Введение к работе
Актуальность темы. Б настоящее время практически на всех месторождениях минерального сиръя необходимо обогащение добиваемых продуктов. При разработке месторождений полезных ископаемых одновременно с проблемами расширения сырьевой Сазы и повышения экономической эффективности добычи сырья возникают не менее важные аспекты создания экологически чистій технологий добычи и обогащения. При создании новых технологи:: б последние десятилетия в гор-юобогатительно" промышленности стали развиваться методы обогащения с использованием радиометрии, которые основаны на отличиях результатов взаимодействия минералов и пород с различными физическими излучениями и полями. Сепараторы, в которых для формирования призкакоз разделения минералов используются радиометрически? методы (в дальнейшем радиометрические сепараторы) не изменяют физико-химические характеристики обрабатываемой руды, что позволяет создавать экологически чистые технологические' процессы обогащения.
Наибольшее развитие и промышленное использование в настоящее время получили сепараторы для обогащения алмазосодержащих руд, з которых для формирования признаков разделения минералов используется рентгеколюмннесиенция (в дальнейшем рентгеколкмн-несцентные сепараторы). На обогатительных фабриках адаазодобн-Eamefi промышленности сонданы технологические схемы, Е которых отечественные рентгенолктагаесцентпые оепапаторы иогазгьзуктся на всех стадиях обогащения.
Основные проблеми, решаемые при создании рентгенолюминес-центных сепараторов, заключится е увеличении извлечения из добываемой руды полезного минерала и повышении качества получаемого концентрата, что достигается выбором эффективных признаков разделения минералов и созданием оптико-электронных систем формирования этих признаков.
Цель и задачи саботы. Целью работы является разработка теоретических основ построения и создание методических основ расчёта и анализа оптико-электронных систем, используемых для люминесцентного анализа и формирования признаков разделения минералов при обогащении руд.
Указанная цель достигается решением следующих задач.
I. Разработка математической модели и её анализ для полу-, чекия характеристик сигналов, создаваемых на выходе фотоприём-
ного блока опткг.о-электрзпной системы наблмдеькя люминесценции образцов.
-
Разработка методов ч технических средств для измерения спектральных и кинетических характеристик люминесценции образцов прч исследованиях.
-
Разработка методов количественной оценки эффективности признаков разделения минералов на основе статистических сзойсті^ признаков классов и с учётом погрешностей измерения значений признаков.
-
Разработка алгоритмов оптимальных процедур измерения характеристик люминесценция с учётом особенностей статистических характеристик сигналов на виходе фотоприёмника.
0. Разработка методоз расчёта и анализ погрешности измере
ний характеристик люминесценции образцов при различных режимах
возбуждения, наблюдения люминесценции и алгоритмов обработки
сигналов.
-
Создание математической модели процесса формирования сигналов от движущихся лнетнесцкгуга;кх минералов и анализ влияния на качество разделения продуктов обогащения пространственных я временных характеристик систем возбуждения и регистрации свечения образцов в ламинесцектккх сепараторах.
-
Разработка методов выбора и расчёта технических характеристик При Проектирований ОПТИКО-ЭЛсКТрОЧНКХ СИСТёМ (ОХ) ЛІ0-
микесцеитных сепараторов.
Методы исследовании. При решении поставленных задач использовались основные лелолчєния теории статистических решении, теории статистической оценки параметров сигналов при наличии помех, метода имитационного моделирования ка ЭВМ сигналов, процессов и процедур их обработки к принятия решений, экспериментальное исследования на действующих установках.
Научная новизна работы. Основные научные результаты выра-Клзотся в следующем.
1. Разработана обобщенная статистическая модель, списываю
щая распределение мгновенных значеній сигналов на выходе цепи
нагрузки СЭ7 пра заданных входных воздействиях и параметрах сис
темы. Показано, что лредлозенкгя модель хорошо аштрокстирует
распределение сигналов как дри слабых, так и интенсивных засЕет-
кйх фотокатода. Установлено, что при больших засветках применима
гауссова модель распределения сигналов. Получены расчётные осот-
но-донп.ч для определения пирометров разработанной модели и условий' гм^о/ота к ГсГ/ессвоуі модели исходя из интенсивности потока одно-яле стройных гі.тіу.'іьеол нг входе цепи нагрузки и ее динамических свойств.
2. ?аз;;г,бо'панп математическая модель процесса распознавания "n"u:v8.roc iro их люминесцентному излучению, лктачаїацсго два процедуры: обнаружение дкглинесцируктдих образцов к их классифпкацпл. Показано, чте эти процедуры имеьт различные разделяшие функция не однаково влняхчіие на г.ффетстивность обогащения руды.
