X荧光法和X吸收法所用的X-射线源为X光管,有钨、铜、银、铝、铑等阳极的X光管可供选择。所用电压为10~70千伏,电流5~80毫安,功率为0.3~5.0千瓦。
紫外-荧光法常用的照射源是石英汞灯,电压为220伏,电流1~10安,功率100~1000瓦。
手选法对照射源要求很简单,只要有均匀的照明即可,一般常用白炽灯。
光电分选法可以用白炽灯、荧光灯、石英碘钨灯及氦氖激光管等为照射源。不同的光源有不同的光谱特性,需根据矿石表面的光学性质来选择光源及滤光片。
红外分选法一般不需要专门的照射源,将矿块加热后其本身所发射的红外线就可用来探测。有些可见光源的光谱范围较宽,也包括了一部分红外线,这部分红外线也可用来分选矿石。
在无线电谐振法中,振荡电路产生的交变电磁场即为作用于矿石的照射源。该振荡电路可以同时也是探测器,探测由于矿石作用而使振荡电路参数的变化量。
B 探测系统
探测系统包括两个部分,一个是射线活度探测器,一个是矿块重量探测器。他们分别探测矿块发射、反射或吸收的射线(电磁波)活度及矿块的重量。
目前普遍应用闪烁计数器测量γ-射线和X-射线的活度,该计数器由碘化钠晶体和光电倍增管组成。
中子的活度由充气计数管或闪烁计数器探测。
紫外线、可见光、红外线用光敏元件探测。光敏元件有光导管、光电管(硅光电池)、光电倍增管、固体摄像器等。国外在生产上应用较多的探测器是光电倍增管。近年来,在新研制的分选机上应用了固体摄像器。固体摄像器的光电传感元件是光电二极管,在25毫米的长度上有1024个光电二极管。固体摄像器特别适用于探测运动中物体的光学数据,其扫描速度每秒最大可达1~4万条线,光谱灵敏区400~800毫微米,影像输出速率每秒可达20兆赫。固体摄像器的体积小巧、功耗低、使用寿命长、灵敏度高,在与微型电子计算机配套使用后,可使拣选质量大为提高。
射线活度探测器所测得的信号与矿块中有用元素的含量成正比,但由于被拣选的矿块重量有一定波动,仅根据射线活度往往得不到好的拣选结果。大块的贫矿块虽单位重量的射线活度低,但总射线的活度较高,有可能被选入精矿中,而小块的富矿反而有可能被选入尾矿,使分选质量下降。为改善这种情况,近年来研制成功的拣选机一般都带有测量矿块重量的装置。[next]
直接测量快速运动中的矿块重量是困难的,一般是采用测量某一个与矿块重量有关的参数的方法,根据该参数值换算出矿块的近似重量。矿块的长度、截面积、矿块通过平板电容器而引起电压值的变化量、矿块受一定能量的γ源照射后散射的γ射线活度等,都是与矿块重量有关的参数。
取一定数量有代表性的矿块,实测出各矿块的某一参数(如截面积)与重量的关系,绘制出关系曲线,如图4根据曲线的平均斜率确定修正系数值。在拣选实践中,用测得的矿块参数乘以修正系数,就可求出每块矿石的重量。用这种修正系数法比较简单,但误差稍大。
对于使用微型电子计算机的分选机,可以根据上述关系曲线,用数学方法求出回归方程式,将此方程存入计算机内。在分选实践中,根据所测参数,就可按回归方程较准确地求出每一矿块的重量。
在各种间接测量矿块重量的方法中,测量在皮带上运行的矿块投影面积,或测量自由下落过程中的矿块投影面积,以此来确定矿块重量的方法应用得最广泛。[next]
(三)信息处理系统
信息处理系统的主要任务是对矿块射线活度和矿块重量两个讯号进行处理。探测到的矿块射线活度讯号及矿块重量讯号分别进入各自的放大率表单元,经放大、整形后,同时进入主控单元,两个讯号在那里进行比较(运算)后,即可得出矿块的品位。此品位与预先确定的品位预定值进行比较,如高于预定值,则确定为精矿,否则为尾矿。主控单元发布指令,经延时和功率放大后,给到分选机的执行系统,使执行机构(如电磁气阀)打开或继续关闭,从而将矿石分成精矿和尾矿。信息处理系统的方框图见图5。
信息处理系统还可以有其他功能,如根据给料速度讯号控制选机的处理量,以保证给矿均匀;根据矿块大小讯号确定执行机构动作的延续时间,使分离大小矿块的时间都能恰到好处;根据矿块位置讯号,确定在一排执行机构(如喷气阀)中,哪几个应该打开;根据通过矿块的总重量确定选机的实际处理量;根据每个矿块的重量及品位讯号分别累积后可以得到精矿、尾矿的产率及其品位等等。信息处理系统还可以有各种报警功能,如光源污染、矿块过大、气阀压力低等。
