно, высокую селективность сепарации, при сохранении высокого процента извлечения (99%).The tests showed that the proposed separator provides a low number of false detections (1.07), respectively, high selectivity of separation, while maintaining a high percentage of recovery (99%).

Claims (21)

1. Рентгенографический сепаратор минералов, содержащий:1. X-ray mineral separator containing: блок транспортировки исходного материала для организации монослойного потока отдельных частиц,a source material transportation unit for organizing a monolayer flow of individual particles, блок источника рентгеновского излучения, выполненный с возможностью облучения по всей ширине участка этого потока перпендикулярно направлению его транспортировки, иan X-ray source unit configured to irradiate over the entire width of the portion of this stream perpendicular to the direction of its transportation, and блок детектирования, выполненный в виде по меньшей мере двух детекторных линеек, сформированных линейными рентгеночувствительными многопиксельными фотодиодными матрицами, установленными перпендикулярно направлению транспортировки частиц исходного материала, для раздельной регистрации в различных энергетических диапазонах распределения интенсивности излучения, прошедшего через облучаемый участок потока исходного материала, причем источник рентгеновского излучения и детекторные линейки расположены по разные стороны потока частиц исходного материала,the detection unit, made in the form of at least two detector arrays formed by linear x-ray sensitive multi-pixel photodiode arrays mounted perpendicular to the direction of transport of the particles of the source material, for separate registration in different energy ranges of the distribution of radiation intensity transmitted through the irradiated portion of the stream of source material, and the source is x-ray radiation and detector lines are located on opposite sides of the flow hour egg starting material, блок аналого-цифровых преобразователей (АЦП), последовательно соединенных с устройствами памяти типа FIFO,a block of analog-to-digital converters (ADCs) connected in series with memory devices of the FIFO type, блок обработки, выполненный в виде компьютерных средств, включающих объединенные системной шиной,processing unit, made in the form of computer tools, including integrated system bus, процессор,CPU, устройство оперативной памяти (ОЗУ) для сбора и хранения цифровых значений интенсивности излучения, полученных от блока АЦП,random access memory (RAM) device for collecting and storing digital values of radiation intensity received from the ADC unit, устройства постоянной памяти (ПЗУ) с размещенными в них программами для управления работой сепаратора и определения характеристики частиц потока исходного материала, а также для хранения предварительно определенных значений характеристики обогащаемых минералов и вспомогательных параметров, иpermanent memory devices (ROM) with programs located therein to control the operation of the separator and determine the characteristics of the particles of the feed stream of the material, as well as to store predetermined characteristics of the minerals being enriched and auxiliary parameters, and устройство ввода-вывода для управления отделением частиц обогащаемых минералов из потока частиц исходного материала,an input / output device for controlling the separation of particles of enriched minerals from the stream of particles of the source material, причем указанные компьютерные средства снабжены функциональными модулями, реализующими алгоритм отнесения частицы к обогащаемому минералу,moreover, these computer tools are equipped with functional modules that implement the algorithm for assigning particles to an enriched mineral, блок отделения частиц, отнесенных к обогащаемому минералу из потока исходного материала иa unit for separating particles assigned to the mineral being enriched from the feed stream and блок бункеров-накопителей для раздельного сбора частиц обогащаемого минерала и хвостовых продуктов,a block of storage bunkers for separate collection of enriched mineral particles and tailings, отличающийся тем, чтоcharacterized in that выход каждой матрицы соответствующей детекторной линейки блока детектирования подключен к входу АЦП и последовательно соединенного с ним устройства памяти типа FIFO блока АЦП, выходы которых параллельно подключены к интерфейсу блока обработки, а входы синхронизации каждой матрицы соответствующей детекторной линейки подключены к выходу устройства синхронизации, при этом функциональные модули включают:the output of each matrix of the corresponding detector line of the detection unit is connected to the ADC input and a memory device of the FIFO type of the ADC block connected in series, the outputs of which are connected in parallel to the interface of the processing unit, and the synchronization inputs of each matrix of the corresponding detector line are connected to the output of the synchronization device, while the functional modules include: модуль виртуальных пространственно-связанных копий детекторных линеек для одновременного поступления в каждый виртуальный пиксель матрицы виртуальной детекторной линейки цифрового значения сигнала интенсивности излучения, зарегистрированного в соответствующем пикселе матрицы,a module of virtual