Устройство автоматического измерения флотационной активности реагентов, нанесенных на поверхность пузырька газа

Устройство автоматического измерения флотационной активности реагентов, нанесенных на поверхность пузырька газа

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ социАлистических

РЕСПУБЛИК

I (5!)5 В 03 D 1/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ 0АТЕН7НОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

М, ОО

4 (л (Л

К АВТОРСКОМУ СВИ4ЕТЕЛЬСТВУ (21) 4892847/03 (22) 20.12.90 (46) 15.01.93. Бюл. М 2 (71) Якутский научно-исследовательский и проектный институт алмазодобывающей промышленности и Специализированный трест "Якуталмазавтоматика" (72) В.И.Мелик-Гайказян, В.Г.Шкилев, В.А,Смольников, Т,Н.Шкилева, M.À.Ìåäâåдев, Н.П.Емельянова, В.Т,Пронин, В.В.Апальков, M.Å.Öàðåioðoäöåâ и Ю.Е.Царегородцев (56) Мелик-Гайказян В,И. и др. О капиллярном механизме упрочнения контакта частица — пузырек при пенной флотации, Ж, Обогащения руд, 1976, N 1.

Авторское свидетельство СССР

М 1090445, кл. В 03 О 1/00. 1982.

Изобретение относится к измерителям свойств реагентов на границе жидкость-газ и может быть использовано для определения их флотационной активности при подборе эффективных реагентов и из сочетаний, обосновании их рациональных расходов при пенной флотации и пенной сепарации, например, алмазосодержащего сырья, а также для оценки влияния изменения состава жидкой фазы при флотации (пенной сепарации) на свойства реагентов.

Цель изобретения — повышение точности измерения флотационной активности реагентов путем учета величины неравномерного поглощения света в области оптического центра пузырька.

„„ Ж„„1787557 А1 (54) УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОГО

ИЗМЕРЕНИЯ ФЛОТАЦИОННОЙ АКТИВНОСТИ РЕАГЕНТОВ. НАНЕСЕННЫХ НА

ПОВЕРХНОСТЬ ПУЗЫРЬКА ГАЗА (57) Сущность изобретения заключается в том; что устройство содержит источник света с конденсором, объектив, камеру, установленную между конденсором и обьективом, вертикальную калиброванную трубку, один конец которой установлен в камере, другой конец соединен с дозатором газа, фотоэлектронный регистратор высоты пузырька газа, установленйый перед объективом, регистратор видеосигнала высоты пузырька газа, генератор управления, блок сравнения сигналов, блок определения флотационной активности реагентов, два 3 последовательно соединенные формирователи, источник опорного напряжения, логические элементы ИЛИ и И. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

На фиг. 1 показана блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — временные диаграммы работы устройства.

Устройство содержит источник света с конденсором 1, объектив 2, камеру 3, заполненную жидкостью и установленную между источником света с конденсором 1 и объективом 2. Вертикальную калиброванную трубку 4, один конец которой соединен с доэатором газа (на фиг. 1 не показан), а другой установлен в камере 3. Фотоэлектронный регистратор 5 высоты пузырька газа, установленный перед объективом 2, выполненный в виде линейки фотоприемников на элементах с зарядовой связью, регистратор видеосигнала 6 высоты пузырька

1787557

10

20

40

50 газа и генератор управления 7. Вход и выход фотоэлектронного регистратора 5 соединены соответственно с первым выходом и с первым входом регистратора сигнала 6, второй и третий входы последнего соединены соответственно с первым и с вторым выходами генератора управления 7. Формирователи длительности 8,9 сигнала высоты пузырька, соединенные последовательно, причем вход формирователя сигнала 8 соедийеН с третьим выходом генератора управления T.

Источнйк опорного напряжения 10, выполненный в виде делителя напряжения, включенный между источником питания и нулевой шиной. Блок сравнения 11, выполненный в виде операционного усилителя, первый и второй входы которого соединены соответственно с вторым выходом регистратора видеосигнала 6 и с выходом источника опорного напряжения 10. Логические элементы "ИЛИ", "И" 21,13, соединенные последовательно, причем первый и второй входы логического элемента "ИЛИ" 12 сое. динены соответственно с выходом форми- 2 рователя 9 и с выходом блока сравнения 11, а первый и второй входы логического элемента "И" 13 соединены соответственно с вторым выходом генератора управления 7 и с выходом логического элемента "ИЛИ".

Блок определения 14 флотационной активности реагентов, выполненный в виде электронного счетчика импульсов с визуальной индикацией или цифроаналогового преобразователя, соединенный с выходом логического элемента "И" 13.

