用于x射线发光分离矿物的方法及进行所述方法的x射线发光拣选器的制造方法

用于x射线发光分离矿物的方法及进行所述方法的x射线发光拣选器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及矿物加工领域，更具体涉及将包含矿物的碎石矿材料的分离为待浓缩 的产品和尾矿产品，所述矿物在激发辐射的作用下发光。本发明可用于所有的选矿阶段的 X射线发光拣选器和用于产品检验装置，如含钻石的原材料的检测。
【背景技术】
[0002] 存在一些用于将各种矿物的散装混合物分离为浓缩的和尾矿的产品的现有技术 的方法，所述方法基于分析矿物在电磁辐射的作用下产生的发光配准信号。
[0003] 例如，已知用于从钻石与其他矿物的混合物和从钻石混合物中通过其类别拣选 钻石的方法，特别是基于分析矿物配准的热发光辐射的光谱特性分离为类型I或II【GB 1379923，B07C 5/342，1975.08.01;GB 1384813，B07C 5/34，1975.02.26】。在此方法中，传 送的矿物混合物首先通过来自γ (Co6tl同位素）、X-射线或紫外辐射源的激发辐射来辐照， 并且在矿物质产生的发光结束之后，在下一个传输部分，将混合物加热，其导致了矿物的热 发光，通过光栅光谱设备装置，将所述热发光配准和分析。基于配准的光谱特征的差别，拣 选钻石。
[0004] 此方法的特征在于矿物质分离具有足够高的选择性。
[0005] 但是，由于其需要相当多的时间（多达几百毫秒）配准并分析特征，其具有相对低 的产量。因此，其在矿物加工厂的条件下的使用严重受限。此外，为了使用此方法，优选使 用放射性辐射源（C〇 6°同位素）和具有足够高的分辨率的分光仪。
[0006] 已知基于用于矿物发光的积分信号的配准的光谱范围的选择用于X射线发光分 离矿物的方法，其在分离尾矿产品的矿物发光的最小光谱密度区域中进行【RU 2334557， C2, B03B 13/06,B07C 5/342,2008. 09. 27】。
[0007] 此方法具有足够高的矿物分离选择性。
[0008] 但是，由于在所述矿物发光的光谱过滤中，待浓缩的矿物（钻石）辐射的配准强度 将降低一半，其对于在具有高（100吨/小时）和中等（10吨/小时）的生产能力的拣选器 中使用，特别是用于提取发光较弱的钻石时，其敏感性不够高。
[0009] 也已知，在电磁辐射的作用下分析钻石和相关矿物质之间产生的它们发光的配准 信号，基于使用X射线和光辐射的吸收参数中的差别用于分离各种矿物的散装混合物的方 法。
[0010] 例如，已知矿物的分离方法由下述组成，通过单层流的矿物的输送，通过激发矿物 发光的贯穿辐射的矿物质的辐照，在穿透辐射侧和相反侧的发光强度的配准，矿物质穿透 性程度的确定和通过其贯穿辐射的透明程度的有用矿物的分离【RU 2303495, C2, B 07 C 5/342,2007.07. 27】。至于激发X射线辐射的矿物的透明程度，可以通过在贯穿辐射流束 的一侧和在相反侧上配准的发光强度的对数的区别确定，或通过这些强度的比例的对数确 定。
[0011] 通过所述的矿物质分离方法，有可能检测所有类型的钻石。
[0012] 但是，由于方法的分离参数不考虑矿物质的光学性能并取决于矿物质的线性尺寸 (厚度），所述矿物的线性尺寸的明显变化不仅因为在被分离的材料的颗粒尺寸类别中的 扩散，还因为不规则形状的矿物制品的位置相对于在配准的时刻激发的辐射的作用方向上 的差别。此外，由于在发光信号处理单元中使用的对数放大器，其对于接近天然噪音水平的 弱信号具有高放大系数，导致明显错误，所述方法并不能实现发光较弱的钻石的可靠识别， 尤其是在具有较强发光的相关矿物的发光信号中的识别。
[0013] 在一定时期内配准的实际矿物发光信号具有动力学特性并能被看作是两种组分 的叠加（重叠）。通常，所述信号可以包含短期或快速的发光组分（"FC"），所述组分在开 始曝露于激发辐射时几乎同时产生（在几个微秒的间隙中），并且在其终止之后立即消失， 和长期的或慢的发光组分（"SC"），所述组分的强度在曝露于激光辐射时连续增加并在其 结束（发光余辉阶段）之后相对缓慢地降低（从几百微秒至毫秒单位）。
[0014] 已知矿物分离的方法，其包括待分离材料的单层流的形式的矿物传输，此材料通 过贯穿辐射的辐照，短期和长期的矿物发光组分在叠加辐射区域相对于贯穿辐射的入射 流束呈钝角或直角的配准，和仅长期发光组分的强度的配准，以及空气发光强度的配准，空 气发光强度在超过待分离的材料的流的宽度上配准，和根据与配准的矿物发光强度的特 定的临界值的对比结果的可用矿物的分离，所述临界值与空气发光信号的强度成比例【RU 2310523, C2, B 07 C 5/342, 2007. 11. 20】。
[0015] 由于可能使用不仅钻石和相关矿物之间X射线和光学辐射的吸收的差别，还使用 在激发辐射的存在和缺失下配准的矿物发光信号的动力学特性作为矿物分离参数，所述方 法使得有可能增强分离的选择性。
[0016] 但是，由于没有足够的敏感性，所述方法没有提供较弱发光钻石信号的可靠识别， 特别是在很多具有密集发光的相关矿物之间的发光信号中的识别。
