PL232047B1 - System for analysis and separation of materials - Google Patents

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest układ do analizy i separacji materiałów dla określenia ich składu chemicznego, typu, rodzaju oraz formy występowania. Separacja taka może być wykorzystana do sortowania materiałów takich jak: skały, minerały, rudy metali, metale, obiekty w procesie recyklingu, ogólnie odpady oraz inne materiały, przy których ważne jest określenie ich składu chemicznego w celu ich dalszej separacji.The subject of the invention is a system for the analysis and separation of materials to determine their chemical composition, type, type and form of occurrence. Such separation can be used to sort materials such as: rocks, minerals, metal ores, metals, recycling facilities, generally waste and other materials where it is important to determine their chemical composition in order to further separate them.

Znana jest konstrukcja urządzenia do separacji materiałów z amerykańskiego patentu US2006171504A1 lub US2007086568A1. W metodzie tej, detektory promieniowania posiadają podwójną warstwę czujników analizujących ten sam fragment materiału. Promieniowanie X po przejściu przez analizowany materiał, pada na pierwsza warstwę czujników. Pierwsza warstwa analizuje bezpośrednio ilość energii promieniowania X padającą na czujnik po przejściu przez próbkę materiału. Druga warstwa znajduje się za filtrem wyhamowującym promieniowanie X i również mierzy energie tego promieniowania. W ten sposób pierwsza warstwa dokonuje pomiaru całkowitej energii fotonów Et promieniowania X, które docierają do czujnika, zarówno tych o wysokiej Eh jak i niskiej energii El. Druga warstwa czujników dokonuje pomiaru tylko fotonów o wyższych energiach Eh, ponieważ te o niższej energii zostały pochłonięte przez filtr. W ten sposób możliwe jest zmierzenie dwóch poziomów energii przechodzących przez analizowany materiał. Warstwa górna czujników mierzy całkowitą ilość energii Et, a warstwa dolna mierzy tylko energie o wysokim poziomie Eh. Poprzez odjęcie tych sygnałów od siebie, otrzymamy energie o niskim poziomie El= Et - Eh. Jednocześnie powszechnie wiadomo jest że podczas przenikania promieni X przez materię, energia tego promieniowania jest tłumiona. Stopień tłumienia tej energii zależny jest głównie od zjawisk, jakie w tym układzie powstają: zjawisko fotoelektryczne, rozpraszanie Comptona oraz tworzenie par elektron-pozyton. Podczas przenikania promieni X o energii do około 200 keV, w większości materiałów zachodzą tylko dwa pierwsze zjawiska: fotoelektryczne i rozpraszanie Comptona, i zjawiska te są zależne od ilości padającej energii promieniowania X oraz od rodzaju materiału. Przykładowo aluminium o grubości 1 mm, poddane działaniu promieniowania X o energii 100 keV daje współczynnik tłumienia 4,48%, a przy energii 50 keV 9,45%. Jednocześnie taka sama grubość miedzi daje współczynnik tłumienia 33,6% przy energii 100 keV, a przy energii 50 keV 90,3%. Porównując ilorazy tych współczynników przy E50/E100 uzyskamy wartości 2,1 dla aluminium i 2,7 dla miedzi. Głównym ograniczeniem metody dwuenergetycznej jest to, że każdy z czujników mierzący energie fotonów padających na dany czujnik, zarówno dla pierwszej jak i drugiej warstwy, dokonuje pomiaru sumarycznego określonej grupy fotonów promieniowania X. Są to czujniki oparte na scyntylatorach. Fotony promieniowania X padają na zewnętrzną warstwę czujnika, gdzie znajduje się scyntylator. Jest to z reguły kryształ materiału, który poprzez wzbudzenie promieniowaniem X powoduje efekt świecenia światłem widzialnym, które zostaje mierzone przez fotodiodę. W momencie, gdy do kryształu scyntylatora dostanie się foton promieniowania X, następuje efekt fotoelektryczny i rozpraszanie Comptona, podobnie jak w analizowanym wcześniej materiale. Jednak w przypadku scyntylatora, efekt fotoelektryczny można w efektywny sposób zamienić na fotony światła widzialnego i zmierzyć ich intensywność, która będzie proporcjonalna do energii i ilości fotonów promieniowania X padających na kryształ scyntylatora. Jednak w efekcie, gdy do czujnika dotrą w niemal tym samym czasie fotony promieniowania X o niskiej i wysokiej energii, pomiar energii tych fotonów będzie sumaryczny, czyli będzie to pomiar całkowitej energii, która dotarła do czujnika scyntylatorowego. Wspomniane ograniczenia powodują, że nie jest możliwe rozróżnienie wielu rodzajów materiałów. Zwłaszcza fakt