Устройство работает следующим образом.

В измерительную камеру 3 заливают воду, содержащую исследуемый реагент. Через вертикальную калиброванную трубку 4 с помощью дозатора газа (на фиг. 1 не показан) выдувается пузырек воздуха. Параллельный световой поток от источника света

1 проходит через измерительную камеру 3 4 и находящийся в ней пузырек воздуха и далее через объектив 2 поступает на фотоэлектронный регистратор 5 высоты пузырька газа, Озображение пузырька газа, проецируемое на линейки и-фотоприемников регистратора 5; имеет различную яркость, В центральной области проецируемого пузырька воздуха наблюдается светлое пятно из-эа тогб, что лучи света в центральной 5 части пузырька не отражаются и,почти без потерь попадают на линейку фотоприемников фотоэлектронного регистратора 5. По нижней и верхней границе пузырька газа происходит более сильное отражение лучей света, поэтому только часть светового потока попадает на фотоприемники регистратора 5, что создает более резкую тень в верхней и нижней части проецируемого пузырька газа.

С первого выхода генератора управления 7 формируются питающие напряжения и импульсы управления для работы регистратора 6 видеосигнала высоты пузырька газа.

С второго выхода генератора управления 7 формируются импульсы с тактовой частотой, например 1 МГц, которые подаются на первый вход 1 логического элемента

"И" 13 и на третий вход регистратора 6 видеосигнала высоты пузырька газа.

Подача постоянных и импульсных напряжений с первого выхода регистратора 6 видеосигнала на фотоэлектронный регистратор 5 позволяет осуществить последовательное считывание накопленных зарядов с каждой фоточувствительной ячейки (фотоприемника) линейки ПЗС фотоэлектронного регйстратора 5. Величина этих зарядов с выхода регистратора 5 пропорциональна световому потоку, падающему на каждый фотоприемник. Весь цикл считывания информации определяется количеством фотоприемников регистратора 5 и. таковой частотой генератора управления 7.

Электрические сигналы с выхода фотоэлектронного регистратора 5 поступают на первый вход регистратора 6 видеосигнала высоты пузырька газа, в котором происходит усиление видеосигнала до требуемого уровня.

Усиленный видеосигнал с второго выхода регистратора 6 поступает на первый вход

7 блока сравнения 11, на второй вход которого поступает опорное напряжение с выхода источника опорного напряжения 10.

В результате сравнения амплитуды видеосигнала с амплитудой опорного напряжения на выходе блока сравнения 10 формируются импульсы строго прямоугольной формы (0 фиг. 2).

Интервал времени t2 — t1o (U» фиг. 2) соответствует размеру измеряемого пузырька воздуха Н. Интервал времени ts — t7 соответствует размеру светового пятна в центральной области пузырька воздуха.

С третьего выхода генератора управления 7 формируется импульс начала измерения (импульс начала строки) момента времени t> (фиг. 2). Этот импульс подается на вход формирователя 8, который в интервале времени t1 — ts (0в фиг. 2) формирует импульс, длительностью меньше длительности видеосигнала t — м,ь (U» фиг. 2), !

787557

55

Задний фронт импульса формирователя

8 запускает формирователь 9, Длительность импульса формирователя 9 тз — тэ (фиг, 2) выбирается больше длительности видеосигнала от светового пятна 1.5 — 17 (U1I фиг. 1) с таким запасом, чтобы она перекрывала максимально возможные изменения размеров светового пятна пузырька воздуха, обусловленных различной флотационной активностью реагентов.

Таким образом на первый вход логического элемента "ИЛИ" 12 подается импульс длительностью тз —, ts. а на второй вход подается импульс длительностью tz — t>o, "разрезанный" в интервале времени tsсветовым пятном от пузырька воздуха. На выходе логического элемента "ИЛИ" 12 в интервале времени t2 — tip (U

В результате совпадения этих импульсов на выходе логического элемента "И" 13 появляются импульсы в интервале времени

tz — tgp (0з фиг. 2), количество которых пропорционально длительности видеоимпульса (t2 — t10) с выхода логического элемента

"ИЛИ" 12, т,е. в конечном итоге пропорционально размеру пузырька воздуха Н.