[0017] 最接近发明的X射线发光的矿物分离方法的等同方法包括待分离材料的流的传 输，此材料通过一系列激发X-射线辐射脉冲在材料运动轨迹的特定部分内的辐射，在每 个序列期间在被辐照的材料活动轨迹部分内矿物发光信号强度的配准，每个用于确定分离 参数的配准信号的动力学组分根据特定条件的实时处理，获得的参数和特定临界值的对 比，和根据对比结果从传输的材料流分离待浓缩的矿物【RU 2437725, Cl，B 07 C 5/00， 2011. 12. 27】。在处理配准信号时，首先确定在激发脉冲结束后在特定时期内的发光信号强 度值，将所获的值与为其特定的临界值对比，并且，在超过临界值的情况下，进行信号处理 从而确定所选的分离参数的值，处理的结果与分离标准的特定临界值对比，并且如果对比 的结果符合特定标准，将待浓缩的矿物从正被分离的材料中提取；在激发脉冲结束之后在 特定的时期内获得的发光信号强度值小于其临界值的情况下，确定在激发辐射脉冲中产生 的发光信号强度值，之后将其与为其特定的临界值对比，并且在超过临界值的情况下，将待 浓缩的矿物从正被分离的材料中提取。
[0018] 所述的矿物分离方法，由于其使用在矿物材料曝露至激发辐射时和之后（在发光 之后的阶段）的配准发光信号的动力学特性之间的各种关系作为分离标准参数，为所有类 型的待浓缩的发光矿物从正被分离的材料流中提供了足够高的选择性提取。
[0019] 但是，对于较弱发光材料的复原，缓慢组分的发光强度低于临界值，例如，对于所 谓的类型II钻石，具有的选择性不够高。这是由于矿物发光信号的快速组分的配准的敏 感性不足，因为通过空气、各种蒸汽、石头粒和相关联的矿物产生的光信号的高强度的波动 (从I. 5V至10V)，其与有用的矿物在辐射中的发光信号共同配准。
[0020] 还已知X射线发光拣选器，其中可以使用来自上述矿物分离方法的一种或另一种 方法。
[0021] 例如，已知的X射线发光拣选器包括用于传输正被分离的材料的装置，接收照 片的装置，其相对于正被分离的材料的运动轨迹安装在贯穿辐射源的相对侧，矿物发光 信号处理单元，空气发光信号振幅配准和储藏单元和驱动器【RU 2310523, C2, B07C 5/342, 2007. 11. 20】。安装贯穿辐射源从而辐射区域的宽度应超过正被分离的材料的流的 宽度。接收照片的装置连接至矿物发光信号处理单元的第一输入电路并连接至空气发光 信号处理和储存单元的输入电路，其输出电路与矿物发光信号处理单元的第二输入电路连 接。矿物发光信号处理单元的输出电路连接至驱动器。
[0022] 由于在贯穿辐射源（相对于贯穿辐射的入射流束呈钝角或直角）的相反侧的照片 接收装置的位置使得有可能使用钻石和相关矿物之间的X射线和光学辐射吸收的差别，从 而减少相关矿物的发光在正被配准的发光强度中的组成，拣选器使得分离的选择性加强。
[0023] 但是，所述拣选器对于较弱发光钻石的信号的可靠鉴定具有不够充分的敏感性， 特别是在很多具有较强发光的相关联的矿物的发光信号中的鉴定。这是由于事实上通过照 片接收装置的待配准的空气发光信号由于增加的发光体积具有足够高的强度，其导致了作 为鉴 定标准的分离临界值的增加。
[0024] 已知的X射线发光拣选器包括用于传输正被分离的材料的装置，X射线辐射源，两 个照片接收装置，其中之一位于相对于被承载的材料的辐射表面与X射线辐射源的同侧， 并且另一个位于相对于正被分离的材料的运动轨迹的相反侧，数字发光信号处理单元，驱 动器和尾矿接收器和浓缩的产品【RU 2303495, C2, B 07 C 5/342, 2007. 07. 27】。数字发光 信号处理单元具有的功能用于对来自两个照片接收单元的信号对数放大，其差分（差别） 放大将被确定为分离标准，获得的标准值与特定临界值的对比，并产生向驱动器发出的命 令。
[0025] 在所述拣选器中，可以检测所有类型的钻石。
[0026] 但是，由于被确定的分离标准取决于矿物尺寸（厚度），所述尺寸的明显变化是不 仅因为在正被分离的材料的颗粒尺寸范围内扩散，还由于不规则形状的矿物的在配准时主 要X射线辐射的方向的位置的差别，所述拣选器的选择性不够高。此外，此类拣选器并没有 提供较弱发光钻石信号的可靠识别，尤其是在具有较强发光的几个相关矿物之间的发光强 度中的识别，因为信号处理单元的对数放大器对于接近天然噪音水平的较弱发光信号的非 常高的放大系数，导致明显错误。
[0027] 已知X射线发光拣选器，我们将其作为原型，其包含正被分离的材料的传输装置， 位于被分离的材料的表面上的脉冲激发X射线辐射源，有可能其在材料自由降落轨迹的部 分中辐照，该轨迹接近材料从传输装置下落的位置，用于发光配准的照片接收装置，所述装 置相对于被承载的材料的辐射表面位于与脉冲的激发X射线辐射源同一侧上，有可能在其 自由下落轨迹的部分处承载的材料的发光配准区域的组合与辐射区域重叠，电子单元，所 述单元用于设置发光信号强度的临界值和分离参数（标准）的临界值，同步单元，数字发 光信号处理单元，所述处理单元具有的功能用于确定分离参数，将获得的参数值和相应的 特定临界值对比，和产生向驱动器发出的命令，驱动器和用于浓缩和尾矿产品的接受槽【RU 2437725, C2, B 07 C 5/00, 2011. 12. 27】。照片接收装置能同时将正在配准的信号同时以各 放大参数放大。作为分离参数（有用的矿物识别标准），数字发光信号处理单元能确定所述 发光信号的值，特征为标准化自相关函数，快和慢的信号组分与其慢组分强度之比，以及激 发脉冲结束之后发光衰减时间常数值，以及快速发光信号组分的强度值。
