CN113798211A - 一种基于磁共振的矿石智能分拣装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种基于磁共振的矿石智能分拣装置，包括分拣箱和控制箱；分拣箱包括箱壳和设置在箱壳内的振动给料机构，输送机构，磁共振检测机构，分拣机构和分拣矿仓；箱壳为顶部开合的半封闭结构；振动给料机构顶部还连通有倒料仓，倒料仓内置有原矿石；振动给料机构下方对应设置有输送机构的始端；输送机构的末端对应设置于分拣矿仓上方；磁共振检测机构设置于输送机构末端，且与控制箱电性连接；分拣机构设置于输送机构底部，且与控制箱电性连接。本发明采用磁共振检测技术，穿透性高，可以穿透矿石数十厘米的厚度；且不要求矿石的表面清洁，不严格要求矿石的尺寸大小，不需进行任何预处理，检测时间短，准确率高。
Description
技术领域
本发明涉及采矿矿石分拣技术领域，特别是涉及一种基于磁共振的矿石智能分拣装置。
背景技术
传统矿山采矿方法不可避免会在开采过程中会混入废石，造成后续矿石破碎、输送、球磨、选矿过程中材料、能耗和成本的增加，同时产生大量的废料，占用大量土地并污染环境。同时，随着矿产资源的不断消耗，大量高品位优质矿产资源消耗殆尽，金属矿业将面临矿山开采难度增加、矿石的品位低、损失贫化率高的难题，这些问题的存在进一步推高了矿山开采的成本。
矿石分拣是指在矿体***后的矿石，根据矿石中目标矿物的含量，把矿石区分为有用矿物和无价值废石的分离过程。通过矿石分拣可以将破碎矿石中的废石剔除，显著减少下游的矿石处理量，提高矿石品质，提升选矿厂的进料质量，提高选矿回收率，降低选矿能耗与选矿成本。
过去，矿山主要采用人工分拣的方式剔除废石，工人通过肉眼分辨出原料中的废石，然后再将废石去除，这种方式不仅工作效率低，劳动强度大，还需要占用大量人力，富集成本高。近年来，基于图像识别、XRF、激光、近红外、颜色识别、X射线透射等技术矿石分拣方法相继提出，部分预富集设备投入使用，大大降低了人工分拣的劳动成本，提高了富集效率。
核磁共振是射频光谱的一种形式，可用于定量检测目标矿石中矿物的含量。在磁共振技术中，每种矿物在特定的射频下都有特定的共振或响应。这种共振具有很高的区分度，因为一种共振与其它矿物的共振重叠很少。
因此，亟需设计一种基于磁共振的矿石智能分拣装置。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于磁共振的矿石智能分拣装置，以解决上述现有技术存在的问题，能够实现矿石分拣高精准度、高穿透力、降本增效的目的。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种基于磁共振的矿石智能分拣装置，用于原矿石，其特征在于，包括：分拣箱和控制箱；所述分拣箱包括箱壳和设置在箱壳内的振动给料机构，输送机构，磁共振检测机构，分拣机构和分拣矿仓；
所述箱壳为顶部开合的半封闭结构；所述振动给料机构设置于所述箱壳顶部，且所述振动给料机构顶部还连通有倒料仓，所述倒料仓内置有所述原矿石；
所述振动给料机构下方对应设置有所述输送机构的始端；所述输送机构的末端对应设置于所述分拣矿仓上方；所述磁共振检测机构设置于所述输送机构末端，且与所述控制箱电性连接；所述分拣机构设置于所述输送机构底部，且与所述控制箱电性连接。
进一步的，所述磁共振(NMR)检测装置可以定量测量原矿中有价值矿物的含量。
优选的，所述输送机构的始端和末端通过轴承安装在所述箱壳内；所述输送机构水平设置或自所述输送机构始端朝向末端向下倾斜设置；所述分拣机构的输出端设置于所述输送机构末端与所述分拣矿仓之间。
优选的，所述分拣矿仓包括废石仓，低品位矿石仓和高品位矿石仓；所述废石仓，低品位矿石仓和高品位矿石仓呈线装排布，且与所述输送机构末端的距离逐渐增大。