ten staje się bardzo istotny w przypadku separacji materiałów mieszanych (jak minerały lub stopy metali), gdzie w skład materiału wchodzi wiele pierwiastków i ich związków. Wówczas pomiar dwuenergetyczny jest nieprecyzyjny, a interpretacja rodzaju materiału w oparciu o tylko dwa poziomy energetyczne jest trudna i chaotyczna.The design of the material separation device is known from the US patent US2006171504A1 or US2007086568A1. In this method, radiation detectors have a double layer of sensors analyzing the same piece of material. X radiation, after passing through the analyzed material, hits the first layer of sensors. The first layer directly analyzes the amount of X-ray energy falling on the sensor after it passes through the material sample. The second layer is located behind the filter that inhibits X-rays and also measures the energy of this radiation. In this way, the first layer measures the total energy of the X-ray photons that reach the sensor, both high Eh and low El energy. The second layer of sensors measures only photons with higher Eh energies, because those with lower energy have been absorbed by the filter. In this way, it is possible to measure two levels of energy passing through the analyzed material. The top layer of the sensors measures the total amount of energy Et, and the bottom layer measures only energies with a high Eh level. By subtracting these signals from each other, we get low-level energies El = Et - Eh. At the same time, it is commonly known that when X-rays pass through matter, the energy of this radiation is suppressed. The degree of attenuation of this energy depends mainly on the phenomena that arise in this system: photoelectric effect, Compton scattering and the formation of electron-positron pairs. During the penetration of X rays with energies up to about 200 keV, in most materials only the first two phenomena occur: photoelectric and Compton scattering, and these phenomena depend on the amount of incident X-ray energy and the type of material. For example, 1 mm thick aluminum exposed to X-ray energy with an energy of 100 keV gives a damping factor of 4.48%, and at an energy of 50 keV 9.45%. At the same time, the same thickness of copper gives a damping factor of 33.6% with an energy of 100 keV and 90.3% with an energy of 50 keV. Comparing the ratios of these coefficients at E50 / E100, we obtain values of 2.1 for aluminum and 2.7 for copper. The main limitation of the dual energy method is that each of the sensors measuring the energy of photons incident on a given sensor, both for the first and the second layer, performs a summary measurement of a specific group of X-ray photons. These are sensors based on scintillators. The X-ray photons fall on the outer layer of the sensor, where the scintillator is located. It is usually a material crystal which, by excitation by X-rays, produces the effect of shining with visible light, which is measured by a photodiode. At the moment when the X-ray photon enters the scintillator crystal, the photoelectric effect and Compton scattering occur, similar to the material analyzed earlier. However, in the case of a scintillator, the photoelectric effect can be effectively converted into photons of visible light and their intensity can be measured, which will be proportional to the energy and amount of X-ray photons incident on the scintillator crystal. However, as a result, when the X-ray photons of low and high energy reach the sensor at almost the same time, the measurement of the energy of these photons will be summed up, i.e. it will be a measurement of the total energy that has reached the scintillator sensor. These limitations make it impossible to distinguish between many types of materials. This fact becomes especially important in the case of separation of mixed materials (such as minerals or metal alloys), where the material consists of many elements and their compounds. Then the dual energy measurement is imprecise, and the interpretation of the type of material based on only two energy levels is difficult and chaotic.

Celem wynalazku jest opracowanie sposobu analizy i separacji materiałów poprzez określenie bardzo precyzyjne jego składu chemicznego, typu, rodzaju oraz formy występowania.The aim of the invention is to develop a method for the analysis and separation of materials by very precisely determining their chemical composition, type, type and form of occurrence.