[0028] 所述拣选器，由于其使用在矿物材料曝露至激发辐射时和之后（在发光之后的阶 段）配准的发光信号的动力学特征的各种比例作为分离参数，提供了所有类型的待浓缩的 矿物从正被分离的材料流中的提取，其具有足够高的选择性。
[0029] 但是，在具有低水平发光的矿物的提取的情况下，其慢成分的发光强度低于临界 值，例如，对于类型II钻石，选择性不够高。这是由于事实上照片接收装置配准了在X射线 脉冲辐射作用中产生的发光总强度信号。此信号包括矿物发光快组分的强度和空气发光、 各种蒸汽、岩石颗粒和相关矿物的强度。此光信号的强度具有较高的波动（从1.5V至10V)， 其确定了发光信号快组分的强度的相对高的临界值。

【发明内容】

[0030] 此发明非常重要的目的在于，由于相对于矿物发光的快组分的配准的敏感性的增 强，将待浓缩的矿物从被分离的材料中更好的选择提取。本发明的另一个目的在于提供待 浓缩的矿物根据类型的同时提取和分离。例如，此概念允许在任意选矿阶段，将钻石拣选为 类型I的钻石和类型II的钻石，特别是，在首次浓缩阶段，具有高的拣选器生产能力（高至 100t/h)〇
[0031] 在本发明中，提供了 X射线发光分离矿物的方法，包括以下步骤：
[0032] a)待分离的材料流的传输；
[0033] b)在材料的自由下落轨迹的特定部分中通过激发X射线辐射的一系列脉冲辐照 此材料的并在其传输部分向上至与矿物发光信号强度配准部分的边界的部分中通过激发X 射线额外辐照；
[0034] c)在每个序列阶段在材料运动轨迹的辐照部分中，同时在材料流的辐照侧和相对 侦牝矿物发光信号强度在每个序列阶段中的配准，同时将材料流的相对侧上的矿物发光在 材料的最大发光强度的光谱范围内配准，所述材料仅在材料自由下落轨迹的辐照部分中浓 缩；
[0035] d)所述配准的发光信号是实时处理的，从而当材料流的辐照侧上配准的发光信号 的慢组分的强度值超过为其特定的临界值的情况下确定分离参数；
[0036] e)分离参数的计算，其中材料流的辐照侧上配准的发光信号的慢组分与流的相对 侧上配准的发光信号的慢组分的值之比值被额外确定为分离参数；
[0037] f)对比获得的参数与其特定的临界值；
[0038] g)如果对比结果符合特定的标准，将有用的矿物从正被分离的材料中提取；
[0039] h)如果，在步骤4,材料流的辐照侧上配准的发光信号的慢组分没有超过特定的 临界值，则将在材料流一侧的相对侧上配准的发光信号的快组分的强度值与为其特定的临 界值相对比；
[0040] i)如果材料流的相对侧上配准的发光信号的快组分的强度值超过为其特定的临 界值，则将在材料流的辐照侧上配准的发光信号的快组分与辐照相对的流的一侧上配准的 发光信号的快组分的值之比值确定为分离参数；
[0041] j)如果此最新的分离参数超过特定的临界值，将有用的矿物从被分离的材料中提 取。
[0042] 由于与现有技术的方法不同，在所提供的用于X射线发光分离矿物的方法中，被 传输的材料在其传输部分向上至与矿物发光信号强度配准的部分的边界的部分中通过激 发X射线的额外辐照，同时在材料流的辐射侧和相反侧上在每个序列阶段中配准矿物发光 信号强度的值，材料流的相对侧上的矿物发光信号在材料的最大发光强度的光谱范围内正 被配准，所述材料仅在材料自由下落轨迹的辐照部分中浓缩，处理配准的发光信号，从而确 定在材料流的辐照侧上配准的发光信号慢组分的强度值超过为其特定的临界值的情况下 的分离参数，在材料流的辐照侧上配准的发光信号的慢组分与流的相对侧上配准的发光信 号的慢组分之比值被额外确定为分离参数时，每个发光信号的处理结果与分离参数的特定 临界值相对比，并且如果对比结果符合特定的标准，将待浓缩的矿物与被分离的材料分离； 此外，如果材料流相对侧上配准的发光信号的快组分的强度值超过为其特定的临界值，处 理配准的发光信号，并且在材料流的辐照侧上配准的发光信号的快组分与辐照相对的流的 一侧上配准的发光信号的快组分之比被确定为分离参数，将处理结果与分离参数的特定临 界值相比，并且如果对比的结果符合特定的标准，将待浓缩的矿物从正被分离的材料中分 离。
[0043] 在处理矿物发光信号中，其中材料流的辐照侧上配准的信号的慢组分的强度值超 过为其特定的临界值，作为分离参数，也有可能确定所述发光信号，其特征为标准化自相关 函数，信号的快组分和慢组分的总强度与其慢组分的强度之比，以及在激发脉冲结束之后 发光衰减时间常数。