优选的，所述分拣矿仓包括液压缸，传动杆和挡板；所述传动杆包括通过转轴转动连接的第一传动杆和第二传动杆；所述液压缸的输出端与所述第一传动杆的一端固定连接，所述第二传动杆的另一端转动安装有挡板；所述挡板置于所述输送机构末端下方；所述挡板与所述控制箱电性连接。
优选的，所述分拣机构为气动分拣机构，包括储气罐，输气管和喷射***；所述储气罐通过输气管与所述喷射***连通；所述喷射***的喷射口正对所述输送机构末端下方；所述喷射***与所述控制箱电性连接。
进一步的，所述储气罐与输气管连接，输气管与***连接，所述储气罐内储存有压缩空气，接受控制箱控制，当磁共振(NMR)检测装置检测矿石为高品位矿时，***发射一定气压的气体，使高品位矿落入高品位矿仓；当磁共振(NMR)检测装置检测矿石为低品位矿时，***发射一定气压的气体，使低品位矿落入低品位矿仓；当磁共振(NMR)检测装置检测矿石为废石时，***发射一定气压的气体，使废石落入废石仓。
优选的，所述振动给料机构包括给料板，传动杆，底板和内置电机；所述给料板底部通过所述传动杆与所述底板铰接；所述给料板底端朝向所述输送机构始端；所述内置电机安装在所述底板上。
优选的，所述磁共振检测机构包括检测端和反馈端；所述检测端固定安装于所述输送机构顶面正上方，且置于所述箱壳内腔顶面；所述反馈端设置于所述输送机构的下方，且固定安装在所述箱壳内壁。
本发明公开了以下技术效果：1)磁共振预富集技术是一种创新技术，可以直接检测一定体积的矿石中是否有目标矿物的存在，可用于定量检测矿石中矿物的含量，具有较高的分辨率。
2)磁共振穿透性高，可以穿透矿石数十厘米的厚度。
3)不要求矿石的表面清洁，不严格要求矿石的尺寸大小，不需进行任何预处理。
4)检测时间短，准确率高。
5)可以调整频率以针对一种或多种有价值的矿物开展检测。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一实施例结构示意图；
图2为本发明另一实施例结构示意图；
图3为本发明工艺流程图；
图4为本发明振动给料机构；
其中，1—原矿石；2—倒料仓；3—振动给料机构；4—输送机构； 5—磁共振(NMR)检测装置；6—控制箱；7—废石仓；8—低品位矿石仓；9—高品位矿石仓；10—喷射***；11—输气管；12—储气罐； 13—箱壳；14—挡板；15—传动杆；16—液压缸；31-给料板；32-传动杆；33-底板；34-内置电机。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本发明提供一种基于磁共振的矿石智能分拣装置，用于原矿石1，其特征在于，包括：分拣箱和控制箱6；分拣箱包括箱壳13和设置在箱壳13内的振动给料机构3，输送机构4，磁共振检测机构5，分拣机构和分拣矿仓；
箱壳13为顶部开合的半封闭结构；振动给料机构3设置于箱壳 13顶部，且振动给料机构3顶部还连通有倒料仓2，倒料仓2内置有原矿石1；
振动给料机构3下方对应设置有输送机构4的始端；输送机构4 的末端对应设置于分拣矿仓上方；磁共振检测机构5设置于输送机构 4末端，且与控制箱6电性连接；分拣机构设置于输送机构4底部，且与控制箱6电性连接。
输送机构4的始端和末端通过轴承安装在箱壳13内；输送机构 4水平设置或自输送机构4始端朝向末端向下倾斜设置；分拣机构的输出端设置于输送机构4末端与分拣矿仓之间。
分拣矿仓包括废石仓7，低品位矿石仓8和高品位矿石仓9；废石仓7，低品位矿石仓8和高品位矿石仓9呈线装排布，且与输送机构4末端的距离逐渐增大。