Sposób analizy i separacji materiałów dla określenia ich składu chemicznego przebiega na przenośniku taśmowym z wykorzystaniem źródła promieniowania rentgenowskiego X, detektora pomiaru promieniowania X składającego się z szeregu wielokrotnych czujników promieniowania charakteryzuje się tym, że ze źródła promieniowania X promienie X przenikają przez mierzony materiał na całej szerokości i głębokości taśmy przenośnika taśmowego przy czym mierzony materiał jest wprowadzany pomiędzy źródło promieniowania a detektory z kontrolowaną prędkością przenośnika taśmowego i/lub z kontrolowaną prędkością za pomocą grawitacji a źródło promieniowania rentgenowskiego X generujeThe method of analyzing and separating materials to determine their chemical composition is carried out on a belt conveyor with the use of an X-ray source, an X-ray measurement detector consisting of a number of multiple radiation sensors, characterized by the fact that from the X-ray source, X rays pass through the measured material along the entire width and the depth of the belt conveyor, the measured material is introduced between the radiation source and the detectors with a controlled speed of the belt conveyor and / or with a controlled speed by means of gravity and the X-ray source generates

PL 232 047 B1 określoną i kontrolowaną energię fotonów na całej szerokości taśmy przenośnika taśmowego , następnie przetwarza dane z wielopasmowego detektora i komputerowego systemu obliczeniowego a także układu odrzucającego cząstki materiału znajdującego się poniżej progu kryterium separacji i urządzeń odbierających odseparowane frakcje materiału, natomiast wielopasmowy detektor pomiaru promieniowania X dokonuje pomiaru ilości i energii fotonów promieniowania X dla poszczególnych niezależnych pasm energetycznych i przedstawia je w formie impulsów elektrycznych o intensywności proporcjonalnej do energii fotonów.Determined and controlled photon energy along the entire width of the belt conveyor belt, then processes data from a multi-band detector and a computer computing system, as well as a system rejecting material particles below the threshold of the separation criterion and devices collecting separated material fractions, while the multi-band radiation measurement detector X measures the number and energy of X-ray photons for individual independent energy bands and presents them in the form of electric pulses with an intensity proportional to the energy of the photons.

Korzystnie wielopasmowy detektor pomiaru promieniowania X jest w kształcie matrycy z ustawionych w szeregu niezależnych czujników promieniowania X pokrywających całą szerokość taśmy przenośnika taśmowego.Preferably, the multiband X-ray measurement detector is in the form of a matrix of arranged in a series of independent X-ray sensors covering the entire width of the belt of the conveyor belt.

Korzystnie sposób przetwarzania danych z wielopasmowych detektorów polega na przeliczeniu i klasyfikacji impulsów elektrycznych z czujników, i przedstawieniu ich, jako statystyczny rozkład ilości zmierzonych fotonów dla poszczególnych pasm energii promieniowania X.Preferably, the method of processing data from multiband detectors consists in calculating and classifying electrical impulses from the sensors and presenting them as a statistical distribution of the number of photons measured for individual X-ray energy bands.

Korzystnie sposób przetwarzania danych z wielopasmowych detektorów przedstawia statystyczny rozkład ilości zmierzonych fotonów dla zadanej ilości niezależnych pasm energii promieniowania X w ilości od kilku do nawet kilkuset pasm.Preferably, the method of data processing from multiband detectors shows a statistical distribution of the number of measured photons for a given number of independent X-ray energy bands in the amount of several to even several hundred bands.

Korzystnie sposób komputerowego systemu obliczeniowego określającego kryteria separacji materiałów, rozpoznaje różnice w rozkładach ilości zmierzonych fotonów dla poszczególnych pasm energetycznych definiując w ten sposób różnice miedzy separowanymi materiałami i ich własnościami.Advantageously, the method of the computer computing system determining the criteria of material separation recognizes the differences in the distributions of the number of measured photons for individual energy bands, thus defining the differences between the separated materials and their properties.

Korzystnie sposób komputerowego systemu obliczeniowego określającego kryteria separacji materiałów, poprzez zadane parametry kryteriów separacji, w sposób całkowicie niezależny wybiera poszczególne pasma energetyczne i porównuje wartości odpowiadające ilości zmierzonych w tych pasmach fotonów.Preferably, the method of the computerized computational system determining the material separation criteria selects the individual energy bands in a completely independent manner through the given parameters of the separation criteria and compares the values corresponding to the number of photons measured in these bands.

Korzystnie sposób komputerowego systemu obliczeniowego określającego kryteria separacji materiałów porównuje wartości odpowiadające ilości zmierzonych w tych pasmach fotonów, poprzez wykonanie obliczeniowych operacji matematycznych.Preferably, the method of the computer computing system determining the material separation criteria compares the values corresponding to the number of photons measured in these photon bands by performing computational mathematical operations.

