RU2271254C2

RU2271254C2 - Method of sorting minerals according to luminescence features

Info

Publication number: RU2271254C2
Application number: RU2004100806/03A
Authority: RU
Inventors: Евгений Николаевич Владимиров (RU); Евгений Николаевич Владимиров; Леонид Васильевич Казаков (RU); Леонид Васильевич Казаков; Михаил Олегович Пахомов (RU); Михаил Олегович Пахомов; Вадим Шлемович Райзман (RU); Вадим Шлемович Райзман; Евгений Мартынович Шлюфман (RU); Евгений Мартынович Шлюфман
Original assignee: Открытое Акционерное Общество "Научно-Производственное Предприятие "Буревестник"
Priority date: 2004-01-05
Filing date: 2004-01-05
Publication date: 2006-03-10
Also published as: RU2004100806A

Abstract

FIELD: separating solid materials.

SUBSTANCE: method comprises processing the recorded luminescence signal from a mineral and separating the mineral to be enriched by comparing the signal with a specified threshold signal according to the separating criterion. For the separating criterion, a self-correlation function of the luminescence signal of the mineral is used.

EFFECT: enhanced quality of sorting.

8 cl, 3 dwg

Description

Предлагаемые изобретения относятся к области обогащения полезных ископаемых, а именно к способам обогащения дробленого минерального материала, использующим возникающую под воздействием возбуждающего излучения люминесценцию обогащаемых минералов для их обнаружения, и могут быть реализованы как в сепараторах на всех стадиях обогащения, так и в устройствах контроля продукции, например, алмазосодержащего сырья.The present invention relates to the field of mineral processing, and in particular to methods for the enrichment of crushed mineral material, using the luminescence of the minerals arising under the influence of exciting radiation to detect them, and can be implemented both in separators at all stages of processing and in product control devices, for example, diamond-containing raw materials.

При рентгенолюминесцентной сепарации используют свойство минералов генерировать излучение в оптической области спектра под воздействием рентгеновского излучения. При этом как интенсивность, так и кинетические характеристики люминесценции зависят от вида минерала.In X-ray fluorescence separation, the property of minerals to generate radiation in the optical region of the spectrum under the influence of X-ray radiation is used. Moreover, both the intensity and kinetic characteristics of luminescence depend on the type of mineral.

Для повышения селективности извлечения обогащаемого минерала в известных способах рентгенолюминесцентной сепарации используют кинетические характеристики сигнала люминесценции, регистрируемые как во время воздействия рентгеновского излучения, так и после него.To increase the selectivity of the extraction of the enriched mineral in the known methods of X-ray fluorescence separation, the kinetic characteristics of the luminescence signal are used, recorded both during and after exposure to X-ray radiation.

Например, способ рентгенолюминесцентной сепарации минералов включает облучение исходного материала возбуждающим излучением, регистрацию максимальной интенсивности сигнала люминесценции минерала как во время воздействия излучения на исходный материал, так и после его выхода из зоны облучения, получение разности зарегистрированных сигналов и выделение обогащаемого минерала из исходного материала по результатам сравнения полученной величины с заданным пороговым значением. В качестве критерия разделения используют разность значений максимальной интенсивности сигнала люминесценции минерала во время воздействия возбуждающего излучения и после его прекращения. Исходный материал облучают непрерывным потоком рентгеновского излучения в зоне облучения, а зону осмотра формируют такой, которая позволяет регистрировать люминесценцию минерала и после его выхода из зоны облучения [SU № 1556769, В 07 С 3/346, В 03 В 13/06, 15.04.1990].For example, a method for X-ray luminescent mineral separation involves irradiating the starting material with exciting radiation, recording the maximum intensity of the mineral luminescence signal both during exposure to the starting material and after it leaves the irradiation zone, obtaining the difference of the recorded signals and isolating the enriched mineral from the starting material according to the results comparing the obtained value with a given threshold value. As a separation criterion, the difference in the values of the maximum intensity of the luminescence signal of the mineral during the exposure to the excitation radiation and after its termination is used. The source material is irradiated with a continuous stream of x-ray radiation in the irradiation zone, and the inspection zone is formed such that it allows the luminescence of the mineral to be recorded even after it leaves the irradiation zone [SU No. 1556769, B 07 C 3/346, B 03 B 13/06, 15.04. 1990].

В этом способе учитывается кинетическая характеристика регистрируемых сигналов люминесценции. Однако при таком способе сепарации в полезный продукт попадет не только обогащаемый минерал, но и сопутствующие минералы, начальные значения сигнала послесвечения люминесценции которых близки к обогащаемому или (в случае сепарации минералов в потоке) у которых суммарная регистрируемая интенсивность сравнима или больше, чем у обогащаемого минерала. Кроме того, при таком способе сепарации минералов очень трудно получить необходимую точность измерения интенсивностей люминесценции из-за большого динамического диапазона амплитуд измеряемых сигналов. Значительные погрешности в результаты измерения вносят также шумы тракта регистрации и нестабильность работы системы возбуждения.In this method, the kinetic characteristic of the recorded luminescence signals is taken into account. However, with this separation method, not only the mineral being enriched, but also the accompanying minerals will get into the useful product, the initial values of the luminescence afterglow signal of which are close to the mineral being enriched or (in the case of mineral separation in the stream) for which the total recorded intensity is comparable to or greater than that of the mineral being enriched . In addition, with this method of mineral separation, it is very difficult to obtain the necessary accuracy of measuring the luminescence intensities due to the large dynamic range of amplitudes of the measured signals. Significant errors in the measurement results are also made by the noise of the registration path and the instability of the excitation system.