[0044] 技术效果的实现也通过所提供的X射线发光拣选器提供，所述拣选器包括用于传 输正被分离材料的装置，脉冲激发X射线辐射源，其位于正被传输的材料的表面之上，并能 在接近材料从传输装置下落的位置的材料自由降落轨迹的部分中辐照，用于发光配准的照 片接收装置，其相对于正被传输的材料的辐照表面，位于与脉冲激发的X射线辐射源相同 侦L有可能正被传输的材料在其自由下落轨迹部分中的发光配准的区域的组合与辐照区域 重合，用于设置发光信号强度的临界值和分离参数的临界值的装置，同步单元，数字发光信 号处理单元，其具有以下功能，确定分离参数、对比获得的参数值与相应特定的临界值和产 生向驱动器发出的命令，驱动器和用于浓缩的尾矿产品的接收槽，所述拣选器额外包括激 发X射线辐射的源，所述X射线辐射位于正被传输的材料表面之上，从而确保其在材料从传 输装置降落之前在该部分的辐照，和照片接收装置，其设置有用于过滤待浓缩的矿物发光 的最大强度的光谱范围的装置，并相对于正被分离的材料的运动轨迹位于激发X射线辐射 源的相对侧，有可能将其视觉领域限制在材料自由下落轨迹的辐照部分，从而照片接收装 置的接收窗口的中心和材料自由下落轨迹的辐照部分的中间之间的距离应满足以下关系： h = L/2*tg|3 /2,其中
[0045] L是材料自由下落轨迹的辐照部分的 最大线性尺寸；
[0046] β是照片接收装置的光圈；
[0047] 并且数字发光信号处理单元能同时实时处理来自至少两个照片接收装置的发光 信号，并能额外的设置有用于确定作为分离参数的功能，所述参数为材料流的辐照侧上配 准的发光信号的慢组分与在流的辐照相对侧上配准的发光信号的慢组分的值之比值，和在 材料流的辐照侧上配准的发光信号的快组分与在流的辐照相对侧上配准的发光信号的快 组分的值之比值。
[0048] 由于与现有的拣选器不同，所述拣选器还包括激发X射线辐射的源，其位于正被 传输的材料表面之上从而确保在材料从传输装置下落之前在该部分的辐射，和照片接收装 置，具有用于过滤待浓缩的矿物发光的最大强度的光谱范围的装置并相对于正被分离的材 料的运动轨迹位于激发X射线辐射源的相对侧，有可能将其视觉领域限制在材料自由下落 轨迹的辐照部分，从而照片接收装置的接收窗口的中心和材料自由下落轨迹的辐照部分的 中间之间的距离应满足以下关系：h = L/2*tgf3 /2其中
[0049] L是材料自由下落轨迹的辐照部分的最大线性尺寸；
[0050] β是照片接收装置的光圈；
[0051] 并且数字发光信号处理单元能同时实时处理来自两个照片接收装置的发光信号， 并能额外的设置有用于确定作为分离参数的功能，所述参数为材料流的辐照侧上配准的发 光信号的慢组分与在辐照相反的流的一侧上配准的发光信号的慢组分的值之比值，和在材 料流的辐照侧上配准的发光信号的快组分与在辐照相对的流的一侧上配准的发光信号的 快组分的值之比值。
[0052] 激发X射线辐射的额外的源可以脉冲X射线辐射发生器的形式或恒定X射线辐射 发生器的形式制成。
[0053] 照片接收装置的光谱范围的过滤装置可以微光滤光片的形式制成。
[0054] 所述照片接收装置相对于正被分离的材料的运动轨迹位于激发X射线辐射源的 相对侧，其视觉领域通过相互排布来与照片接收装置相连的拣选器的结构元件装置，可以 被限制在材料与其辐照部分重合的自由下落部分。
[0055] 所述照片接收装置在材料流运动的方向上的视觉领域一方面通过正被分离的材 料的传输装置的边沿被限制，另一方面通过不透明的用于光学辐射屏幕被限制，并且该屏 幕安装在激发X射线辐射源相对侧上，所述X射线辐射源与材料自由下落轨迹横切。
[0056] 由于还未在发明人已知的文献中描述，在本发明中提供的区别和限制性特征的组 合符合"新颖性"标准。
[0057] 区别特征和其在所提供的发明中与限制性特征的相互关系的组合使得有可能解 决技术矛盾，即正被配准的发光信号强度的增加保证了更佳的敏感性，因此提高提取的选 择性；但是，这增加了来自所有矿物和在曝露于X射线辐射脉冲中配准的空气的光信号的 强度，其导致相对于发光信号的快组分的敏感性的降低，且被浓缩的材料的提取的选择性 降低。由于波动的减少和通过空气、各种蒸汽和岩石颗粒产生的并在辐射中配准的光信号 强度水平的减低，信号/噪音之比的增大，在本发明中提供的操作的组合使得在X射线脉冲 的作用中的配准敏感性增加（相对于发光信号的快组分）。提供的操作序列和组合使得考 虑自然特性的各种表现，其不仅与正被浓缩的矿物有关，还与正被分离的整个材料有关，例 如在与辐射相互影响中的结构和元素组成。这些特性的识别和考虑对于在本发明中提供的 矿物分离标准是决定性的。提供的用于在所述方法中使用的X射线发光拣选器完全保证了 技术效果的实现。因此，提供的技术方案符合"创造性"的标准。
【附图说明】
[0058] 图Ia表示配准矿物发光信号的计时图，其中慢组分是加强的。
[0059] 图Ib表示配准矿物发光信号的计时图，其中慢组分的强度不明显。
[0060] 图2表示用于所提供的方法的X射线发光拣选器的一个实施方案的示意图。
[0061] 图2a表示在辐射/被分离的材料的自由下落的部分中配准的区域中的拣选器元 件相互作用的示意图。
【具体实施方式】
[0062] 工业应用性
