基于XRF的矿石分选系统设计

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矿产资源是一种宝贵的不能再生的资源,且存储量是有限的,对国家发展和人类生活有重要的影响。选矿是在采集的矿物原料中,基于各种矿物的特有性质的差异,选出有用矿物的过程。本文研究了基于X-Ray Fluorescence(XRF)技术的矿石分选,设计了XRF分选机的机械结构,根据矿石的分选要求对分选的分离和控制系统进行设计研究。具体内容如下:(1)对常用的4种矿石分选技术进行了总结分析,重点介绍了本文所要利用的的X射线荧光分选技术。X射线荧光分选技术已经成为未来矿石分选的热点,因此基于XRF的矿石分选技术的研究是矿石分选的重点。(2)由X射线荧光定性分析原理,推出了本文要研究的XRF的矿石分选原理。并简单介绍了 XRF分选检测系统的构成,对分选过程中使用的X射线探测器进行了重点研究。(3)设计了 XRF分选机的机械结构,并利用分析软件对分选机机架进行了 CAE可行性分析。首先利用Solidworks对分选机的整体三维建模,然后利用ANSYS分析软件对分选机的机架进行CAE可行性分析,以保证所设计的机架满足要求。(4)分析了矿石的分选要求,设计了基于XRF分选的分离系统。包括动力学计算、气动原理图、气动元器件的选型。对两位五通电磁换向阀、减压阀和气缸进行数学建模,并采用AMESim软件对重要元件及整个系统进行仿真分析。(5)研究了 XRF分选控制系统。利用S7-200PLC作为下位机,以及对应的STEP7-Micro/WIN编程软件编写梯形图,最后搭建试验台进行验证。结果表明,设计的分选机机架能满足分选的要求,机架的应力和应变大小均在允许的变形范围内,强度和刚度均满足设计要求,经过优化后的机架的一阶固有频率大于激振源频率,不会产生共振。对于计算分析设计的XRF分选气动系统,经过对各个气动部件及整个系统的数学建模以及AMESim软件的仿真,论证了气动系统设计的合理性,能满足XRF分选的分离要求。利用PLC编写的梯形图程序实现了对分选气动系统中电磁阀的控制,达到把不含目标元素的矿石和含目标元素的矿石分开的目的。
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