Наиболее близким аналогом предлагаемому способу разделения минералов по их люминесцентным свойствам является способ, включающий облучение исходного материала возбуждающим излучением, регистрацию интенсивности сигнала люминесценции минерала, обработку этого сигнала согласно выбранному критерию разделения и выделение обогащаемого минерала из исходного материала по результатам сравнения полученного значения критерия разделения с заданным порогом. Исходный материал облучают непрерывной последовательностью коротких импульсов рентгеновского излучения, при этом зона облучения совпадает с зоной осмотра [RU № 2191076, В 07 С 5/342, 20.10.2002]. Предлагаемая в этом способе обработка сигнала обеспечивает возможность разделения короткой и длительной компонент в регистрируемом сигнале люминесценции, что повышает точность измерения регистрируемых интенсивностей люминесценции, а также обеспечивает возможность выбора различных комбинаций соотношения короткой и длительной компонент люминесценции в качестве наиболее эффективного критерия разделения.The closest analogue to the proposed method for the separation of minerals according to their luminescent properties is a method that includes irradiating the source material with exciting radiation, recording the intensity of the luminescence signal of the mineral, processing this signal according to the selected separation criterion, and isolating the enriched mineral from the source material by comparing the obtained value of the separation criterion with a given the threshold. The source material is irradiated with a continuous sequence of short pulses of x-ray radiation, while the irradiation zone coincides with the inspection zone [RU No. 2191076, В 07 С 5/342, 10.20.2002]. The signal processing proposed in this method makes it possible to separate the short and long components in the recorded luminescence signal, which increases the accuracy of measuring the recorded luminescence intensities, and also allows the selection of various combinations of the ratio of the short and long luminescence components as the most effective separation criterion.

Однако и в этом способе также трудно получить необходимую точность измерения интенсивностей люминесценции из-за большого динамического диапазона сигналов, что, естественно, сказывается на селективности разделения.However, in this method it is also difficult to obtain the necessary accuracy of measuring the luminescence intensities due to the large dynamic range of the signals, which, of course, affects the selectivity of separation.

Известен способ определения порога разделения, включающий подбор коллекции эталонов, люминесцентные характеристики которых совпадают с характеристиками содержащихся в исходном материале минералов, облучение каждого эталона возбуждающим излучением, регистрацию интенсивности сигнала его люминесценции, построение распределения значений критерия разделения в зависимости от параметра разделения, выбор интервала значений параметра разделения, в котором распределение эталона обогащаемого минерала можно отделить от распределений, полученных для эталонов сопутствующих минералов [Рентгеновское оборудование для извлечения и сортировки алмазов CDX116VE, Debex (Pty) Ltd, ЮАР. Техническое описание. 1996, с.4.14-4.16]. В этом способе производится последовательное измерение интенсивности специально подобранных эталонов - имитаторов алмазов. По массиву измерений строится распределение интенсивностей (критерий разделения в этом способе - интенсивность люминесценции). Порог далее выбирается путем анализа полученного распределения по условию преобладающего отношения интенсивностей люминесценции имитаторов к области, лежащей выше порога.A known method for determining the separation threshold, including selecting a collection of standards whose luminescence characteristics coincide with the characteristics of the minerals contained in the starting material, irradiating each standard with exciting radiation, recording the intensity of its luminescence signal, constructing a distribution of the separation criterion values depending on the separation parameter, choosing a range of parameter values separation, in which the distribution of the standard of the enriched mineral can be separated from the distributions, gender chennyh companion minerals standards [X-ray equipment for extraction and sorting CDX116VE diamond, Debex (Pty) Ltd, South Africa. Technical description. 1996, pp. 4.14-4.16]. In this method, a sequential measurement of the intensity of specially selected standards - diamond simulators is carried out. An intensity distribution is constructed over the array of measurements (the separation criterion in this method is the luminescence intensity). The threshold is then selected by analyzing the resulting distribution under the condition of the prevailing ratio of the luminescence intensities of the simulators to the region above the threshold.

Недостаток такого способа - отсутствие оценки взаимного положения распределения сигналов имитаторов алмазов по отношению к сигналам сопутствующих минералов.The disadvantage of this method is the lack of assessment of the relative position of the distribution of the signals of diamond simulators in relation to the signals of related minerals.

Предлагаемые изобретения решают задачу улучшения селективности разделения исходного материала путем выбора эффективного критерия разделения и устранения влияния шумов тракта регистрации, погрешности измерения и нестабильности работы системы возбуждения. Кроме того, выбранный критерий разделения позволяет осуществлять автоматическую настройку систем регистрации и возбуждения за счет устранения влияния амплитуды сигнала люминесценции на измеряемое значение критерия разделения.The present invention solves the problem of improving the selectivity of separation of the source material by choosing an effective separation criterion and eliminating the influence of noise of the registration path, measurement error and instability of the excitation system. In addition, the selected separation criterion allows automatic tuning of the registration and excitation systems by eliminating the influence of the amplitude of the luminescence signal on the measured value of the separation criterion.