Korzystnie sposób komputerowego systemu obliczeniowego określającego kryteria separacji materiałów, bazuje na wcześniejszych pomiarach laboratoryjnych określających najlepsze konfiguracje liczb odpowiadających ilościom fotonów w poszczególnych pasmach energetycznych, w celu rozróżnienia separowanych materiałów.Preferably, the computer computing system method for determining the material separation criteria is based on previous laboratory measurements determining the best configurations of the numbers corresponding to the number of photons in the individual energy bands in order to distinguish the separated materials.

Korzystnie sposób wykorzystuje układ odrzucający cząstki materiału znajdujące się poniżej progu kryterium separacji, określa opóźnienie i czas trwania impulsu do sterowania elementami wykonawczymi układu odrzucającego tak, że efektywnie odrzuca wybrane cząstki materiału w momencie pojawienia się ich na wylocie z taśmy niezależnie od położenia względem szerokości taśmy.Preferably, the method employs a material particle rejection system below the threshold of the separation criterion, determines the delay and pulse duration to drive the actuators of the rejection system so that it effectively rejects the selected material particles as they arrive at the belt exit regardless of position relative to the belt width.

Korzystnie sposób polega na sterowaniu wieloma dyszami pneumatycznymi ustawionymi w rzędzie wzdłuż szerokości taśmy.Preferably, the method consists in controlling a plurality of pneumatic nozzles arranged in a row along the width of the belt.

Korzystnie sposób polega na sterowaniu w układzie odrzucającym wieloma łopatkami mechanicznymi ustawionymi w rzędzie wzdłuż szerokości taśmy, oraz na sterowaniu elementami wykonawczymi i ustawionymi w rzędzie wzdłuż szerokości taśmy, pod trajektorią lotu materiału i odrzucaniu cząstki w górę, a także nad trajektorią lotu materiału i odrzucaniu cząstki w dół.Preferably, the method consists in controlling in the rejection system a plurality of mechanical blades arranged in a row along the width of the belt, and in controlling the actuators and arranged in a row along the width of the belt, under the material trajectory and upward rejection of the particle, as well as over the material trajectory and particle rejection. Down.

Korzystnie sposób według wynalazku wykorzystuje nie mniej niż dwie jednostki urządzenia odbierającego odseparowane frakcje materiału.Preferably, the method according to the invention uses not less than two units of the device for collecting the separated material fractions.

Urządzenia odbierające odseparowane frakcje materiału są w formie pojemników lub w formie taśm przenośnikowych odtransportowujących odseparowany materiał i/lub w formie kanałów przesypowych odtransportowujących odseparowany materiał.The devices collecting the separated material fractions are in the form of containers or in the form of conveyor belts for transporting the separated material and / or in the form of discharge channels for transporting the separated material.

Sposób według wynalazku wykorzystuje przenośnik taśmowy, nad którym znajduje się źródło promieniowania X, które emituje promieniowanie w kierunku prostopadłym do taśmy przenośnika, zaś pod przenośnikiem znajdują się detektory promieniowania X, które przekazują sygnał do układu przetwarzania danych a następnie do głównej jednostki obliczeniowej, współpracującej z układem dysz, który składa się z wielokrotnych niezależnych dysz sprężonego powietrza układu odrzucającego.The method according to the invention uses a belt conveyor with an X-ray source above which emits radiation in the direction perpendicular to the conveyor belt, and under the conveyor there are X-ray detectors which transmit the signal to the data processing system and then to the main computing unit cooperating with the conveyor belt. a nozzle system that consists of multiple independent compressed air nozzles of the rejection system.

Źródło promieniowania X pokrywa w całości szerokość taśmy emitując na nią podobną energię względem szerokości. Detektory promieniowania składają się z wielokrotnych czujników promieniowania analizując w ten sposób niezależnie każdy punkt na szerokości taśmy. W momencie przesuwania się materiału razem z taśmą, powstaje obraz analizowanych cząstek materiału. W głównej jednostce obliczeniowej analizowany jest sygnał z układu przetwarzania danych i na podstawie parametrów nastawnych urządzenia separującego, podejmowana jest decyzja o odrzuceniu cząstek materiału o innychThe X-ray source covers the entire width of the strip, emitting energy similar to the width. Radiation detectors consist of multiple radiation sensors, thus analyzing each point independently along the width of the strip. As the material moves along with the belt, an image of the analyzed material particles is created. In the main computing unit, the signal from the data processing system is analyzed and, based on the adjustable parameters of the separating device, a decision is made to reject material particles with other