spatially coupled copies of detector lines for simultaneously entering into each virtual pixel of the virtual detector array matrix a digital value of the radiation intensity signal recorded in the corresponding matrix pixel, модуль определения для каждой пары пикселей в соответствующих детекторных линейках характеристики частицы исходного материала в виде точки в двухкоординатной системе, координаты которой соответствуют зарегистрированным в каждом пикселе детекторной линейки цифровым значениям сигналов интенсивностей излучения в двух различных энергетических диапазонах, прошедшего через один и тот же участок частицы, нормированных на максимально возможное значение в соответствующем энергетическом диапазоне, и ее проверки на принадлежность к предварительно определенной области значений характеристики обогащаемых минералов, размещенной в ПЗУ,a module for determining, for each pair of pixels in the respective detector lines, the characteristics of the particle of the source material in the form of a point in a two-coordinate system, the coordinates of which correspond to the digital values of the signals of the radiation intensities recorded in each pixel of the detector line in two different energy ranges passing through the same particle section, normalized to the maximum possible value in the corresponding energy range, and its verification of belonging to A region of a characteristic value of the characteristics of minerals enriched in ROM модуль сегментации для выделения связанных областей пикселей, значение характеристики частицы в которых принадлежит области значений характеристики обогащаемых минералов и определения степени совпадения выделенной области пикселей с областью значений характеристики обогащаемых минералов,a segmentation module for extracting related pixel regions, the particle characteristic value of which belongs to the region of characteristic values of the minerals being enriched and determining the degree of coincidence of the selected pixel region with the region of characteristic minerals of the minerals being enriched, модуль идентификации и выработки команды на отделение частиц обогащаемого минерала из потока исходного материала, при соответствии степени совпадения критерию отнесения частицы к обогащаемому материалу, управляющий выход которого подключен к соответствующему входу блока отделения для направления отделенных из потока частиц в соответствующий бункер-накопитель.a module for identifying and generating a team for separating particles of an enriched mineral from a stream of source material, according to the degree of coincidence with the criterion for classifying a particle as an enrichable material, the control output of which is connected to the corresponding input of the separation unit to direct particles separated from the stream to the corresponding storage hopper. 2. Сепаратор по п. 1, отличающийся тем, что блок источника рентгеновского излучения выполнен в виде двух рентгеновских трубок, расположенных друг за другом в направлении транспортировки частиц исходного материала, при этом каждая рентгеновская трубка выполнена с возможностью облучения потока частиц только в одном из двух различных энергетических диапазонов излучения и напротив каждой рентгеновской трубки с противоположной стороны потока частиц расположена одна из двух детекторных линеек блока детектирования, которая выполнена с возможностью регистрации только одного соответствующего энергетического диапазона распределения интенсивности излучения, прошедшего через облучаемый участок потока исходного материала.2. The separator according to claim 1, characterized in that the block of the x-ray source is made in the form of two x-ray tubes located one after another in the direction of transport of the particles of the source material, each x-ray tube is configured to irradiate the particle stream in only one of two different energy ranges of radiation and opposite each x-ray tube on the opposite side of the particle stream is one of the two detector lines of the detection unit, which is made with possible recording only one corresponding energy range of the intensity distribution of radiation transmitted through the irradiated portion of the source material stream. 3. Сепаратор по п. 1, отличающийся тем, что детекторные линейки блока детектирования расположены параллельно друг за другом в направлении распространения облучающего излучения блока источника рентгеновского излучения, при этом каждый из детекторов выполнен с возможностью регистрации распределения интенсивности излучения, прошедшего через облучаемый участок потока исходного материала, только в одном из двух выбранных энергетических диапазонов.3. The separator according to claim 1, characterized in that the detector lines of the detection unit are arranged parallel to each other in the direction of propagation of the irradiating radiation of the X-ray source unit, each of the detectors being configured to record the distribution of the intensity of radiation transmitted through the irradiated portion of the source stream material, in only one of two selected energy ranges.
RU2019122089A 2019-07-10 2019-07-10 Radiographic separator of minerals RU2715374C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019122089A RU2715374C1 (en) 2019-07-10 2019-07-10 Radiographic separator of minerals