Для решения поставленной задачи в способе разделения минералов по их люминесцентным свойствам, включающем облучение исходного материала возбуждающим излучением, регистрацию интенсивности сигнала люминесценции минерала, обработку этого сигнала согласно выбранному критерию разделения и выделение минерала из исходного материала по результатам сравнения полученного значения критерия разделения с его пороговым значением, дополнительно интегрируют произведение регистрируемого сигнала люминесценции минерала на этот же сигнал, задержанный на заданное время, делят полученный результат на результат интегрирования квадрата регистрируемого сигнала люминесценции минерала для получения значения нормированной автокорреляционной функции сигнала люминесценции минерала, которую выбирают в качестве критерия разделения, полученное значение сравнивают с заданным пороговым значением нормированной автокорреляционной функции сигнала люминесценции минерала или с двумя заданными пороговыми значениями, которые определяют нижнее и верхнее значения нормированной автокорреляционной функции сигнала люминесценции обогащаемого минерала, и выделяют минерал из исходного материала, если полученное значение нормированной автокорреляционной функции сигнала люминесценции минерала превышает указанные заданные пороговые значения.To solve the problem in a method for separating minerals according to their luminescent properties, including irradiating the source material with exciting radiation, recording the intensity of the luminescence signal of the mineral, processing this signal according to the selected separation criterion, and isolating the mineral from the source material by comparing the obtained value of the separation criterion with its threshold value additionally integrate the product of the detected mineral luminescence signal by the same signal, delay data for a given time, divide the result by integrating the square of the recorded mineral luminescence signal to obtain the normalized autocorrelation function of the mineral luminescence signal, which is selected as the separation criterion, the obtained value is compared with a predetermined threshold value of the normalized autocorrelation function of the mineral luminescence signal or with two specified threshold values that determine the lower and upper values of the normalized autocorrel of the luminescence signal of the enriched mineral, and the mineral is isolated from the starting material if the obtained value of the normalized autocorrelation function of the luminescence signal of the mineral exceeds the specified threshold values.

При этом исходный материал облучают непрерывным потоком рентгеновского излучения в зоне облучения, а зону осмотра формируют такой, которая позволяет регистрировать люминесценцию минерала и после его выхода из зоны облучения, или исходный материал облучают последовательностью импульсов рентгеновского излучения, а зону облучения совмещают с зоной осмотра. Причем люминесценцию минерала регистрируют со стороны поверхности исходного материала, обращенной к источнику облучения, и/или с противоположной от источника облучения стороны поверхности исходного материала.In this case, the source material is irradiated with a continuous stream of x-ray radiation in the irradiation zone, and the inspection zone is formed such that it allows the luminescence of the mineral to be recorded after it leaves the irradiation zone, or the source material is irradiated with a sequence of x-ray pulses, and the irradiation zone is combined with the inspection zone. Moreover, the luminescence of the mineral is recorded from the side of the surface of the source material facing the source of radiation, and / or from the side of the surface of the source material opposite from the source of radiation.

Для решения поставленной задачи в способе определения порога разделения, включающем подбор коллекции эталонов, люминесцентные характеристики которых совпадают с характеристиками содержащихся в исходном материале минералов, облучение каждого эталона возбуждающим излучением, регистрацию интенсивности сигнала его люминесценции, построение распределения значений критерия разделения в зависимости от параметра разделения, выбор интервала значений параметра разделения, в котором распределение критерия разделения для эталона обогащаемого минерала можно отделить от соответствующих распределений, полученных для эталонов сопутствующих минералов, в качестве параметра разделения выбирают время задержки регистрируемого сигнала люминесценции, а в качестве распределения значений критерия разделения выбирают нормированную автокорреляционную функцию сигнала люминесценции, которую получают интегрированием произведения регистрируемого сигнала люминесценции каждого эталона на этот же сигнал, но смещенный на время задержки, и делением полученного результата на результат интегрирования квадрата регистрируемого сигнала люминесценции этого эталона строят распределения значений нормированной автокорреляционной функции сигнала люминесценции для каждого эталона в зависимости от времени задержки регистрируемого сигнала люминесценции эталона, начиная от нуля, выбирают интервал значений времени задержки регистрируемого сигнала люминесценции эталона, в котором распределение значений нормированной автокорреляционной функции сигнала люминесценции эталона минерала можно отделить от распределений значений нормированных автокорреляционных функций сигналов люминесценции, полученных для эталонов сопутствующих минералов, и определяют значение нижнего, и, при необходимости, и верхнего порогов разделения в выбранном интервале значений времени задержки регистрируемого сигнала люминесценции.To solve the problem in a method for determining the separation threshold, which includes selecting a collection of standards whose luminescent characteristics coincide with the characteristics of the minerals contained in the source material, irradiating each standard with exciting radiation, recording the intensity of its luminescence signal, constructing the distribution of the separation criterion values depending on the separation parameter, selection of the interval of separation parameter values in which the distribution of the separation criterion for the enrichment standard of the mineral can be separated from the corresponding distributions obtained for the standards of related minerals, the delay time of the recorded luminescence signal is selected as the separation parameter, and the normalized autocorrelation function of the luminescence signal, which is obtained by integrating the product of the recorded luminescence signal of each standard to this standard, is selected as the distribution of the values of the separation criterion the same signal, but shifted by the delay time, and dividing the result by the result integrating the square of the recorded luminescence signal of this standard, the distribution of the values of the normalized autocorrelation function of the luminescence signal for each standard is constructed, depending on the delay time of the recorded luminescence signal of the standard, starting from zero, the interval of the delay times of the recorded luminescence signal of the standard in which the distribution of the values of the normalized autocorrelation signal is selected the luminescence of the mineral standard can be separated from the distributions of values of the normalized autocorrelation functions of luminescence signals obtained for standards of related minerals, and determine the value of the lower, and, if necessary, upper separation thresholds in the selected interval of the delay times of the recorded luminescence signal.

