RU2670677C9 - Device for diamond separation - Google Patents

Abstract

FIELD: technological processes.

SUBSTANCE: method of separation of diamonds includes the transportation of the rock in the form of a stream of individual particles, irradiation of the rock with X-rays with a wide energy spectrum, registration of the intensity distribution of radiation passing through the section of the rock stream at different energies, determination of the presence of diamond rocks in individual particles according to the characteristic deviations of the two-dimensional distribution of the optical density of the rock particle from the individual model of the optical density of a single-component substance and the separation of such particles. Individual model of optical density is constructed for the main substance by the robust regression method as a polynomial model of two-dimensional density. Device implementing the method consists of a transporting mechanism, an X-ray source, detector device based on linear X-ray detectors (one with the possibility of recording high energy, another with the possibility of recording low energy), a filter means disposed therebetween, computer judgment means, and a reset actuator. Vertical axes of the X-ray source, filter and detector means are combined.

EFFECT: accuracy of determining the diamond hidden inside the rock is increased, which increases the efficiency of the separation process.

1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области добычи полезных ископаемых, а именно к рентгеновским способам обогащения различных пород полезных ископаемых, и может быть использовано при сепарации алмазосодержащей породы.The invention relates to the field of mining, and in particular to x-ray methods for the enrichment of various mineral rocks, and can be used in the separation of diamond-bearing rocks.

Известны способ сепарации частиц полезного материала и устройство для его осуществления [патент RU на изобретение №2517148, МПК В03В 13/00 (2006.01), приоритет 28.12.2012 г., опубл. 27.05.2014 г., патентообладатели Лукьянченко Евгений Матвеевич, Захаров Владимир Гаврилович (оба - RU)]. Способ сепарации частиц полезного материала включает облучение анализируемого материала пучком первичного рентгеновского излучения, регистрирование проникающего рентгеновского излучения, сравнение сигнала с пороговым значением и выделение частицы полезного материала по результатам сравнения. Анализируемый материал облучают на ленте движущегося транспортера плоскопараллельным пучком первичного рентгеновского излучения с расходимостью не более 0,1°, поперечное сечение которого меньше размера частиц полезного материала. После чего регистрируют интенсивность проходящего проникающего рентгеновского излучения позиционно-чувствительным детектором. При этом координату X положения частицы на ленте транспортера определяют позиционно-чувствительным детектором, а координату Y определяют исходя из скорости ленты транспортера. Способ осуществляется с помощью устройства, содержащего рентгено-оптически связанные источник первичного излучения, коллиматор первичного излучения и детектор. Источником первичного излучения является источник нерасходящегося рентгеновского пучка с расходимостью не более 0,1°. Коллиматор первичного излучения выполнен в виде гребенки из материала, сильно поглощающего первичное рентгеновское излучение. Детектором является позиционно-чувствительный детектор. Устройство дополнительно содержит ленту транспортера со слоем анализируемого материала, движущуюся с постоянной скоростью, коллиматор прошедшего излучения и фильтр прошедшего излучения, установленный между коллиматором прошедшего излучения и позиционно-чувствительным детектором. Однако селективность и достоверность сепарации для алмазного сырья недостаточна, так как алмазы могут находиться в потоке материала, направляемого на сепарацию, в нераскрытом виде, при этом не существует надежного способа различить включенный алмаз от нароста или выемки на частице пустой породы, поскольку для любого спектра рентгеновского излучения найдется толщина пустой породы, такая, что коэффициент поглощения будет в точности соответствовать данному алмазу.A known method of separating particles of useful material and a device for its implementation [patent RU for invention No. 2517148, IPC B03B 13/00 (2006.01), priority December 28, 2012, publ. 05/27/2014, patent holders Lukyanchenko Evgeny Matveevich, Zakharov Vladimir Gavrilovich (both - RU)]. A method for separating particles of useful material includes irradiating the analyzed material with a beam of primary x-ray radiation, detecting penetrating x-ray radiation, comparing the signal with a threshold value and isolating a particle of useful material from the comparison results. The analyzed material is irradiated on a moving conveyor belt with a plane-parallel beam of primary x-ray radiation with a divergence of not more than 0.1 °, the cross section of which is smaller than the particle size of the useful material. After that, the intensity of the transmitted penetrating x-ray radiation is recorded by a position-sensitive detector. In this case, the X coordinate of the particle position on the conveyor belt is determined by a position-sensitive detector, and the Y coordinate is determined based on the speed of the conveyor belt. The method is carried out using a device containing x-ray optically coupled source of primary radiation, a primary radiation collimator and a detector. The source of primary radiation is a source of non-diverging x-ray beam with a divergence of not more than 0.1 °. The primary radiation collimator is made in the form of a comb made of a material that strongly absorbs primary x-ray radiation. The detector is a position-sensitive detector. The device further comprises a conveyor belt with a layer of the analyzed material moving at a constant speed, a transmitted radiation collimator and a transmitted radiation filter installed between the transmitted radiation collimator and a position-sensitive detector. However, the selectivity and reliability of separation for rough diamonds is insufficient, since diamonds can be in the undisclosed form in the flow of material sent for separation, and there is no reliable way to distinguish the included diamond from a build-up or excavation in a gangue particle, since for any X-ray spectrum radiation there is a thickness of waste rock, such that the absorption coefficient will exactly match the given diamond.