[0063] 所提供的用于矿物X射线发光分离的方法的实施如下进行。将被分离的材料运输 至基底，该基底确保材料以单层流的形式运动。此材料流被激发X射线辐射辐照，在基底的 辐射部分上材料运输的阶段中，所述X射线辐射确保正被浓缩的矿物的原子的长期（亚稳 的）状态的足够的占位。结果，由于允许原子跃迀空气和矿物出现发光。当材料流从传输基 质下落时，其在材料自由下落轨迹的特定区域内被激发X射线辐射的一系列脉冲t p辐照。 根据材料传输的速度、重复频率、X射线辐射脉冲的持续和强度选择此区域长度，并且宽度 部分通过正被分离的材料的进入流的宽度来限制。矿物曝露至X射线辐射的脉冲t P(图la、 b)的结果是，产生发光，其强度明显不仅通过矿物原子中的容许跃迀的相应水平的直接逆 占位产生，还通过额外的占位产生，所述额外的占位在辐射的脉冲t P的刺激作用下，通过从 允许状态至亚稳态原子状态更早占位的没有辐射的转换提供。在材料穿过轨迹的辐照部分 的阶段中，矿物发光的信号U(t)的慢组分（SC)实现了燃烧。矿物发光的信号U = f(t)的 强度在材料流的辐射侧UiCT(t)(图la、b)和相反侧U_(t)(图la、b)上在每个脉冲序列阶 段T(图la、b)同时配准。在如上操作之后，信号U_(t)的强度在波段中配准，其中待浓缩 的矿物最强的光谱线位于该波段中，在配准阶段中正被观察的发光区域被材料自由下落轨 迹的部分的尺寸限制。正被配准的发光信号U in (t)和Uw (t)(图la、b)可包括发光信号的 快（FC)和慢（SC)组分的形成的部分Tb和其慢（SC)组分（图la、b)的衰减部分T d。正被 配准的信号Uin (t)和U_(t)可包括FC形成的部分Tb并且有可能包括发光信号的SC并实 际上不能包含其SC的衰减的部分T d(图la、b)。所有被配准的信号Uin (t)和U_(t)将被 实时处理从而确定每个特定的分离参数的值。如果信号Uin(t)和U_(t)具有发光SC(图 la)，则将激发辐射脉冲tP结束之后特定时刻t s。上配准的信号Use in (ts。）的强度值与为其 特定的临界值Usctl相对比。在超过此值（Usc ilT(tsc)>UscQ)的情况下（图la)，信号UiCT(t) 和U_(t)经过进一步处理，从而获得材料流的辐照侧上配准的发光信号Usc in(ts。）的SC 的值与的材料流相对辐照侧上配准的发光信号Uscw(ts。）的SC的值之比值（Usc in(tsc)/ Usc_(tsc))作为分离参数，以及信号Uin(t)的动力特征值，其特定为用于给定情况的分离 参数，例如：
[0064] -标准化自相关函数（NCF)，其如下确定：
[0065]
[0066] -在激发辐射的脉冲tP的作用阶段中发光信号Use in(tp)的快组分和慢组分的总 强度与在特定时刻tsc(Usc iCT(tp)/Uscin(tsc))其慢组分的强度Usc ilT(tsc)之比值；
[0067] -在激发脉冲（τ )结束之后的发光衰减时间常数，其可以从以下表达式中计算确 定
[0068] F (t) = F〇exp (-t/ τ ),
[0069] 其中Ftl是发光衰减区域（t>t p处）中的指数的初始值。
[0070] 获得的分离标准参数值与这些参数的特定临界值相对比，并且如果符合分离标 准条件，将待浓缩的矿物从被分离的材料中提取。在上述情况下，因为配准矿物发光信号 Uin(t)和u_(t)的强度增加，特别是弱发光的，实现了其动力学特征的识别和尤其是检 测5以化(^"(%。）和化(：_(%。)）的存在，并且其分析（处理）的性能在选择的分离标准参 数方面与待浓缩的矿物一致，所选择的分离标准参数总共考虑了发光矿物的信号U in(t) 和U_(t)的动力学和光谱特征以及用于X射线和可见光的辐射的发光矿物的透明度，实 现了待浓缩的矿物的提取的高选择性。分离的敏感性（临界值Usc tl)通过在特定时刻ts。 的信号Uscitt(ts。）的最小值确定，其中t s。对于正被浓缩的矿物是典型的。如果获得的信 号Uscitt(ts。）的值没有超过Usc tl的值（Use iCT(ts。）彡Usctl)(图Ib)，则确定发光信号FC Ufc_(t p)的强度，其在激发辐射脉冲的行动的作用时间t P下产生并且在材料流辐射相对 侧上配准。将获得的Uf c_(tp)的值与为其特定的临界值Uf Ctl相对比（图lb)。在超过此 值的情况下（Ufc_(tp) Wfctl),在材料流福照侧上配准的发光信号的FC值UfcinXtp)与材 料流辐射相对侧上配准的发光信号FC值Ufc_(t p)之比值被确定作为分离参数。将获得的 分离参数的值Ufcitt (tp) /Ufcw (tp)与为其特定的临界值相对比，并且待浓缩的矿物在符合 分离标准条件下从被分离的材料中提取。在此情况下，由于配准敏感性的提升，待浓缩的矿 物提取的选择性也被改善。分离的敏感性临界值）通过在X射线辐射脉冲作用的 时间％中的信号Ufc _ (tP)的最小值确定，其确保通过波动中的下降确保，且在辐射时间tP 中也被配准的通过空气、各种蒸汽和岩石颗粒产生的光信号在较低水平强度，所述较低水 平强度是因为通过在X射线和可见光的范围内不发光并且不透明的，并且位于限制的配准 区域的材料颗粒和相关矿物屏蔽了此光信号，还因为正被配准的信号Ufc w(tP)的光谱选 择性，其允许以3 +10倍增加其配准的敏感性。因此，所提供的方法不仅考虑待浓缩的材料 的，还考虑正被分离的整个材料的天然特性的各种表现，如在其与辐射相互影响中的结构 和元素组成。