При этом эталоны коллекции облучают непрерывным потоком рентгеновского излучения в зоне облучения, а зону осмотра формируют такой, которая позволяет регистрировать люминесценцию эталона и после его выхода из зоны облучения, или эталоны коллекции облучают последовательностью импульсов рентгеновского излучения, при этом зону облучения совмещают с зоной осмотра. Причем люминесценцию эталона регистрируют со стороны, обращенной к источнику облучения, и/или с противоположной от источника облучения стороны эталона.In this case, the collection standards are irradiated with a continuous stream of x-ray radiation in the irradiation zone, and the inspection zone is formed so that it can record the luminescence of the standard and after it leaves the irradiation zone, or the collection standards are irradiated with a sequence of x-ray pulses, while the irradiation zone is combined with the inspection zone. Moreover, the luminescence of the standard is recorded from the side facing the radiation source, and / or from the side of the standard opposite to the radiation source.

Совокупность отличительных признаков и их взаимосвязь с ограничительными признаками в предлагаемых изобретениях обеспечивает возможность устранения влияния шумов тракта регистрации, погрешности измерения и нестабильности работы системы возбуждения на результат обработки регистрируемого сигнала люминесценции, и, в частности, устранения влияния амплитуды сигнала люминесценции на измеряемое значение критерия разделения, что улучшает селективность разделения и обеспечивает повышение качества обогащенного продукта, а также позволяет осуществлять автоматическую настройку систем регистрации и возбуждения.The combination of distinctive features and their relationship with restrictive features in the proposed invention provides the opportunity to eliminate the influence of registration path noise, measurement error and instability of the excitation system on the result of processing the recorded luminescence signal, and, in particular, eliminate the influence of the luminescence signal amplitude on the measured value of the separation criterion, which improves the selectivity of separation and provides improved quality of the enriched product, and also allows t perform automatic tuning excitation and registration systems.

В предлагаемых технических решениях использован новый критерий разделения, что не только обеспечивает решение поставленной задачи улучшения селективности разделения минералов, но и позволяет эффективно производить обогащение нескольких минералов, содержащихся в исходном материале, за счет возможности одновременной установки нескольких значений порога при использовании одного критерия разделения.The proposed technical solutions used a new separation criterion, which not only provides a solution to the problem of improving the selectivity of the separation of minerals, but also allows you to efficiently enrich several minerals contained in the source material, due to the possibility of simultaneously setting several threshold values using one separation criterion.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлены временные диаграммы сигналов регистрации люминесценции обогащаемого и сопутствующих минералов при импульсном возбуждении: а - кальцита, б - алмаза, в - циркона, г - плагиоклаза, на фиг.2 приведены диаграммы нормированных автокорреляционных функций обогащаемого (алмаза) и сопутствующих минералов: а - кальцита, б - алмаза, в - циркона, г - плагиоклаза, а на фиг.3 схематически представлен один из вариантов устройства для реализации предлагаемых изобретений.The invention is illustrated by drawings, where Fig. 1 shows timing charts of registration signals of luminescence of enriched and associated minerals upon pulsed excitation: a - calcite, b - diamond, c - zircon, d - plagioclase, Fig. 2 shows diagrams of normalized autocorrelation functions of enriched (diamond) and related minerals: a - calcite, b - diamond, c - zircon, d - plagioclase, and Fig. 3 schematically shows one embodiment of a device for implementing the inventions.

Осуществление предлагаемого способа разделения минералов по их люминесцентным свойствам происходит следующим образом.Implementation of the proposed method for the separation of minerals according to their luminescent properties is as follows.

Исходный материал облучают возбуждающим излучением. За время облучения успевает разгореться длительная компонента сигнала люминесценции минерала. Регистрируют сигнал U=f(t) интенсивности люминесценции минерала (фиг.1а-г) в том энергетическом диапазоне, в котором наблюдается характерная для обогащаемого минерала линия люминесценции с достаточной для регистрации интенсивностью. При этом люминесценцию минерала можно регистрировать и со стороны поверхности исходного материала, обращенной к источнику облучения, и/или с противоположной от источника облучения стороны поверхности исходного материала. Облучать можно непрерывным потоком, например, рентгеновского излучения, воздействующим на исходный материал в зоне облучения, при этом зону осмотра должны формировать такой, которая позволяет регистрировать люминесценцию минерала и после его выхода из зоны облучения. Также можно облучать исходный материал последовательностью импульсов, например, рентгеновского излучения, при этом зону облучения совмещают с зоной осмотра. При любом способе облучения регистрируемый сигнал U(t) включает как участок Т_р разгорания короткой и длительной компонент сигнала люминесценции, так и участок Т_з затухания его длительной компоненты (фиг.1).The starting material is irradiated with exciting radiation. During irradiation, a long component of the mineral luminescence signal has time to flare up. The signal U = f (t) of the mineral luminescence intensity is recorded (figa-d) in the energy range in which a luminescence line characteristic of the mineral being enriched is observed with an intensity sufficient for recording. In this case, the luminescence of the mineral can also be detected from the side of the surface of the starting material facing the radiation source, and / or from the side of the surface of the starting material, opposite to the source of radiation. You can irradiate with a continuous stream, for example, x-ray radiation acting on the source material in the irradiation zone, while the inspection zone should be formed so that it allows to register the luminescence of the mineral after it leaves the irradiation zone. You can also irradiate the source material with a pulse sequence, for example, x-ray radiation, while the irradiation zone is combined with the inspection zone. In any method of irradiating the recorded signal U (t) includes both the portion T _p buildup short and long-term component of the fluorescence signal, and the T portion _of its long decay components (Figure 1).