Известен способ сепарации алмазов [патент RU №2470714, МПК В03В 13/00 (2006.01), приоритет 21.07.2011 г., опубл. 27.12.2012 г., патентообладатель Общество с ограниченной ответственностью ''Лаборатория рентгенодиагностических систем'' (RU)], включающий транспортировку алмазосодержащей породы в виде монослойного потока отдельных частиц, облучение породы рентгеновским излучением, регистрацию распределения интенсивности излучения, прошедшего через участок потока породы, определение характеристики алмазов и отделение алмазов по величине характеристики. Облучение породы осуществляется двумя узкими последовательно расположенными моноэнергетичными пучками излучения, энергии которых не равны друг другу. Распределение интенсивности излучения каждого пучка, прошедшего через один и тот же участок потока породы, регистрируется с помощью двух последовательно расположенных линейных рентгеночувствительных детекторов. Каждый из детекторов регистрирует излучение только от соответствующего ему пучка излучения, а максимум спектральной чувствительности каждого их детекторов равен энергии соответствующего ему пучка излучения. В качестве характеристики алмаза используется частное от деления натурального логарифма отношения интенсивности излучения, прошедшего через алмаз, к интенсивности излучения, прошедшего мимо алмаза и любой другой частицы породы, одного пучка излучения, к натуральному логарифму отношения интенсивности излучения, прошедшего через этот же алмаз, к интенсивности излучения, прошедшего мимо алмаза и любой другой частицы породы, другого пучка излучения. Реализует этот способ устройство, Предлагаемый способ реализуется с помощью устройства, в состав которого входят: бункер для алмазосодержащей породы, транспортирующий механизм (транспортер), два источника рентгеновского излучения, два рентгеночувствительного детектора, блок обработки информации, механизм сброса и накопитель.A known method of separation of diamonds [patent RU No. 2470714, IPC B03B 13/00 (2006.01), priority 07/21/2011, publ. 12/27/2012, patent holder Limited Liability Company “Laboratory of X-ray Diagnostic Systems” (RU)], including transportation of diamond-containing rock in the form of a monolayer stream of individual particles, irradiation of the rock with X-ray radiation, registration of the distribution of radiation intensity passing through the section of the rock flow, determining the characteristics of diamonds and the separation of diamonds by the value of the characteristics. Rock is irradiated by two narrow monoenergetic beams of radiation in series, whose energies are not equal to each other. The distribution of the radiation intensity of each beam passing through the same section of the rock flow is recorded using two consecutive linear X-ray sensitive detectors. Each of the detectors detects radiation only from the corresponding radiation beam, and the maximum spectral sensitivity of each of their detectors is equal to the energy of the corresponding radiation beam. As a characteristic of diamond, we use the quotient of dividing the natural logarithm of the ratio of the intensity of radiation transmitted through the diamond to the intensity of radiation passing by diamond and any other rock particle, one beam of radiation, to the natural logarithm of the ratio of the intensity of radiation transmitted through the same diamond to intensity radiation passing by diamond and any other rock particle, another radiation beam. This device implements this method. The proposed method is implemented using a device, which includes: a hopper for diamond-bearing rocks, a transport mechanism (conveyor), two X-ray sources, two X-ray sensitive detectors, an information processing unit, a reset mechanism and a drive.