[0071] 发明的优选实施方案
[0072] 上述方法的详细实施通过发明中提供的X射线发光拣选器的操作的实例解释。
[0073] 所提供的方法使用的拣选器（图2)包括装置1，其用于运输正被分离的材料2， 激发X射线辐射的源3和4,用于矿物发光的照片接收装置5和6,用于发光信号U in (t)和 Uopp⑴的数字处理的单元7,用于分别设置发光信号Uscirr (tsc)和Ufcopp (tp)的强度的Usc0 和证(^的临界值，和特定的分离参数的临界值的装置8,同步单元9,驱动器10,接收槽11 和12,分别用于待浓缩的矿物和尾矿制品。
[0074] 传输装置1以斜槽的形式制成，并且设计为用于以正被分离的材料2的流的所需 的速度（例如，在1至3m/s的范围内的速度），穿过辐射、配准和分离（截止）区域传输。源 3和4以X射线辐射发生器的形式制成，并且设计为用于正被分离的材料2的流的辐照。照 片接收装置（PRD)5和6设计为用于将矿物发光分别转化为电信号U in(t)和U_(t)。用于 信号U (t)的数字处理的单元7设计为用于分别处理来自PRD5和6的信号Uitt (t)和U_ (t)， 用于确定特定的分离参数值，用于将获得的参数值与相应的特定临界值相对比并用于向驱 动器10产生命令，从而将正被浓缩的矿物根据对比结果分离。单元9设计为用于将所需的 组件的操作序列和在拣选器中包括的单元的同步化。源3位于斜槽1之上并且被设计为用 于在斜槽1中的材料2的流的辐射。源3可以X射线辐射发生器的形式制成或以恒定X射 线辐射发生器的形式制成。源4以制备连续X射线脉冲序列的发生器的形式制成，其位于 正被分离的材料2的流之上；将其设计为用于，接近其从斜槽1的下落的位置材料2自由下 落轨迹中的流2的辐射。将PRD5和PRD6安装在相对于通过源4正被辐照的流2的表面的 不同侧。将PRD5安装在通过源4正被辐照的流2的表面之上，用于配准来自其自由下落轨 迹的部分的发光，该部分与辐射区域重合（激发/配准区域）。将PRD6安装在流2的辐射 表面的相对侧，可能将其视觉领域限制在材料2的自由下落轨迹部分，其通过源4辐照（激 发/配准区域）。从PRD6的接收窗口的中心与材料2的自由下落轨迹的部分中间之间的距 离h，其通过源4辐照，可以通过以下关系确定：
[0075] h = L/2*tg β /2 其中
[0076] L是材料自由下落轨迹的辐射部分的最大线性尺寸；
[0077] β是照片接收装置的光圈。
[0078] PRD6的视觉领域（图2. 2a)通过在一侧的斜槽1的边缘和在另一侧的屏障13限 制在流2的运动方向上，所述屏障13由用于光学辐射的非透明的材料制成。PRD6设置有用 于过滤待浓缩的材料的发光最大强度的光谱范围的装置14,其以差动滤波器的形式制成。 用于正被浓缩的矿物的接收器11，可以例如以通过用于分离不同类型的矿物收集物的隔墙 分离的两个室的形式制成。
[0079] 拣选器（图2)的功能如下。在加入待分离的材料2之前，同步单元9开始并且产 生激发脉冲，其持续时间足以激发发光SC (例如，0. 5ms，4ms的周期），至X射线源3和4以 及数字处理单元7。通过设置装置8,将临界UscjP Ufc ^的数值和用于分离标准参数的临 界数值输入单元7(以电压单位）：K1-用于PRD;K2-用于（UfCirr(t P)/Uscirr(tsc)) ;K3-用 于 τ ;Κ4-用于（UsciCT(tse)/Usc_(tsc；))且 Κ5-用于（!^、(!^/!^(^(!^。之后开始加 入正被分离的材料。在斜槽1上运动时，材料2的流与来自源3的辐照的部分相交并且所 述部分包括在从斜槽1的下落的材料2的自由下落轨迹的部分L，在该部分上，其进入激发 /配准区域，其中通过来自X射线辐射源4的具有周期T的持续时间t P的周期脉冲（图la、 b)辐照。在X射线辐射源3和4的作用下，在材料2流中的矿物的某些部分发光，并且进 入源3和4的辐射区域中的空气的体积也发光。此外，从流2的不发光材料的表面反射的 光也构成了发光强度。在激发/配准区域L中，通过源4的X射线辐射脉冲激发的光信号 将通过PRD5和6配准，其将光信号转化为来处理单元7的电信号。在源4的激发脉冲的序 列的每个周期T (图la、b)，单元7将配准光信号。如果在激发/配准区域L中不存在发光 信号（图la、b)，则单元7将分别配准来自PRD5和6的背景光信号Ub in* Ub _，并且在获 得这些信号的统计学上的真实数字的情况下，将分别确定对于信号Ubin* Ub _在激发/配 准区域L中（在所述情况下，不进行发光特性的确定）的平均值，其分别用于稳定PRD5和 6的零水平。