В качестве критерия разделения выбирают автокорреляционную функцию Kf(tau) (фиг.2, а-г) регистрируемого сигнала U(t) люминесценции минерала. Поскольку регистрируемые в исходном материале сигналы U(t) (фиг.1, а-г) люминесценции разных минералов имеют разные кинетические характеристики, то и соответствующие им автокорреляционные функции Kf(tau) (фиг.2,а-г) существенно различаются. Для получения значения Kf_k (фиг.2, а-г) автокорреляционной функции проводят обработку сигнала U(t) (фиг.1, а-г): перемножают регистрируемый сигнал U(t) и задержанный на заданное время tau_k сигнал U(t-tau_k), полученное произведение интегрируют. Значение автокорреляционной функции Kf_k сравнивают с заданным порогом Р (фиг.2).As the separation criterion, the autocorrelation function Kf (tau) (Fig. 2, a-d) of the recorded mineral luminescence signal U (t) is selected. Since the luminescence signals of the different minerals recorded in the starting material U (t) (Fig. 1, a-d) have different kinetic characteristics, the corresponding autocorrelation functions Kf (tau) (Fig. 2, a-d) differ significantly. To obtain the value Kf _k (Figure 2 a-d) of the autocorrelation function of the signal processing carried U (t) (Figure 1 a-d) multiply the detected signal U (t) and delayed by a predetermined time tau _k signal U ( t-tau _k ), the resulting product is integrated. The value of the autocorrelation function Kf _{k is} compared with a given threshold P (figure 2).

Для определения порога разделения выбирают время tau задержки регистрируемого сигнала U(t) люминесценции минерала в качестве параметра критерия разделения. Строят семейство автокорреляционных функций Kf(tau) сигналов U(t) (фиг.2, а-г), соответствующих имеющемуся в исходном материале набору люминесцирующих в заданном энергетическом диапазоне минералов, при возрастании параметра tau, начиная с tau=0. При этом для получения каждого значения автокорреляционной функции Kf(tau) перемножают регистрируемый сигнал U(t) (фиг.1, а-г) и задержанный на время tau сигнал U(t-tau), а полученное произведение интегрируют.To determine the separation threshold, the delay time tau of the recorded mineral luminescence signal U (t) is selected as a parameter of the separation criterion. A family of autocorrelation functions Kf (tau) of U (t) signals is constructed (Fig. 2, a-d), corresponding to the set of luminescent minerals in the given energy range in the source material, with increasing parameter tau, starting from tau = 0. Moreover, to obtain each value of the autocorrelation function Kf (tau), the registered signal U (t) (Fig. 1, a-d) and the signal U (t-tau) delayed by time tau are multiplied, and the resulting product is integrated.

Поскольку автокорреляционная функция Kf(tau) есть интегральное преобразование регистрируемого сигнала U(t) и математически может быть выражена какSince the autocorrelation function Kf (tau) is an integral transformation of the recorded signal U (t) and can be mathematically expressed as

то шумы тракта регистрации, погрешности измерения и нестабильности работы системы возбуждения не оказывают влияния на вид автокорреляционной функции Kf(tau), так как являются нестационарными флуктуационными сигналами [Сергиенко А.Б. Цифровая обработка сигналов. М., СПб.: Питер, 2002, с.50-54]. С ростом абсолютного значения tau автокорреляционная функция Kf(tau) сигнала с конечной энергией спадает.then the noise of the registration path, measurement errors and instability of the excitation system do not affect the form of the autocorrelation function Kf (tau), since they are unsteady fluctuation signals [Sergienko AB Digital signal processing. M., St. Petersburg: Peter, 2002, S.50-54]. With an increase in the absolute value of tau, the autocorrelation function Kf (tau) of the signal with finite energy decreases.

Для устранения влияния амплитуды (интенсивности) регистрируемого сигнала U(t) люминесценции на автокорреляционную функцию Kf(tau) измеряемое при фиксированном значении параметра tau разделения значение Kf(tau) нормируют. При этом измеряемое значение Kf(tau_k) делят на значение Kf(tau₀) (энергию регистрируемого сигнала U(t)), т.е. на результат интегрирования квадрата сигнала U(t) при tau=0. Таким образом, выбранный критерий разделения может быть инвариантным относительно регистрируемой интенсивности люминесценции минералов и, следовательно, может обеспечить автоматическую настройку систем регистрации и возбуждения. В выбранном критерии разделения неявно фигурируют интенсивности короткой и длительной компонент и постоянная времени затухания длительной компоненты регистрируемого сигнала люминесценции минерала.To eliminate the influence of the amplitude (intensity) of the recorded luminescence signal U (t) on the autocorrelation function Kf (tau), the value Kf (tau) measured at a fixed value of the separation parameter tau is normalized. In this case, the measured value of Kf (tau _k ) is divided by the value of Kf (tau ₀ ) (energy of the recorded signal U (t)), i.e. on the result of integrating the square of the signal U (t) at tau = 0. Thus, the selected separation criterion can be invariant with respect to the recorded intensity of the luminescence of minerals and, therefore, can provide automatic tuning of the registration and excitation systems. In the selected separation criterion, the intensities of the short and long components and the decay time constant of the long component of the recorded mineral luminescence signal implicitly appear.