Данный способ обладает рядом недостатков, а именно:This method has several disadvantages, namely:

1. Значительное количество алмазов скрыты внутри породы. В результате вычисления используемой в данном способе характеристики участок породы, по которому она была вычислена, относится к одному из двух классов: алмаз или пустая порода. Способ не предназначен для выявления алмаза, скрытого внутри породы.1. A significant amount of diamonds are hidden inside the rock. As a result of calculating the characteristics used in this method, the portion of the rock from which it was calculated belongs to one of two classes: diamond or gangue. The method is not intended to detect diamond hidden inside the rock.

2. Необходимая точность вычисления используемой в способе характеристики требует высокой точности сопоставления измерений двух последовательно расположенных линейных детекторов. Такое сопоставление существенно затруднено невозможностью точного контроля скорости транспортирующего механизма и возможными смещениями частиц породы в процессе транспортировки от одного детектора к другому.2. The required accuracy in calculating the characteristics used in the method requires high accuracy in comparing the measurements of two linear detectors in series. Such a comparison is substantially hampered by the impossibility of precise control of the speed of the conveying mechanism and possible displacements of rock particles during transport from one detector to another.

3. Состав различных частиц пустой породы различается вследствие наличия в них различных примесей. Поэтому предложенная в данном способе характеристика имеет большую дисперсию на участках пустой породы из разных частиц, что не позволяет использовать ее для выявления алмазов, скрытых внутри породы.3. The composition of various waste rock particles varies due to the presence of various impurities in them. Therefore, the characteristic proposed in this method has a large dispersion in areas of gangue from different particles, which does not allow it to be used to identify diamonds hidden inside the rock.

Наиболее близкими к заявляемому техническому решению являются способ и устройство разделения навалочных материалов с помощью выдувающего устройства, снабженного выдувающими соплами, расположенными на участке падения, который находится после конвейерной ленты [патент RU №2344885, МПК В07С 5/34 (2006.01), приоритет 25.11.2004 г., опубл. 27.01.2009 г., патентообладатель КоммоДас ГмвХ (DE)]. Выдувающими соплами управляют компьютерные средства оценки в зависимости от сигналов детекторов излучения, проникающего через поток навалочного материала на конвейерной ленте, которое испускается источником рентгеновского излучения и обнаруживается детекторными средствами. Рентгеновское излучение, которое проходит через частицы навалочного материала, фильтруется для разделения по меньшей мере на два спектра с различными диапазонами энергии перед позиционно-чувствительным обнаружением этого излучения, которое интегрируется по диапазону энергий, с помощью по меньшей мере одного детекторного средства. Устройство содержит источник рентгеновского излучения, компьютерные средства оценки и детекторные средства, до по меньшей мере одного из детекторных средств установлены по меньшей мере два фильтрующих устройства, обеспечивающих прохождение рентгеновского излучения взаимно различных энергетических спектров, а в качестве детекторных средств использованы линейки детекторов, состоящие из множества отдельных элементов, расположенных поперек конвейерной ленты, при этом линейкой детекторов снабжен каждый фильтр. Линейка детекторов, соответствующая ширине конвейерной ленты, сформирована линейными фотодиодными матрицами, активная поверхность которых покрыта флуоресцентной бумагой. Фильтры представляют собой металлические фольги, через которые проходит рентгеновское излучение с взаимно различными уровнями энергии и расположены до детекторов под конвейерной лентой, а рентгеновская трубка, создающая тормозное излучение, расположена над конвейерной лентой. Устройство снабжено экранирующей коробкой, расположенной по существу над конвейерной лентой и окружающей последнюю и участок выдувания в качестве кожуха, покрывающего конвейерную ленту на участке до источника рентгеновского излучения, а в начале ленты наклонный лоток закрывает входной створ. Устройство включает более двух фильтров для использования более двух уровней энергии. Однако при наличии скрытых внутри куска породы алмазов не обеспечивается надежность выделения ценного компонента из потока сортируемого материала.Closest to the claimed technical solution are a method and a device for separating bulk materials using a blowing device equipped with blowing nozzles located on the drop site, which is located after the conveyor belt [patent RU No. 2344885, IPC V07C 5/34 (2006.01), priority 25.11. 2004, publ. January 27, 2009, patent holder CommModas GMVH (DE)]. The blowing nozzles are controlled by computer assessment tools depending on the signals of the radiation detectors penetrating the bulk material stream on the conveyor belt, which is emitted by the x-ray source and detected by the detection means. X-rays that pass through particles of bulk material are filtered to separate into at least two spectra with different energy ranges before position-sensitive detection of this radiation, which is integrated over the energy range, using at least one detector means. The device comprises an x-ray source, computer-based evaluation means and detector means, at least two filtering devices are installed to at least one of the detector means, which ensure the passage of x-ray radiation from mutually different energy spectra, and detector lines consisting of a plurality of detectors are used individual elements located across the conveyor belt, with each filter equipped with a line of detectors. The line of detectors corresponding to the width of the conveyor belt is formed by linear photodiode arrays, the active surface of which is covered with fluorescent paper. Filters are metal foils through which X-ray radiation with mutually different energy levels passes and are located up to the detectors under the conveyor belt, and the X-ray tube generating the bremsstrahlung is located above the conveyor belt. The device is equipped with a shielding box, located essentially above the conveyor belt and surrounding the latter and the blowing section as a casing covering the conveyor belt in the section to the x-ray source, and at the beginning of the belt an inclined tray closes the inlet. The device includes more than two filters to use more than two energy levels. However, if there are diamonds hidden inside a piece of rock, the reliability of isolating a valuable component from the stream of sorted material is not ensured.

Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение точности определения алмаза, скрытого внутри породы, что повышает эффективность процесса сепарации.The technical result of the claimed invention is to increase the accuracy of determining the diamond hidden inside the rock, which increases the efficiency of the separation process.

Указанный технический результат в отношении способа, включающего транспортировку породы в виде потока отдельных частиц, облучение породы рентгеновским излучением с широким энергетическим спектром, регистрацию распределения интенсивности излучения, прошедшего через участок потока породы, на разных энергиях, определение наличия в отдельных частицах породы алмаза и отделение таких частиц, достигается тем, что наличие алмаза определяют по характерным отклонениям двумерного распределения оптической плотности частицы породы от построенной индивидуальной модели плотности однокомпонентного вещества.The specified technical result in relation to the method, comprising transporting the rock in the form of a stream of individual particles, irradiating the rock with X-rays with a wide energy spectrum, registering the distribution of the intensity of radiation passing through the section of the rock flow at different energies, determining the presence of diamond in individual particles of the rock and separating such particles, is achieved by the fact that the presence of diamond is determined by the characteristic deviations of the two-dimensional distribution of the optical density of the rock particles from the structure Noah individual model-density single-component substances.

В отношении устройства достижение указанного технического результата обусловлено тем, что в устройстве, включающем транспортирующий механизм, источник рентгеновского излучения, детекторные средства на основе линейных рентгеночувствительных детекторов, фильтрующее средство, компьютерные средства оценки и исполнительный механизм сброса, фильтрующее средство расположено между детекторными средствами, при этом вертикальные оси источника рентгеновского излучения, фильтра и детекторных средств совмещены. Применяют один линейный рентгеночувствительный детектор с возможностью регистрации высокой энергии, другой - с возможностью регистрации низкой энергии.With regard to the device, the achievement of the indicated technical result is due to the fact that in the device including the transporting mechanism, the X-ray source, detection means based on linear X-ray detectors, filtering means, computer evaluation means and an actuating reset mechanism, the filtering means is located between the detection means, the vertical axis of the x-ray source, filter and detector means are combined. One linear X-ray detector with the ability to register high energy is used, the other with the possibility of detecting low energy.

Данная совокупность признаков как способа, так и устройства не выявлена из патентной документации и научно-технической информации, что позволяет сделать вывод о новизне данных технических решений.This set of features of both the method and the device is not identified from the patent documentation and scientific and technical information, which allows us to conclude that the novelty of these technical solutions.

Предполагаемое изобретение иллюстрируется графическими материалами. На фиг. 1 представлена последовательность операций, входящих в заявляемый способ. На фиг. 2 - схема устройства для реализации способа.The alleged invention is illustrated in graphic materials. In FIG. 1 presents a sequence of operations included in the inventive method. In FIG. 2 is a diagram of a device for implementing the method.

Способ с использованием указанного устройства реализуется следующим образом.A method using the specified device is implemented as follows.