分拣矿仓包括液压缸16，传动杆15和挡板14；传动杆15包括通过转轴转动连接的第一传动杆和第二传动杆；液压缸16的输出端与第一传动杆的一端固定连接，第二传动杆的另一端转动安装有挡板 14；挡板14置于输送机构4末端下方；挡板14与控制箱6电性连接。
分拣机构为气动分拣机构，包括储气罐12，输气管11和喷射***10；储气罐12通过输气管11与喷射***10连通；喷射***10 的喷射口正对输送机构4末端下方；喷射***10与控制箱6电性连接。
振动给料机构3包括给料板31，传动杆32，底板33和内置电机 34；给料板31底部通过传动杆32与底板33铰接；给料板31底端朝向输送机构4始端；内置电机34安装在底板33上。
磁共振检测机构5包括检测端和反馈端；检测端固定安装于输送机构4顶面正上方，且置于箱壳13内腔顶面；反馈端设置于输送机构4的下方，且固定安装在箱壳13内壁。
在本发明的一个实施例中，控制箱作为控制中枢，将磁共振检测装置5和分拣机构协调配合，将反馈端的数据设定多个标值，作为分界，将原矿石通过分拣机构分别控制分拣到废石仓7，低品位矿石仓 8或高品位矿石仓9。
进一步，以废石仓7与低品位矿石仓8和高品位矿石仓9的设定标值为0。
在本发明的一个实施例中，废石仓7，低品位矿石仓8和高品位矿石仓9底部可与皮带、矿车等装置连接，及时运走富集后的矿石，便于装置持续工作。
在本发明的一个实施例中，输送机构4为往复输送带。
在本发明一实施例中，如图1，为通过喷射***10的方式通过控制箱6接受磁共振检测装置5的检测数据，控制喷射***10发射出喷气使下落的矿石落到其对应的仓内。
在本发明另一实施例中，如图2，为通过挡板14方式，调节挡板 14的位置，使矿石分别掉落到废石仓7和高品位矿石仓9中区分出来。
在本发明一实施例中，工艺如下：将采出的原矿石1进行初步破碎，放入倒料仓内，通过振动给料机构3的振动将原矿石1进一步粉碎；将其导入输送机构4进行运输，运送至磁共振检测装置5进行品味控制分选。
进一步的，原矿石1主要由斜长石和正长石组成，还有少量角闪石、石英和其他矿物，主要硫化矿物为斑铜矿、黄铜矿和黄铁矿。
进一步的，本发明在实际使用过程中输送机构4上运输的原矿石 1不为乱序排布，在输送机构4上掉落分选的原矿石1每次仅一个，由于本申请实际筛选过程中筛选的都是大块的原矿石1；在现有技术中，之前的图像识别，XRF、激光、近红外、颜色识别、X射线透射等技术的预富集方法无法对本申请中针对的大块原矿石1进行穿透分析，从而确定是有目标矿物的存在；本装置可定量检测矿石中矿物的含量，且具有较高的分辨率。
进一步的，在本申请的一个具体实施例中，以14个原矿石1作为侧视目标，与现有技术中XRD作为对比检测方式；磁共振检测机构 5基于给定的脉冲序列和***增益，回波信号的幅度与目标矿物内共振核的数目成正比这一原理。就黄铜矿而言，18.46MHz的射频响应程度可以用来测量矿石中黄铜矿的含量。通过调节传感器射频带宽、射频放大器功率和传感器电流等方法提高信噪比。通过试验，分别用磁共振和XRD技术测定了14块矿石中黄铜矿的含量，两种方法的相关系数为0.97。故可以得知本装置中的检测结果更为准确。
在本发明的一个实施例中，磁共振检测机构5采用正交矢量型锁定放大技术，其接收到的磁共振测深信号(MRS信号)模型为：
S(t)＝E(t)+Npow(t)+Npul(t)+N(t) (1)
其中，S(t)为实测信号，E(t)为实际目标信号，Npow(t)为工频噪声，Npul(t)为奇异噪声，N(t)为其他随机噪声。接收到的MRS信号要通过带通滤波器进行滤波处理，以去除目标频带外的干扰信号。
接收到的MRS信号夹杂的工频噪声干扰信号的相位是随机的，即：
Npow(t)＝Apowsin(2πfpowt+θpow) (2)
其中，Apow为工频谐波信号的幅值，fpow为工频谐波信号的频率，θpow为工频谐波信号的随机相位。