Предлагаемые изобретения могут быть реализованы, например, на базе серийно выпускаемых рентгенолюминесцентных сепараторов для разделения минералов в потоке исходного материала, предназначенных для обогащения алмазосодержащего сырья [Сепаратор люминесцентный ЛС-Д-4-ОЗМ ТУ 4276-041-00227703-99] с помощью устройства, представленного на фиг.3.The proposed inventions can be implemented, for example, on the basis of commercially available x-ray luminescent separators for the separation of minerals in the feed stream intended for the enrichment of diamond-containing raw materials [Luminescent separator LS-D-4-OZM TU 4276-041-00227703-99] using the device, presented in figure 3.

Представленное на фиг.3 устройство содержит источник 1 излучения на основе рентгеновской трубки БХВ 18Re с высоковольтным импульсным источником питания, фотоприемное устройство (ФПУ) 2, выполненное на основе ФЭУ-85, усилитель 3 сигнала U(t) люминесценции, линию 4 задержки, перемножители 5 и 6, интеграторы 7 и 8, делитель 9, компаратор 10 и устройство 11 управления пневмоотсекателем. Выход ФПУ 2 соединен с усилителем 3 сигнала, выход которого соединен со входом линии 4 задержки, с первым входом перемножителя 5 сигналов, а также с первым и вторым входами перемножителя 6 сигналов. Второй вход перемножителя 5 сигналов соединен с выходом линии 4 задержки. Выход перемножителя 5 соединен со входом интегратора 7, а выход перемножителя 6 соединен со входом интегратора 8. Выходы интеграторов 7 и 8 соединены со входами, соответственно делимого и делителя, делителя 9. Выход делителя 9 соединен с первым входом компаратора 10, второй вход которого соединен с задатчиком (на фиг.3 не показан) порога. Выход компаратора 10 соединен с устройством 11 управления пневмоотсекателем (на фиг.3 не показан).The device shown in Fig. 3 comprises a radiation source 1 based on a BHV 18Re X-ray tube with a high-voltage switching power supply, a photodetector (FPU) 2 made on the basis of a PMT-85, an amplifier 3 of the luminescence signal U (t), a delay line 4, multipliers 5 and 6, integrators 7 and 8, a divider 9, a comparator 10 and a device 11 for controlling the pneumatic cutoff. The output of the FPU 2 is connected to a signal amplifier 3, the output of which is connected to the input of the delay line 4, with the first input of the signal multiplier 5, as well as with the first and second inputs of the signal multiplier 6. The second input of the signal multiplier 5 is connected to the output of the delay line 4. The output of the multiplier 5 is connected to the input of the integrator 7, and the output of the multiplier 6 is connected to the input of the integrator 8. The outputs of the integrators 7 and 8 are connected to the inputs of the dividend and divider, divider 9. The output of the divider 9 is connected to the first input of the comparator 10, the second input of which is connected with a setpoint (not shown in FIG. 3) of the threshold. The output of the comparator 10 is connected to the device 11 for controlling the pneumatic cutoff (not shown in Fig. 3).

Перемножители 5 и 6 могут быть выполнены, например, на микросхеме К525ПС1 [Коломбет Е.А. Микроэлектронные средства обработки аналоговых сигналов. М.: Радио и связь, 1991, с.70, рис.3.8]. Интеграторы 7, 8 могут быть выполнены, например, по одинаковой схеме [Коломбет Е.А. Микроэлектронные средства обработки аналоговых сигналов. М.: Радио и связь, 1991, с.114, рис.4.33, 4.34].Multipliers 5 and 6 can be performed, for example, on the chip K525PS1 [Colombet EA Microelectronic analog signal processing tools. M .: Radio and communication, 1991, p. 70, fig. 3.8]. Integrators 7, 8 can be performed, for example, according to the same scheme [Colombet EA Microelectronic analog signal processing tools. M .: Radio and communication, 1991, p.114, fig. 4.33, 4.34].

Устройство, представленное на фиг.3, работает следующим образом. В начале работы интеграторы 7, 8 обнулены (цепи обнуления для упрощения на фиг.3 не показаны). Поток исходного материала, содержащий люминесцирующие минералы (на фиг.3 не отмечены), подается в зону облучения, где подвергается воздействию рентгеновского излучения от источника 1. Возникающий при этом оптический сигнал люминесценции в энергетическом диапазоне 300-500 нм регистрируется ФПУ 2, преобразуется в электрический сигнал U(t), длительность которого определяется временем затухания люминесценции, и поступает на вход усилителя 3. Усиленный электрический сигнал U(t) напряжения с выхода усилителя 3 поступает на вход линии 4 задержки, первый вход перемножителя 5 и первый и второй входы перемножителя 6. На второй вход перемножителя 5 поступает сигнал напряжения U(t-tau_k) с выхода линии 4 задержки, представляющий собой исходный сигнал U(t), задержанный на время tau_k. Интервал tau_k задержки можно регулировать. На выходе перемножителя 5 получается произведение Y(t)=U(t)·U(t-tau_k) сигналов (напряжений). На оба входа перемножителя 6 поступает исходный сигнал U(t)=U(t-tau₀) напряжения, а на его выходе получают сигнал {U(t)}², соответствующий квадрату исходного сигнала. Выходные сигналы Y(t) и {U(t)}² перемножителей 5 и 6 интегрируются, соответственно, интеграторами 7 и 8. Сигналы на выходах интеграторов 7 и 8 представляют собой значения автокорреляционной функции kf_k с параметрами tau_k=k и tau_k=0, соответственно. Значения сигналов kf_k зависят как от свойств люминесцирующего минерала, так и от параметров источника 1 излучения, ФПУ 2 и усилителя 3 (в общем случае - параметров сепаратора). Для исключения этой зависимости от параметров сепаратора сигнал с выхода интегратора 7 нормируется (делится) на интеграл квадрата исходного сигнала. Для этого выходные сигналы