如果信息处理系统仅需完成将矿石分成精、尾矿两个产品的任务,则用一般的电子元件即可,但要完成上述多种功能,使用一般的电子元件,就使电子线路非常复杂。近年来,大规模集成电路、信息处理机、微型电子计算机等,先后应用到了分选机上,使信息处理系统的功能愈来愈完善,分选机的灵敏度、可靠性愈来愈提高,仪器的体积也小巧,使用和维修都很方便。[next]
(四)分选执行系统
分选执行系统由分选执行装置及辅助部件组成。早期的执行装置有推杆、活动的斗底、挡板等形式,其中挡板应用较多。根据信息处理单元的指令,挡板置于不同位置,使精矿和尾矿分开。机械挡板由于结构限制,每秒钟动作次数一般不超过五次。随着分选技术的发展,要求执行装置动作的次数提高,以满足处理量的要求。所以,在现在的分选机中,挡板型执行装置仅对大粒级矿石还有实用意义。目前在工业上广泛应用的分选执行装置为电磁喷气阀。阀启动后,以(4.5~7×105)帕斯卡的压力吹动矿石,使其偏离正常运动轨迹,以达到矿石与废石分离。此类阀每秒钟动作次数可由几十次到数百次。为了使阀的动作灵敏,使用的空气需洁净。为此,不仅要选择质量好的空气压缩机,还需安装空气净化装置,以除去空气中的水、油和灰尘。
二、拣选机的处理量
处理量是拣选机的一个重要参数。拣选作业的经济效益与选机处理量有密切关系。近年来拣选的高速发展与多槽道及单层、高输送速度拣选机的出现有直接关系,这使处理量成几倍、几十倍地增长。
拣选机处理量Q的计算公式为:
式中 n———拣选机槽道数;
υ———运输带速度,m/s;
k———装载系数;
w———矿块平均重量,kg;
l———矿块间平均距离,m。[next]
拣选机的运输带速度可高达5米/秒,装载系数为0.6左右,处理不同粒度的矿石采用不同的带速。同一台选机在处理不同粒度的矿石时,其处理量相差也很大,参见图6。
三、手选设备
手选是最简单的拣选方法。手选是以矿物的颜色、光泽等外都特征为基础的。
手选分为正手选和反手选两种。
正手选是从物料中将有用矿物拣选出来,反手选是从物料中将废石拣选出来。
手选前一般需经洗矿,使矿块表面暴露得更清楚,以利于提高拣选效率。
手选效率的高低是随矿块的大小而不同的,矿块愈小,手选效率愈低。一般常将矿块筛分为几个粒级后分别进行手选。[next]
手选一般在手选场、固定格条筛、手选皮带机和手选台上进行。常用的手选设备是手选皮带和手选台两种。
手选皮带必须是平皮带。对手选皮带的技术要求如下:
皮带宽度 不大于1.2米
皮带速度 0.2~0.4米/秒
皮带倾角 不大于15度
皮带距地面高 0.7~0.8米
照明距地面高 2米
每人控制带长 1~2米
每班每人手选量
-50+30毫米 0.75~1.0吨
-30+16毫米 0.3~0.4
手选台的大小按参加手选的人数确定,一般四人的手选台面积约为3.2。
四、光电分选机
(一)1011M型光电分选机
1011M型光电分选机是利用矿物的漫反射差别进行分选的。由于颜色及其深浅程度不同的矿石对光的反射能力(反射率)不同,当均衡的入射光照在矿物表面时,其漫反射光的强弱程度是不同的,利用光电池和相应的电子线路可将这种漫反射变化转换成电压的变化。该电压称为反射电压,其正比于矿石所反射的光的亮暗程度。这样,按反射电压大小即可将不同颜色的矿石分开。
分选过程见图7,矿石由矿斗1给入电磁振动给料机2上,随后矿石沿弧形导槽3下溜到V形快速(2.5米/秒)皮带4上,并被抛入装有光电池5及背景6和光源的光箱7内,当矿块沿抛物线轨迹通过光探测区时,若其反射率与背景的反射率不同,光探测系统就会发出一个幅度大小与反射率差值大小有关的电信号,当信号超过预先调定的电子仪器8的甄别水平时,即导通电磁阀,启动气阀9而喷出压缩空气,使符合要求的矿石偏离自然运行轨迹,落入精矿漏斗10内,不符合要求的矿石则落入尾矿漏斗11内,从而将两种矿石分开。[next]