Введение к работе
Актуальность работы
Рештенолюминесцентная (РЛ) сепарация является наиболее распространенным методом извлечения алмазов в отечественной технологии обогащения алмазосодержащего сырья Однако, несмотря на то, что за время существования РЛ-метода накоплен большой опыт его практического использования, теоретические основы и закономерности проектирования отдельных модулей и РЛ-сепараторов в целом до настоящего времени разработаны недостаточно, что является причиной методических ошибок при проектировании и заведомого снижения технико-эксплуатационных характеристик обогатительного оборудования
Особое место в структуре сепаратора занимает оптико-электронный модуль (ОЭМ), который решает задачи регистрации и пространственной локализации алмазов в потоке руды
Основными требованиями к ОЭМ являются высокая чувствительность и селективность (избирательность) работы в сложных условиях эксплуатации обогатительного оборудования Однако вследствие большого числа факторов работы ОЭМ, влияющих на процесс регистрации, поиск рационального конструктивного решения является сложной задачей При сегодняшнем уровне развития технической реализации РЛ-сепараторов избежать ошибок при проектировании ОЭМ, устранить или уменьшить влияние недостатков существующих конструкций возможно только при научно обоснованном подходе к изучению основных закономерностей построения ОЭМ
Работы по развитию теории проектирования ОЭМ являются основополагающими для модернизации обогатительного оборудования и создания улучшенных его моделей, а значит, способствуют повышению экономической эффективности алмазодобывающей отрасли и поэтому имеют важнейшее значение
Цель работы
Целью работы являлось исследование особенностей построения и работы ОЭМ РЛ-сепараторов алмазосодержащего сырья, обеспечивающих обнаружение алмазов в потоке руды с выделением пространственно локализованных зон регистрации свечения
Задачи исследования
Аналитический обзор и сравнительный анализ существующих оптико-электронных систем регистрации (СР) алмазов в потоке руды.
Исследование информативных признаков рентгенолюминесценции алмазов и сопутствующих минералов, а также влияния особенностей движения и облучения потока руды на регистрацию алмазов
3 Создание модели, описывающей распределение чувствительности ОЭМ в зоне регистрации люминесцирующих объектов 4.Разработка обобщенной схемы построения ОЭМ
Создание методики габаритно-энергетического расчета оптической системы (ОС) ОЭМ
Формирование требований к инженерному расчету параметров и характеристик ОС ОЭМ
Разработка и реализация макетов и типовых образцов ОЭМ и экспериментальное исследование их работы
Анализ основных факторов работы ОЭМ_ оказывающих влияние на регистрацию
Методы исследования
В работе применялись аналитические и численные методы геометрической оптики, элементы теории оптимальной фильтрации полезных сигналов от помех в линейных оптико-электронных системах, элементы Фурье-анализа; компьютерные методы моделирования поля чувствительности, рентгенооптической схемы (РОС) и расчета параметров ОС, анализ и синтез оптических и электронных схем ОЭМ; методы экспериментальных исследований эффективности - чувствительности и селективности - работы ОЭМ
Научная новизна диссертации
математическая модель поля чувствительности ОЭМ, учитывающая геометрию РОС РЛ-сепаратора и оптическую передаточную функцию ОС ОЭМ,
обобщенная схема построения ОЭМ, учитывающая тип обогатительного процесса и используемый алгоритм селекции,
методика определения основных (габаритно-энергетических) параметров ОС ОЭМ для условий «мокрого» и «сухого» обогащения и с учетом фонового сигнала люминесценции воздуха,
расчетно-экспериментальный метод определения амплитуды сигнала люминесценции воздуха, находящегося в поле зрения ОЭМ, на основании компьютерного моделирования РОС;
стенд для исследований характеристик ОЭМ, а также амплитудно-кинетических характеристик рентгенолюминесценции минералов
Основные результаты, выносимые на зашиту
Математическая модель поля чувствительности ОЭМ, учитывающая геометрические параметры РОС РЛ-сепаратора и оптическую передаточную функцию ОС ОЭМ
Методика габаритно-энергетического расчета ОС ОЭМ для случаев
«мокрого» и «сухого» обогащения и с учетом фонового сигнала люминесценции воздуха
Структура типовой конструкции фотометрического канала (ФК) ОЭМ.
Результаты сравнительных экспериментальных исследований чувствительности и степени пространственной локализации люминесцирующих объектов макетов и образцов ОЭМ
Практические результаты работы
Схема построения ОС ОЭМ, оптимальная с точьи зрения обеспечения требуемой чувствительности и пространственной локализации алмазов в потоке руды, и методика ее габаритно-энергетического расчета, учитывающая геометрию РОС и разброс траекторий движения руды
Макет двухкомпоненгной ОС четырехканального ОЭМ для сепаратора головного обогащения ЛС-20-07
Опытный образец восьмиканального ОЭМ для сепаратора окончательной доводки ЛС-ОД-4-04Н на основе канального фотоэлектронного умножителя (КФЭУ)
Стенд для исследований ОЭМ и амплитудно-кинетических характеристик рентгенолюминесценции минералов
Реализация результатов работы подтверждена 4-мя актами использования результатов моделирования, оптимизации и практических исследований по тематике диссертации на научно-производственном предприятии «Буревестник», ОАО (Санкт-Петербург) и на кафедре оптико-электронных приборов и систем Санкт-Петербургского государственного университета информационных технологий, механики и оптики
Апробация работы
Основные результаты работы представлялись на следующих конференциях, в том числе 2-х международных, и семинаре конференции «Прикладная оптика» (Санкт-Пегербург, 2004 г), XXXIV научной и учебно-методической конференции СПбГУ ИТМО (Санкт-Петербург, 2005 г), IV конференции молодых ученых и специалистов «Оптика-2005» (Санкт-Петербург, 2005 г.), XXXV научной и учебно-методической конференции СПбГУ ИТМО (Санкт-Петербург, 2006 г), III межвузовской конференции молодых ученых (Санкт-Петербург, 2006 г), конференции «Прикладная оптика» (Санкт-Петербург, 2006 г), XXXVI научной и учебно-методической конференции СПбГУ ИТМО (Санкт-Петербург, 2007 г), IV межвузовской конференции молодых ученых (Санкт-Петербург, 2007 г), Итоговом семинаре по физике и астрономии по
результатам конкурса грантов для молодых ученых Санкт-Петербурга (Санкт-Петербург, 2007 г.)
Публикации
По теме диссертации опубликовано 14 печатных работ, в том числе по перечню ВАК - 2
Структура и объем работы
