Удалить нежелательные примеси из кварца, разделить мрамор по цвету, выделить полезную фракцию из добытой горной массы – эти задачи можно решать с помощью сенсорной сортировки. Технология позволяет оценивать отдельные частицы материала и распределять их по потокам в зависимости от заданных характеристик.
Сортировку применяют при переработке рудного и нерудного сырья. Для одних предприятий ее задача – предварительное обогащение перед измельчением, для других – получение товарного материала с нужным составом или внешним видом. Сортировку также рассматривают для выделения полезного материала из ранее отбракованной горной массы.
Как работает сенсорная сортировка
Сенсорная сортировка – это автоматическое разделение минерального сырья по признакам, которые регистрируют камеры или другие датчики. В зависимости от задачи используют RGB-камеры, гиперспектральные камеры, рентгеновские, электромагнитные, радиометрические или лазерные датчики. Каждый тип датчиков регистрирует определенные характеристики материала.
Материал поступает в зону детекции, где система оценивает отдельные частицы и определяет, в какой поток их направить. В сепараторах WINGSBEE разделение выполняется импульсом сжатого воздуха: по команде системы пневматические клапаны срабатывают и направляют выбранные частицы в отдельный поток.
В сепараторах WINGSBEE в зависимости от модели анализ может осуществляться по внешнему виду материала (VIS), гиперспектральному «отпечатку» (SWIR), прохождению рентгеновского излучения через него (XRT) или элементному составу по рентгенофлуоресцентному сигналу (XRF). В одной установке можно сочетать несколько технологий, например VIS и SWIR, чтобы учитывать больше признаков при распознавании материала.
Для успешной сортировки необходимо, чтобы регистрируемый признак был связан с качеством сырья. Например, цвет может указывать на нежелательную примесь, но сам по себе не гарантирует определенный химический состав. Эту связь проверяют при испытаниях материала.
Технологии сортировки горных пород: принципы и применение
VIS: разделение по цвету и внешнему виду
Оптическая сортировка VIS использует камеры, работающие в видимом диапазоне. Система распознает различия в цвете, текстуре и других внешних признаках материала.
Технология подходит для задач, в которых полезные минералы и нежелательные включения можно различить визуально. Например, для удаления темных примесей из кварца или получения мраморного щебня однородного цвета.
При испытаниях WINGSBEE влажный мраморный щебень фракции 30–70 мм разделяли на белую, серую и желтую фракции. Чистота полученных фракций составила 96–98% при производительности 3,5 т/ч. Эти показатели относятся к конкретному материалу и условиям испытаний.
Для VIS имеет значение состояние поверхности: пыль и налипшая глина могут скрывать признаки, по которым выполняется разделение. Поэтому подготовка материала является немаловажной частью сепарации.
SWIR: разделение по компонентному составу
В технологии SWIR используется гиперспектральная камера, которая регистрирует отраженное от материала инфракрасное излучение на разных длинах волн. По полученному спектральному «отпечатку» система распознает различия в минеральном составе и определяет, в какой поток направить материал. Это позволяет разделять внешне похожие горные породы.
Рабочий диапазон камеры подбирают так, чтобы он охватывал спектральные признаки, по которым можно различить целевую и удаляемую фракции.
В сепараторе WINGSBEE модели SWIR 2500 для горных пород используется гиперспектральная камера собственной разработки с верхней границей рабочего диапазона 2500 нм. Для более высокой точности анализа SWIR дополнен технологией VIS, чтобы одновременно учитывать спектральные и внешние признаки.
Одно из направлений применения – анализ золотосодержащего сырья. При этом распознавание может опираться на спектральные признаки сопутствующих минералов, связь которых с содержанием золота необходимо подтвердить испытаниями. Подробнее о задаче – в кейсе WINGSBEE об ИК-спектроскопии для сортировки золотосодержащей руды.
XRT: анализ прохождения рентгеновского излучения
Рентгенотрансмиссионная сортировка XRT основана на различиях в ослаблении рентгеновского излучения при прохождении через материал. На результат влияют его состав, плотность и толщина.
Технология позволяет анализировать материал по всему пути прохождения излучения, а не только по внешнему виду. Это полезно, когда целевая и удаляемая фракции визуально похожи, но различаются по рентгеновским характеристикам.
XRF: анализ элементного состава
Рентгенофлуоресцентная сортировка XRF использует сигнал, по которому можно распознавать химические элементы в анализируемом материале. Технологию рассматривают, когда задача связана с содержанием выбранного элемента, например меди, цинка или хрома.
Особенность метода – получение информации преимущественно из приповерхностного слоя. Поэтому важно, насколько состав поверхности отражает состав всей частицы. Неравномерное распределение минералов и загрязнения могут влиять на точность классификации.
При испытаниях WINGSBEE на хромовой руде фракции 80–120 мм содержание посторонней породы в концентрате составило 9% при требовании заказчика не более 10%. Результат подтвердили независимым лабораторным анализом. Подробности – в кейсе о XRF-сортировке хромовой руды.
Где устанавливают сортировочное оборудование
Сенсорную сортировку часто включают в линию после дробления и грохочения. Дробление подготавливает материал необходимой крупности, а грохочение разделяет его на размерные классы для последующей обработки.
Стабильная подача также влияет на результат: частицы должны располагаться так, чтобы система могла распознать и отделить каждую из них. Поэтому производительность линии определяется не только возможностями датчиков, но и подготовкой, распределением и условиями подачи материала.
Как выбрать технологию для своего сырья
Выбор начинают с постановки задачи: что требуется получить, какие примеси удалить и какие потери допустимы. Затем оценивают свойства материала – состав, крупность, влажность, состояние поверхности и распределение полезных минералов.
Для предварительного выбора можно ориентироваться на основные различия методов: VIS распознает внешние признаки, SWIR выявляет спектральные особенности, связанные с минеральным составом, XRT анализирует прохождение рентгеновского излучения через материал, а XRF дает информацию об элементном составе. Окончательное решение принимают по результатам испытаний.
Важно, чтобы проба отражала сырье, которое действительно будет поступать на линию, включая характерные примеси и колебания качества. Это позволяет получить более полезные данные для выбора оборудования и оценки результата.
WINGSBEE предлагает бесплатную тестовую сортировку в тестовом центре в Екатеринбурге. По итогам испытаний заказчик получает результаты разделения, видео процесса и рекомендации по подбору решения.
Отправьте описание материала и производственной задачи, чтобы согласовать пробу и проверить возможности сортировки вашего сырья.