通过上述数据随即确定原矿石1的采样点，根据采样点相对于磁共振检测装置发射机关断时间是恒定的，将若干采样点构建一元线性回归方程，根据该回归方程中的信号特征参数作为判断依据，通过最小二乘估计值确定采集点的数据信息；并基于此配合通过调节传感器射频带宽、射频放大器功率和传感器电流等方法提高信噪比，对原矿石1进行测定。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (7)
1.一种基于磁共振的矿石智能分拣装置，用于原矿石(1)，其特征在于，包括：分拣箱和控制箱(6)；所述分拣箱包括箱壳(13)和设置在箱壳(13)内的振动给料机构(3)，输送机构(4)，磁共振检测机构(5)，分拣机构和分拣矿仓；
所述箱壳(13)为顶部开合的半封闭结构；所述振动给料机构(3)设置于所述箱壳(13)顶部，且所述振动给料机构(3)顶部还连通有倒料仓(2)，所述倒料仓(2)内置有所述原矿石(1)；
所述振动给料机构(3)下方对应设置有所述输送机构(4)的始端；所述输送机构(4)的末端对应设置于所述分拣矿仓上方；所述磁共振检测机构(5)设置于所述输送机构(4)末端，且与所述控制箱(6)电性连接；所述分拣机构设置于所述输送机构(4)底部，且与所述控制箱(6)电性连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于磁共振的矿石智能分拣装置，其特征在于：所述输送机构(4)的始端和末端通过轴承安装在所述箱壳(13)内；所述输送机构(4)水平设置或自所述输送机构(4)始端朝向末端向下倾斜设置；所述分拣机构的输出端设置于所述输送机构(4)末端与所述分拣矿仓之间。
3.根据权利要求1所述的一种基于磁共振的矿石智能分拣装置，其特征在于：所述分拣矿仓包括废石仓(7)，低品位矿石仓(8)和高品位矿石仓(9)；所述废石仓(7)，低品位矿石仓(8)和高品位矿石仓(9)呈线装排布，且与所述输送机构(4)末端的距离逐渐增大。
4.根据权利要求3所述的一种基于磁共振的矿石智能分拣装置，其特征在于：所述分拣矿仓包括液压缸(16)，传动杆(15)和挡板(14)；所述传动杆(15)包括通过转轴转动连接的第一传动杆和第二传动杆；所述液压缸(16)的输出端与所述第一传动杆的一端固定连接，所述第二传动杆的另一端转动安装有挡板(14)；所述挡板(14)置于所述输送机构(4)末端下方；所述挡板(14)与所述控制箱(6)电性连接。
5.根据权利要求3所述的一种基于磁共振的矿石智能分拣装置，其特征在于：所述分拣机构为气动分拣机构，包括储气罐(12)，输气管(11)和喷射***(10)；所述储气罐(12)通过输气管(11)与所述喷射***(10)连通；所述喷射***(10)的喷射口正对所述输送机构(4)末端下方；所述喷射***(10)与所述控制箱(6)电性连接。
6.根据权利要求1所述的一种基于磁共振的矿石智能分拣装置，其特征在于：所述振动给料机构(3)包括给料板(31)，传动杆(32)，底板(33)和内置电机(34)；所述给料板(31)底部通过所述传动杆(32)与所述底板(33)铰接；所述给料板(31)底端朝向所述输送机构(4)始端；所述内置电机(34)安装在所述底板(33)上。
7.根据权利要求1所述的一种基于磁共振的矿石智能分拣装置，其特征在于：所述磁共振检测机构(5)包括检测端和反馈端；所述检测端固定安装于所述输送机构(4)顶面正上方，且置于所述箱壳(13)内腔顶面；所述反馈端设置于所述输送机构(4)的下方，且固定安装在所述箱壳(13)内壁。
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