[0080] 由于在激发/配准区域L中出现的发光矿物，改变由PRD5和6至处理单元7的 光信号的特征。在时刻t s。，在终止了脉冲tp的作用之后，单元7将首先确定待配准的信号 Uirr⑴和Uopp⑴的强度的Uscirr (tsc)和Uscopp (tsc)的值，将获得的Uscirr (tsc)值与特定的 临界值Usctl对比，并且，如果Use U1XtseDUscci(图la)，确定通过分离标准特定的发光信号 U(t)的特征值：NCF、（UfCirr(tP)/Uscirr(t sc))、τ 和（USCirr(tsc)/USC_(tsc))。之后处理单 元7将进行获得的特征与其K1、K2、K3和K4的临界值的对比并且，对比结构为正的情况下， 将向驱动器10发出控制信号。驱动器10将使待浓缩的矿物转化为接收器11的相应的室， 并且剩余的材料将进入尾矿产品的接收器12。
[0081] 在单元7中，对比Uscin(tsc)的值与特定临界值Usc tl之后，检测出 Uscin (ts。）< Usctl (图Ib)，其将确定在源4的激发辐射脉冲作用的时间tP中产生的发光信 号FC值Ufc_(tP)并通过PRD6配准。单元7将信号Ufc_(t P)的值与为其特定的临界值 Ufctl对比（图Ib)。在超过此值的情况下（Ufc w(tp)>UfC(l)，其将确定材料2的流的辐射侧 上待配准的Ufc in (tP)的发光信号FC值与材料2的流的辐射相对侧上配准的发光信号FC 值Ufc_(tP)之比（UfCi"(tP)/Ufc_(tP))作为分离参数。所述处理单元7将获得的参数值 UfCi"(tP)/Ufc_(tP)与其K5的临界值相对比并且，在对比结果为正的情况下，将向驱动器 10发出控制信号。驱动器10将待浓缩的矿物反射至接收器11的室，所述接收器11被设计 用于另一类型的矿物，并且剩余的材料将流向尾矿产品的接收器12。
[0082] 在拣选器中的源3和4的相互排布确保了在材料2的流中的弱发光矿物的信号 U(t)的强度的增加，所述增加不仅由于在材料2上作用的X射线辐射的强度的增加，还因为 其作用的持续时间和序列。在此过程中，在来自源4的X射线辐射脉冲的作用阶段中，通过 PRD5、PRD6和单元7装置，在拣选器中发生的配准和处理信号U(t)的条件确保了背景发光 信号Ubw的强度和波动的明显的下降 。所以拣选器提供了所有矿物发光信号U(t)的配准 的敏感性的提升，包括具有低发光强度的矿物。此外，操作序列和在装置7中特定用于处理 这些信号的分离标准参数组不仅确保了待浓缩的所有类型的矿物的提取的选择性，还确保 了其在一个循环中根据类型的分离的可能性。例如，所述拣选器使得有可能，在从材料2的 流选择性提取钻石中，将材料2中存在的钻石分离为具有足够发光信号强度Usc in(ts。）和 Usc_(ts。）的类型I的钻石和其中SC实际上缺少发光信号Uin(t)和U_(t)的类型II的 钻石。
[0083] 可以将同步单元9和数字信号处理装置7结合，并且在个人计算机或具有机内 多频道模数转换器的微控制器的基础上制成。用于设置临界值的装置8可以在连接至微 控制器的一组转换器或数字键盘的基础上制成。同步单元9也可以制作为脉冲发生器，其 在K155或K555系列的TTL逻辑IC上具有持续时间t P和周期T。PRD5和6在FEU-85或 R-6094(滨松）类型的光电倍增管的基础上可以多频道装置的形式制成。通过正被传输的 材料2的流的宽度确定PRD5和6的频道的数量，其对于确保拣选器所需的制备能力以及 PRD特定的敏感性是必须的。驱动器10在通过日本SMG制造的VXFA类型的气动阀，或机械 阻尼器装置的基础上可以多频道装置的形式制成。用于以包含钻石的材料的浓度过滤待浓 缩的矿物的发光光谱范围的装置14,可以嵌入安装的光过滤器的形式制成并在连续的基础 上，例如根据GOST 9411-91的SZS20和ZhSlO制造。用于矿物的X射线发光分离的方法和 发明中提供的X射线发光拣选器符合"工业可用性"标准。
[0084] 图2中所示的X射线发光拣选器版本，并在根据规格TU4276-074-00227703-2007 的LS-20-90类型的X射线发光拣选器的基础上制成，通过Burevestnik Science&Production Enterprise Open Joint-Stock Company 连续制造，已经在含有钻石 的材料的浓度中在选矿厂的条件下检测。在检测中，我们成功实现了 100%的钻石提取率， 同时识别了类型I的钻石和类型II的钻石。
[0085] 因此，所提供的用于矿物的X射线发光分离的方法和用于进行所述方法的X射线 发光拣选器不仅确保了选择性的提升待浓缩的任意类型的矿物从正被分离的材料流中的 提取，所述正被分离的材料包括具有低发光强度的矿物，还允许根据类型将其分离。
【主权项】