и

, соответственно, интеграторов 7 и 8 поступают на входы делителя 9, первый - на вход делимого, а второй - на вход делителя. Нормированный таким образом сигнал Kf_k (фиг.2, б) с выхода делителя 9 поступает на первый вход компаратора 10 и сравнивается с заданным порогом Р, поступающим в виде напряжения на второй вход компаратора 10. В случае, если сигнал на первом входе компаратора 10 превышает порог, устройством 11 выдается управляющий сигнал на устройство (на фиг.3 не показано) разделения исходного минерала, например, устройство пневмоотсечки.The device shown in figure 3, operates as follows. At the beginning of the work, the integrators 7, 8 are zeroed (the zeroing chains are not shown in FIG. 3 for simplicity). The source material stream containing luminescent minerals (not marked in FIG. 3) is fed into the irradiation zone, where it is exposed to x-ray radiation from source 1. The optical luminescence signal that arises from this in the energy range 300-500 nm is detected by FPU 2, converted into electrical signal U (t), the duration of which is determined by the decay time of the luminescence, and is fed to the input of the amplifier 3. The amplified electric signal U (t) of the voltage from the output of the amplifier 3 is fed to the input of the delay line 4, first th input of multiplier 5 and the first and second inputs of the multiplier 6. The second input of multiplier 5 receives a voltage signal U (t-tau _k) from the output of the delay line 4, which is an original signal U (t), delayed by time tau _k. The interval tau _k delay can be adjusted. The output of the multiplier 5 is the product of Y (t) = U (t) · U (t-tau _k ) signals (voltages). The input signal U (t) = U (t-tau ₀ ) of the voltage is supplied to both inputs of the multiplier 6, and the signal {U (t)} ² corresponding to the square of the initial signal is received at its output. The output signals Y (t) and {U (t)} ^{2 of the}

multipliers

5 and 6 are integrated, respectively, by the integrators 7 and 8. The signals at the outputs of the integrators 7 and 8 are the values of the autocorrelation function kf _k with the parameters tau _k = k and tau _k = 0, respectively. The values of the signals kf _k depend both on the properties of the luminescent mineral and on the parameters of the radiation source 1, FPU 2 and amplifier 3 (in the general case, the parameters of the separator). To eliminate this dependence on the parameters of the separator, the signal from the output of the integrator 7 is normalized (divided) by the integral of the square of the original signal. For this, the output signals

and

, respectively, integrators 7 and 8 go to the inputs of the divider 9, the first to the input of the dividend, and the second to the input of the divider. The signal Kf _k normalized in this way (FIG. 2, b) from the output of the divider 9 is supplied to the first input of the comparator 10 and compared with a predetermined threshold P, which is supplied as a voltage to the second input of the comparator 10. exceeds the threshold, the device 11 generates a control signal to the device (not shown in Fig. 3) for separating the initial mineral, for example, a pneumatic cut-off device.

Для работы сепаратора необходимо заранее задать значения двух параметров обработки сигнала люминесценции минерала: время tau_k задержки и порог Р разделения. При необходимости, можно задать интервал допустимых значений Р, т.е. нижний и верхний пороги (Р1 и Р2 соответственно), а также установить разные пороги Р для разделения различных минералов. Необходимо предварительно определить область допустимых значений параметра tau_k разделения и порога Р разделения, что обычно делается в процессе настройки сепаратора.For the separator to work, it is necessary to pre-set the values of two processing parameters of the mineral luminescence signal: delay time tau _k and separation threshold P. If necessary, you can set the interval of acceptable values of P, i.e. lower and upper thresholds (P1 and P2, respectively), and also set different thresholds P for the separation of various minerals. It is necessary to first determine the region of admissible values of the separation parameter tau _k and the separation threshold P, which is usually done in the process of setting up the separator.

Оптимальный выбор порога Р разделения осуществляют следующим образом:The optimal choice of the threshold P separation is as follows:

- подготавливают набор - коллекцию эталонных образцов (имитаторов) обогащаемого и сопутствующих минералов, характерных для данного месторождения;- prepare a set - a collection of reference samples (imitators) of the enriched and related minerals characteristic of a given deposit;

- указанные эталонные образцы (имитаторы) поочередно устанавливают в установку, представленную на фиг.3, и облучают, например, импульсным рентгеновским излучением источника 1;- these reference samples (simulators) are alternately installed in the installation shown in figure 3, and irradiated, for example, by pulsed x-ray radiation of source 1;

- при различных значениях параметра tau_k (времени задержки линии 4 задержки) определяют (измеряют) значения нормированной автокорреляционной функции Kf_k на выходе делителя 9;- at various values of the parameter tau _k (delay time of the delay line 4) determine (measure) the values of the normalized autocorrelation function Kf _k at the output of the divider 9;

- полученные массивы значений Kf_k в функции tau_k наносят на график (фиг.2, а-г);- the resulting arrays of values of Kf _k in the function tau _k are plotted on the graph (figure 2, a-d);

- на графике выявляют область, где автокорреляционные функции обогащаемого и сопутствующих минералов достаточно отстоят друг от друга (на фиг.2, а-г, например, при tau_k=k);- the graph reveals the area where the autocorrelation functions of the enriched and related minerals are sufficiently far apart (in Fig. 2, a-d, for example, at tau _k = k);

- в этой области (фиг.2) определяют нижний порог Р1 и, при необходимости, верхний порог Р2.- in this area (figure 2) determine the lower threshold P1 and, if necessary, the upper threshold P2.