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019122089A RU2715374C1 (en) 2019-07-10 2019-07-10 Radiographic separator of minerals

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2715374C1 true RU2715374C1 (en) 2020-02-26

Family

ID=69631142

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019122089A RU2715374C1 (en) 2019-07-10 2019-07-10 Radiographic separator of minerals

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2715374C1 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112024451A (en) * 2020-08-28 2020-12-04 北京科技大学 Ore sorting decision-making method based on analysis of operation characteristic curve of subject
RU2785068C1 (en) * 2022-02-26 2022-12-02 Общество с ограниченной ответственностью "ИМПУЛЬС-У"(ООО "ИМПУЛЬС-У") Method and device for x-ray projection separation of mineral raw materials
CN115791823A (en) * 2022-11-10 2023-03-14 长沙石立超硬材料有限公司 Early warning device for online detection of liquid-filled powder falling of artificial diamond synthesis block
WO2023194919A1 (en) * 2022-04-05 2023-10-12 Gem Recovery Systems Limited Method for diamond detection
CN117443748A (en) * 2023-12-20 2024-01-26 北京霍里思特科技有限公司 Control method of object block sorting system and object block sorting system

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4693377A (en) * 1983-05-24 1987-09-15 The British Petroleum Company P.L.C. Diamond separation using raman scattering
RU2517613C1 (en) * 2013-04-29 2014-05-27 Открытое Акционерное Общество "Научно-Производственное Предприятие "Буревестник" X-ray-luminescent separation of minerals and x-ray-luminescent separator to this end
RU2604317C1 (en) * 2015-07-10 2016-12-10 Акционерная Компания "АЛРОСА" (публичное акционерное общество) (АК "АЛРОСА" (ПАО)) Method of x-ray luminescent separation of minerals and x-ray luminescent separator therefor

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4693377A (en) * 1983-05-24 1987-09-15 The British Petroleum Company P.L.C. Diamond separation using raman scattering
RU2517613C1 (en) * 2013-04-29 2014-05-27 Открытое Акционерное Общество "Научно-Производственное Предприятие "Буревестник" X-ray-luminescent separation of minerals and x-ray-luminescent separator to this end
RU2604317C1 (en) * 2015-07-10 2016-12-10 Акционерная Компания "АЛРОСА" (публичное акционерное общество) (АК "АЛРОСА" (ПАО)) Method of x-ray luminescent separation of minerals and x-ray luminescent separator therefor

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112024451A (en) * 2020-08-28 2020-12-04 北京科技大学 Ore sorting decision-making method based on analysis of operation characteristic curve of subject
RU2785068C1 (en) * 2022-02-26 2022-12-02 Общество с ограниченной ответственностью "ИМПУЛЬС-У"(ООО "ИМПУЛЬС-У") Method and device for x-ray projection separation of mineral raw materials
WO2023194919A1 (en) * 2022-04-05 2023-10-12 Gem Recovery Systems Limited Method for diamond detection
CN115791823A (en) * 2022-11-10 2023-03-14 长沙石立超硬材料有限公司 Early warning device for online detection of liquid-filled powder falling of artificial diamond synthesis block
CN117443748A (en) * 2023-12-20 2024-01-26 北京霍里思特科技有限公司 Control method of object block sorting system and object block sorting system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2715374C1 (en) Radiographic separator of minerals
US8855809B2 (en) Material sorting technology
US6122343A (en) Method and an apparatus for analyzing a material
US7616733B2 (en) High speed materials sorting using x-ray fluorescence
CN102416386B (en) Process and system for sorting coal by discharging coal gangue through dry method
US8476545B2 (en) Sorting pieces of material based on photonic emissions resulting from multiple sources of stimuli
US9561528B2 (en) Method for X-ray luminescent separation of minerals and X-ray luminescent separator
US20170014868A1 (en) Material sorting system
CA2871632C (en) High capacity cascade-type mineral sorting machine and method
RU2344885C2 (en) Device and method for separation of bulky materials
CN113500015B (en) Method and system for ore preselection based on hierarchical array type intelligent sorting
CN112295714A (en) Ore dressing device
WO2001022072A1 (en) High speed materials sorting using x-ray fluorescence
US20220390390A1 (en) Material analysis and separation system for the determination of their chemical composition and material analysis and separation method for the determination of their chemical composition
Chen et al. Sensor-based sorting
RU2715375C1 (en) Method of x-ray separation of minerals
CN111871863A (en) Material identification system and method based on double X-ray sources and intelligent sorting equipment
CN107192723B (en) Device and method for determining object to be inspected using X-ray
RU2731173C1 (en) Method of x-ray separation of minerals
RU2024101937A (en) METHOD AND SYSTEM FOR PRELIMINARY SELECTION OF ORE BASED ON INTELLIGENT SORTING OF A HIERARCHICAL ARRAY
CN118871219A (en) X-ray separator for classifying metals from recycled materials
AU2023248754A1 (en) Method for diamond detection
KR20240163654A (en) X-ray separator for separating metals from recyclable materials
CN118002498A (en) Lead-zinc-copper sorting system and method based on pseudo dual-energy X-ray multidimensional characteristics
AU719072B2 (en) A method and an apparatus for analysing a material