Из последовательно полученных в разные моменты времени одномерных кортежей измерений формируется двухканальное двумерное изображение, каналы которого соответствуют низкой и высокой энергии излучения. На изображении пороговой бинаризацией выделяются отдельные объекты, которые далее независимо анализируются. В предположении, что объект состоит из однокомпонентного вещества с включениями другого вещества, для главного вещества объекта методом робастной регрессии строится полиномиальная модель двумерной оптической плотности. Построенная модель сравнивается с исходным двумерным распределением оптической плотности, и если отклонения от модели характерны для наличия в исходном веществе включений алмазов, данный объект помечается как извлекаемый.From one-dimensional tuples of measurements successively obtained at different times, a two-channel two-dimensional image is formed, the channels of which correspond to low and high radiation energy. Separate objects are distinguished by threshold binarization in the image, which are further independently analyzed. Under the assumption that the object consists of a one-component substance with inclusions of another substance, a polynomial model of two-dimensional optical density is constructed for the main substance of the object by robust regression. The constructed model is compared with the initial two-dimensional distribution of optical density, and if deviations from the model are characteristic of the presence of inclusions of diamonds in the starting material, this object is marked as recoverable.

Предлагаемый способ реализуется с помощью устройства, в состав которого входят: бункер 1 для алмазосодержащей породы, транспортирующий механизм 2, расположенный над транспортирующим механизмом источник рентгеновского излучения 3, два линейных рентгеночувствительных детектора 4, 6, разделенных фильтром 5 и соединенных с блоком обработки информации 7, выход которого соединен с механизмом сброса 8, а также накопитель 9. Позиционным номером 10 обозначен отделяемый объект (частица породы с находящимся внутри нее алмазом).The proposed method is implemented using a device, which includes: a hopper 1 for diamond-bearing rocks, a transport mechanism 2, an X-ray source 3 located above the transport mechanism, two linear X-ray detectors 4, 6, separated by a filter 5 and connected to the information processing unit 7, the output of which is connected to the dumping mechanism 8, as well as the drive 9. Position number 10 denotes a detachable object (a particle of rock with a diamond inside it).

Устройство работает следующим образом. Из бункера 1 транспортирующим механизмом 2 алмазосодержащая порода последовательно подается в зону облучения. Участок породы на всю ширину ленты облучается источником рентгеновского излучения 3 с широким энергетическим спектром. Распределение интенсивности прошедшего через частицы излучения регистрируется на разных энергиях с помощью двух линейных рентгеночувствительных детекторов 4 и 6, разделенных фильтром 5 и расположенных в одной плоскости с источником. Вертикальные оси источника рентгеновского излучения, фильтра и детекторных средств совмещены. Измерения с детекторов поступают в блок обработки информации 7, который определяет наличие в частицах породы включений алмазов и передает управляющий сигнал механизму сброса 8. Таким образом, объекты 10 с включениями алмазов направляются механизмом сброса в накопитель 9.The device operates as follows. From the hopper 1 by the transporting mechanism 2, the diamond-containing rock is sequentially supplied to the irradiation zone. A section of rock over the entire width of the tape is irradiated with an X-ray source 3 with a wide energy spectrum. The intensity distribution of the radiation transmitted through the particles is recorded at different energies using two linear X-ray sensitive detectors 4 and 6, separated by a filter 5 and located in the same plane with the source. The vertical axis of the x-ray source, filter and detector means are combined. Measurements from the detectors are sent to the information processing unit 7, which determines the presence of inclusions of diamonds in the rock particles and transmits a control signal to the reset mechanism 8. Thus, objects 10 with inclusions of diamonds are sent to the dump 9

Реализация изобретения позволит увеличить эффективность сепарации, повышая извлечение алмазов за счет достоверного определения наличия в частицах породы нераскрытых алмазов.The implementation of the invention will increase the separation efficiency, increasing the extraction of diamonds due to the reliable determination of the presence of undisclosed diamonds in the rock particles.

Claims (2)

1. Устройство для сепарации алмазов, включающее транспортирующий механизм, источник рентгеновского излучения, детекторные средства на основе линейных рентгеночувствительных детекторов, фильтрующее средство, компьютерные средства оценки и исполнительный механизм сброса, отличающееся тем, что фильтрующее средство расположено между детекторными средствами, при этом вертикальные оси источника рентгеновского излучения, фильтра и детекторных средств совмещены.1. A device for the separation of diamonds, including a transporting mechanism, an X-ray source, detection means based on linear X-ray detectors, filtering means, computer evaluation means and an actuating reset mechanism, characterized in that the filtering means is located between the detection means, while the vertical axis of the source X-ray radiation, filter and detector means are combined. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в качестве линейных рентгеночувствительных детекторов применяют один с возможностью регистрации высокой энергии, другой с возможностью регистрации низкой энергии.2. The device according to claim 1, characterized in that as linear X-ray detectors, one is used with the possibility of detecting high energy, the other with the possibility of detecting low energy.

Images