и. Рззрабоvav.e, исходя из критерия максимума отношения прав-дсподобнг, оптимальная процедура измерения параметров кчнетичео-к:о: характеристик д:сминесцєнипи ооразцев на основе статистической моделі: сигналоя па выходе '">а7 в виде неоднородного пуассочов-ск.ого петска одноэлектронных тлпулъсов с флуктупругеаими аглтлиту-д'".ін. Прсзсцеч анализ процедур:.: измерений и установлено, что изморенные значения постоянных все: єні: ліхинєецекцпи списываются нормальным законом распределения.
Получены в рамках данной модели соотношения для расчета погрешности измерений.
-
Разработаны к реалнзоданы алгоритмы измерение пшетпческих и спектральных характеристик люминесценции образцов минералоз, обеспечивающие разделение наблюдаемого свечения ча структурные "лементи. Разработан:.! методы расчёта параметров измерительных систем и получаемых в них статистических характеристик измеряемых значенні:.
-
Обобщены способы формирования и предложены принципы выноса признаков разделения минералов пепел.-зуомых в люминесцентных сепараторах, оОеслечнвэвдне эффективное разделонке продуктов и управление процессом обогащения. Разработаны методы расчёта
и выбора параметров 0?С люминесцентных сепараторов для нолуче-ния необходимых признаков разделения минералов я требуемого качества сепарации.
S. Разработан и реализован оригинальны;*, высокоэффективный спссоб разделения минералов пегматитовых руд на основе различий з спектрально-кинетических характеристиках люминесценции.
Практическая ценность.
I. Разработаны математические модели процессов формирования олтико-электронннмч системами признаков разделения минералов по 7Х люминесценции, на основе которых получены инженерные методы
- б -
анализа, расчёта в проектирования ОЭС формирования признаков разделения минералов и измерения гас характеристик люминесценция.
2.'Разработана и внедрена в серийной модели сепаратора ІС--0Д-50 для обогащения алмазосодержащих руд ОХ формирования признаков разделения минералов и принятая решения, экономическая эф-фективность от использования которой превышает 100 тыс.руб. в год
-
Разработаны ОЭС формирования признаков разделения минералов и принятия решения опытных образцов сепараторов ЛС-20-05, ЛС-ОД-50-02 для обогащения алмазосодержащих руд с микролроцзеоор-ной системой обработки сигналов и управления, серийный выпуск которых запланирован.
-
Разработана и внедрена в сепараторе ДС-0Д-50 оригинальная ОЭС формирования признаков разделения минералов и принятия решения для обогащения пегматитовых руд, экономический эффект которой составит более 200 тыс.рублей в год.
-
Разработан и внедрен в НПО "Буревестник", институте "Якут-кипроалмаз" в составе лабораторной установки измеритель постоянных времени послесвечения люминесценции.
-
Разработана и внедрена в НПО "Буревестник, Всесоюзном институте минерального сырья лабораторная установка для комплексных спектрально-кинетических исследований рентгено-лшинесценции минералов.
-
Основные теоретические и практические результаты работы используются в курсах лекций по оптико-электронным приборам, читаемых б ЛИШО, в которые включены математические модели процессов формирования сигналов, принципы построения, методы выбора и расчёта технических характеристик 0SC для люмінесцентного анализа образцов.
Основные зааииаемке положения.
I. Обобщенная статистическая модель сигналов на выходе цепи нагрузки фотоприёмника для большого диапазона входных воздействий и параметров системы.
2: Математические модели ОЗС для рентгенолюминесцентного анализа образцов и основанные на них методы расчёта и проектирования приборов.
3. Метод количественной.сценки эффективности признаков разде
ления . учитывавший погрешности их измерения, основанный на исполу
S СЕЯ НЕЙ ЕЯрИЯЦЕОННОГО рЕССТОЯНИЯ КОЛМОГОРОВЕ .
4, Способ измерения постоянной времени послесвечения люминес-
- 7 -цєнции использующий корреляционный метод и его техническая реализация.
-
Способ измерений и алгоритм разложения спектров рентгено-люминесценцйи минералов на структурные элементы по методу Ален-цева-Фока на основе различий в кинетике люминесценции полос.
-
Способ формирования признаков и алгоритм работы классификатора рентгенолюминесцентного сепаратора для обогащения пегматитових руд.
Апсобацкя работы. Основные результаты диссертационной работы обсуэдалксь на Всесоюзном научно-техническом совещании "Обо- . гащеняе алмазов" (г.Мирный, 1983 г.), Всесоюзной конференции "Электронные методы обогащения минерального сырья" (г.Москва, 1985 г.), Всесовзй-,\т научно-техническом совещании "Основные проблемы и пути совершенствования технологии обогащения природных аллазов на основе использования их физических свойств" (г.Мирный, 1987 г.), межвузовской научно-технической конференции "Методы и средства повышения эффективности производства" (г.Ленинград, 1987 г.) и Международной научно-технической конференция "Оятика--89" (г.Варна, ВНР, 1989 г.).
Структура диссертации и её объём. Диссертация состоит из введения, шести глав и заключения. Библиография включает ' * наименования. Работа изложена на 2.Q7 страницах машинописного текста и содержит / $ і рисунков.