Эти импульсы поступают в блок 14 определения флотационной активности реагентов, где они могут в зависимости от его использования быть представлены в цифровой или аналоговой форме

В последующем посредством скачкообразного увеличения объема пузырька газа. обеспечивающего приращение его поверхности относительно первоначальной, например на 35-50, происходит раздувание пузырька воздуха. При этом высота пузырька Н возрастает, а затем по окончанию раздувания начинает уменьшаться за счет адсорбции на его поверхности реагентов из объема ячейки. Адсорбция реагентов из объема ячейки приведет постепенно к уплощению пузырька, что соответственно приведет к уменьшению его высоты Н.

Изменение размеров пузырька воздуха во времени приведет к уменьшению длительности видеосигнала на втором выходе регистратора 6, что соответственно приведет к изменению длительности сигнала на выходе логического элемента "ИЛИ" 12.

Изменение размеров пузырька воздуха, его формы соответственно приведет и к изменению размеров светового пятна (Ue-2 ° t4 — to, фиг. 2), которое изображено штриховой линией, Но так как длительности работы формирователей 8,9 выбраны с запасом,то

"разрезание" видеоимпульса на выходе логического элемента "ИЛИ" 12 не произойдет как и в случае, описанном нами ранее. Поэтому на выходе логического элемента

"ИЛИ" 12 (фиг, 2) будет формироваться импульс в интервале времени tt — t(9-10) длительности - пропорциональной геометрическому размеру пузырька воздуха.

Изменение размеров пузырька воздуха во времени приводит к изменению длительности видеоимпульса на выходе логического элемента "ИЛИ" 12, а значит и к изменению количества импульсов йа выходе логического элемента "И" 13 (U

Нр, соответствующей переходу значения поверхностного натяжения сг от динамического од, отвечающего высоте пузырька Нд в момент окончания скачкообразного увеличения объема пузырька, до равновесного значения ар, отвечающего высоте Hp пузырька воздуха к моменту прекращения уменьшения его высоты.

График этой зависимости приведен на фиг. 3.

Время, в течение которого высота пузырька Н после скачкообразного увеличения его объема перейдет от значения Нд к

Hp позволяет установить длительность этого перехода, т.е. время релаксации тр неравновесного состояния на поверхности пузырька, являющегося характеристикой флотационной активности реагента.

Так как фотоэлектронный регистратор 5 состоит из п-фотоприемников, выполненных в виде линейки и конструктивно размещены на одинаковом расстоянии между собой, то это позволяет измерять и первоначальное значение высота пузырька воздуха

Нд, которое может изменяться при повторении измерений из-за неточной работы дозатора газа. Эта разница значений Нд при повторении измерений может быть легко учтена в блоке 14 определения флотационной активности реагентов в виде поправки на результат измерения.

1787557

Формула изобретения 10 в

1. Устройство автоматического иэмере- з ния флотационной активности реагентов, л нанесенных на поверхность пузырька газа, т содержащее источник света с конденсором, н обьектив, камеру, установленную между 15 х конденсором и объективом, вертикальную и калиброванную трубку. один конец которой установлен в камере, другой конец соединен с доэатором газа, установленный перед объективом фотоэлектронный регистратор 20 высоты пузырька газа, регистратор видео сигнала высоты пузырька газа, генератор управления, блок сравнения, блок определения флотационной активности-реагентов, причем выход и вход фотоэлектронного ре- 25 гистратора соедйнен соответственно с первым входом и первым выходом регистратора видеосигнала высоты пузырька газа, второй и третий входы которого соединены соответственно с первым и вто- 30

Таким образом, использование предлагаемого устройства позволяет измерить флотационную активность реагента на основе измерения параметра ЬН, отвечающего величине b, а, и интервала времени, в 5 течение которого происходит изменение высоты пузырька, отвечающего времени ре-. лаксации tp. рым выхбдами генератора управления, а второй выход соединен с первым входом блока сравнения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения флотационной активности реагентов путем учета величины неравномерного поглощения света в области оптического центра пузырька газа, оно снабжено двумя последовательно соединенными формироателями длительности сигнала высоты пуырька, источником опорного напряжения, огическими элементами И и ИЛИ, при этом ретий выход генератора управления соедиен с входом первого формирователя, выод второго формирователя соединен с ервым входом логического элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом блока сравнения, а выход соединен с вторым входом логического элемента И, первый вход которого соединен с вторым выходом генератора управления, а выход соединен с блоком определения флотационной активйости реагентов, второй вход блока сравнения соединен с источником опорного напряжения.

2. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что фотоэлектронный регистратор высоты пузырька газа выполнен в виде линейки фотоприемников на элементах с зарядовой связью.

Составитель Н;Чупрова

Техред М.Моргентал Корректор 3.Салко

Редактор А.Пигина

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород. ул, Гагарина, 101

Заказ 26 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5