Таким образом, предлагаемые способ разделения минералов по их люминесцентным свойствам и способ определения порога разделения обеспечивают улучшение селективности разделения исходного материала. Выбранный критерий разделения - автокорреляционная функция сигнала люминесценции минерала - обеспечивает устранение влияния шумов тракта регистрации, погрешности измерения и нестабильности работы системы возбуждения при принятии решения о разделении минералов, что повышает точность и достоверность результатов. Кроме того, инвариантность нормированной автокорреляционной функции по отношению к изменяющейся интенсивности люминесценции позволяет осуществлять еще и автоматическую настройку систем регистрации и возбуждения. Использование такого критерия разделения при обогащении позволяет не только повысить качество обогащенного продукта, но и эффективно производить обогащение нескольких минералов, содержащихся в исходном материале.Thus, the proposed method for the separation of minerals according to their luminescent properties and the method for determining the separation threshold provide an improvement in the separation selectivity of the starting material. The selected separation criterion - the autocorrelation function of the mineral luminescence signal - eliminates the influence of registration path noise, measurement error and instability of the excitation system when deciding on the separation of minerals, which increases the accuracy and reliability of the results. In addition, the invariance of the normalized autocorrelation function with respect to the changing luminescence intensity also allows automatic tuning of the registration and excitation systems. The use of such a separation criterion during enrichment allows not only to improve the quality of the enriched product, but also to efficiently enrich several minerals contained in the starting material.

Claims

1. The method of separation of minerals according to their luminescent properties, including irradiating the source material with exciting radiation, recording the intensity of the mineral luminescence signal, processing this signal according to the selected separation criterion, and isolating the mineral from the source material by comparing the obtained value of the separation criterion with its threshold value, characterized in that integrate the product of the recorded mineral luminescence signal by the same signal, delayed for a given time, de If the obtained result is based on the result of integrating the square of the recorded mineral luminescence signal to obtain the normalized autocorrelation function of the mineral luminescence signal, which is selected as the separation criterion, the obtained value is compared with a predetermined threshold value of the normalized autocorrelation function of the mineral luminescence signal or with two predetermined threshold values that determine lower and upper values of the normalized autocorrelation function of the signal minescence of the enriched mineral, and the mineral is isolated from the starting material if the obtained value of the normalized autocorrelation function of the mineral luminescence signal exceeds the specified threshold values.

2. The method according to claim 1, characterized in that the source material is irradiated with a continuous stream of x-ray radiation in the irradiation zone, and the inspection zone is formed such that it allows the luminescence of the mineral to be recorded even after it leaves the irradiation zone.

3. The method according to claim 1, characterized in that the source material is irradiated with a pulse sequence of x-ray radiation, and the irradiation zone is combined with the inspection zone.

4. The method according to claim 1, characterized in that the luminescence of the mineral is recorded from the side of the surface of the source material facing the source of radiation, and / or from the side of the surface of the source material opposite to the source of radiation.

5. A method for determining the separation threshold, including selecting a collection of standards whose luminescent characteristics match the characteristics of the minerals contained in the starting material, irradiating each standard with exciting radiation, recording the intensity of its luminescence signal, constructing a distribution of the separation criterion values depending on the separation parameter, choosing a value range separation parameter, in which the distribution of the separation criterion for the standard of the enriched mineral can be separated from corresponding distributions obtained for standards of related minerals, characterized in that the delay time of the recorded luminescence signal is selected as the separation parameter, and the normalized autocorrelation function of the luminescence signal is selected as the distribution of the separation criterion values, which is obtained by integrating the product of the recorded luminescence signal of each standard to the same signal, but shifted by the delay time, and dividing the result by the result of integrations of the square of the recorded luminescence signal of this standard, build the distribution of the values of the normalized autocorrelation function of the luminescence signal for each standard, depending on the delay time of the recorded luminescence signal of the standard, starting from zero, choose the interval of the delay times of the recorded luminescence signal of the standard, in which the distribution of the values of the normalized autocorrelation function the luminescence signal of the mineral standard can be separated from the distributions of the normal Baths autocorrelation functions luminescence signals obtained for standards related minerals, and the lower value is determined and, if necessary, and upper thresholds dividing the selected delay interval time values detected luminescence signal.

6. The method according to claim 5, characterized in that the collection standards are irradiated with a continuous stream of x-ray radiation in the irradiation zone, and the inspection zone is formed such that it allows recording the luminescence of the etalon even after it leaves the irradiation zone.

7. The method according to claim 5, characterized in that the collection standards are irradiated with a sequence of X-ray pulses, while the irradiation zone is combined with the inspection zone.

8. The method according to claim 5, characterized in that the luminescence of the standard is recorded from the side facing the radiation source and / or from the side of the standard opposite to the radiation source.