1. 一种用于矿物X射线发光分离的方法，所述方法包括步骤： a) 待分离的材料流的传输； b) 在材料的自由下落轨迹的特定部分中通过激发X射线辐射的一系列脉冲辐照此材 料，并在其传输部分向上至与矿物发光信号强度配准的部分的边界的部分中通过激发X射 线额外辐照； c) 在每个序列阶段在材料运动轨迹的辐照部分中，同时在材料流的辐照侧和相对侧， 矿物发光信号强度在每个序列阶段中配准，同时将材料流的相对侧上的矿物发光在材料的 最大发光强度的光谱范围内配准，所述材料仅在材料自由下落轨迹的辐照部分中浓缩； d) 所述配准的发光信号是实时处理的，从而当材料流的辐照侧上配准的发光信号的慢 组分的强度值超过其特定的临界值的情况下确定分离参数； e) 分离参数的计算，其中材料流的辐照侧上配准的发光信号的慢组分与流的相对侧上 配准的发光信号的慢组分的值之比值被额外确定为分离参数； f) 对比获得的参数与其特定的临界值； g) 如果对比结果符合特定的条件，将有用的矿物从待分离的材料中提取； h) 如果，在步骤4,材料流的辐照侧上配准的发光信号的慢组分没有超过特定的临界 值，则将在材料流一侧的相对侧上配准的发光信号的快组分的强度值与为其特定的临界值 相对比； i) 如果材料流的相对侧上配准的发光信号的快组分的强度值超过为其特定的临界值， 则将在材料流的辐照侧上配准的发光信号的快组分与辐照相对的流侧上配准的发光信号 的快组分的值之比值确定为分离参数； j) 如果此最新的分离参数超过特定的临界值，将有用的矿物从待分离的材料中提取。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在处理矿物发光信号中，所述信号中，材 料流的辐照侧上待配准的信号的慢组分的强度值超过为其特定的临界值，作为分离参数， 将所述发光信号的特征确定为标准化自相关函数，信号的快组分和慢组分的总强度与其慢 组分的强度之比，和在激发脉冲结束之后发光衰减时间常数。3. -种X射线发光拣选器，其包括用于传输正被分离材料的装置，脉冲激发X射线辐 射源，其位于正被传输的材料的表面之上并能在接近材料从传输装置下落的位置的材料自 由降落轨迹的部分中辐照，用于发光配准的照片接收装置，其相对于正被传输的材料的辐 照表面，位于与脉冲激发的X射线辐射源相同侧，有可能正被传输的材料在其自由下落轨 迹部分中的发光配准的区域的组合与辐照区域重合，用于设置发光信号强度的临界值和分 离参数的临界值的单元，同步单元，数字发光信号处理单元，其具有下述功能，用于确定分 离参数、对比获得的参数值与相应特定的临界值和产生向驱动器发出的命令，驱动器和用 于浓缩的尾矿产品的接收槽，其特征在于，所述拣选器额外包括激发X射线辐射的源，所述 X射线辐射位于正被传输的材料表面之上从而确保其在材料从传输装置降落之前在该部分 的辐照，和照片接收装置，其设置有用于过滤待浓缩的矿物的发光最大强度的光谱范围的 装置，并相对于正被分离的材料的运动轨迹位于激发X射线辐射源的相对侧，有可能将其 视觉领域限制在材料自由下落轨迹的辐照部分，从而照片接收装置的接收窗口的中心和材 料自由下落轨迹的辐照部分的中间之间的距离应满足以下关系： h = L/2*tg 0 /2 其中 L是材料自由下落轨迹的辐照部分的最大线性尺寸； 0是照片接收装置的光圈； 并且数字发光信号处理单元能同时实时处理来自两个照片接收装置的发光信号并能 额外的设置有用于确定作为分离参数的功能，所述参数为材料流的辐照侧上配准的发光信 号的慢组分与在流的辐照相对侧上配准的发光信号的慢组分的值之比值，和在材料流的辐 照侧上配准的发光信号的快组分与在流的辐照相对侧上配准的发光信号的快组分的值之 比值。4. 根据权利要求3所述的拣选器，其特征在于，激发X射线辐射的额外的源以脉冲X射 线辐射发生器的形式制成。5. 根据权利要求3所述的拣选器，其特征在于，所述激发X射线辐射的额外的源以恒定 X射线辐射发生器的形式制成。6. 根据权利要求3所述的拣选器，其特征在于，所述的照片接收装置的光谱范围的过 滤装置以差分光学滤光器的形式制成。7. 根据权利要求3所述的拣选器，其特征在于，通过与相互排布的照片接收装置相连 的拣选器的结构元件装置，相对于正被分离的材料的运动轨迹位于激发X射线辐射源的相 对侧的所述照片接收装置的视觉领域，可以被限制在材料与其辐照部分重合的自由下落部 分。8. 根据权利要求7所述的拣选器，其特征在于，所述照片接收装置在材料流运动的方 向上的视觉领域一方面通过正被分离的材料的传输装置的边沿被限制，另一方面通过不透 明的用于光学辐射的屏幕被限制，并且所述屏幕安装在激发X射线辐射源相对侧上，所述X 射线辐射源与材料自由下落轨迹横切。
【专利摘要】本发明涉及矿物浓缩加工领域，并且更特别地涉及包含在激发辐射作用下发光的矿物的碎石矿材料的分离，分离为待浓缩的产品和尾矿产品。矿物的X射线发光分离的方法的由下述组成，正被分离的材料流的传输，通过激发辐射脉冲的周期序列在材料自由下落轨迹的特定区域内辐照此材料，在每个序列周期中矿物发光信号的强度的记录，根据用于记录信号的每一动力学组分的特定条件实时处理，从而确定分离参数，获得的参数与特定的临界值对比，并根据对比结果将待浓缩的矿物从被传输的材料流中分离。本发明确保了矿物从正被分离的材料流中的提取选择性的升高，并使其可能根据类型同时提取和分离材料。
【IPC分类】B07C5/342
【公开号】CN104884179
【申请号】CN201380064284
【发明人】莱昂尼德·瓦西里埃维奇·卡扎科夫, 纳塔利亚·帕弗洛弗纳·科洛索瓦, 帕维尔·尼古拉耶维奇·库钦, 弗拉基米尔·罗西弗维奇·斯维特科夫
【申请人】布雷维斯特尼克研究与生产公司
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2013年11月21日
【公告号】CA2891459A1, WO2014178753A1