PL 232 047 B1 własnościach. W efekcie informacja o decyzji odseparowania takich cząstek jest przekazywana do układu odrzucającego i z odpowiednim opóźnieniem czasowym uruchamiane są dysze pneumatyczne układu odrzucającego. W ten sposób odseparowywane są cząstki o odmiennych własnościach do osobnego pojemnika zgodnie z własną trajektorią, a cząstki nieodrzucone spadają swobodnie do innego pojemnika zgodnie z własną trajektorią.PL 232 047 B1 properties. As a result, the information about the decision to separate such particles is transferred to the rejection system and the pneumatic nozzles of the rejection system are activated with an appropriate time delay. In this way, particles with different properties are separated into a separate container according to their own trajectory, and non-rejected particles fall freely to another container according to their own trajectory.

Układ działa w ten sam sposób na całej szerokości taśmy niezależnie od położenia cząstek względem taśmy, ponieważ układ dysz składa się z wielokrotnych niezależnych dysz sprężonego powietrza, które są uruchamiane w odpowiednim czasie i w odpowiedniej strefie względem szerokości taśmy.The system operates in the same manner across the width of the belt regardless of the position of the particles relative to the belt, since the nozzle arrangement consists of multiple independent compressed air nozzles which are actuated at the appropriate time and in the appropriate zone with respect to the belt width.

Sposób obrazuje różne współczynniki tłumienia promieniowania rentgenowskiego X przy zróżnicowanej energii tego promieniowania a źródło promieniowania rentgenowskiego X posiada możliwość generowania stabilnej energii fotonów na całej szerokości taśmy. Separowany materiał jest wprowadzany pomiędzy źródło promieniowania a detektory z kontrolowaną prędkością przenośnika taśmowego, lub mierzony materiał jest wprowadzany pomiędzy źródło promieniowania a detektory z kontrolowaną prędkością za pomocą grawitacji.The method shows different X-ray attenuation coefficients with different energy of this radiation, and the X-ray source has the ability to generate stable photon energy across the width of the strip. The material to be separated is introduced between the radiation source and the detectors at a controlled speed of the conveyor belt, or the material to be measured is introduced between the radiation source and the detectors at a controlled speed by means of gravity.

Wielopasmowy detektor pomiaru promieniowania X dokonuje pomiaru ilości i energii fotonów promieniowania X dla poszczególnych niezależnych pasm energetycznych i przedstawia je w formie impulsów elektrycznych o intensywności proporcjonalnej do energii fotonów, przy czym wielopasmowy detektor pomiaru promieniowania X jest w kształcie matrycy ustawionych w szeregu niezależnych czujników promieniowania X pokrywających całą szerokość taśmy. Sposób przetwarzania danych z detektorów dokonuje przeliczenia i klasyfikacji impulsów elektrycznych z czujników, przedstawiając je, jako rozkład ilości zmierzonych fotonów dla poszczególnych pasm energii promieniowania. Sposób przetwarzania danych z detektorów przedstawia rozkład ilości zmierzonych fotonów dla zadanej ilości niezależnych pasm energii promieniowania w ilości nawet do kilkuset pasm. W sposobie wykorzystuje się układ komputerowego systemu obliczeniowego określającego kryteria separacji materiałów, rozpoznaje różnice w rozkładach ilości zmierzonych fotonów dla poszczególnych pasm energetycznych definiując w ten sposób różnice miedzy separowanymi materiałami i ich własnościami. Sposób określa kryteria separacji materiałów, poprzez zadane parametry kryteriów separacji, w sposób całkowicie niezależny wybiera poszczególne pasma energetyczne i porównuje wartości odpowiadające ilości zmierzonych w tych pasmach fotonów, porównuje wartości odpowiadające ilości zmierzonych w tych pasmach fotonów, poprzez wykonanie obliczeniowych operacji matematycznych. Komputerowy system obliczeniowy określa kryteria separacji materiałów, bazuje na wcześniejszych pomiarach laboratoryjnych określających najlepsze konfiguracje liczb odpowiadających zawartości fotonów w poszczególnych pasmach energetycznych, w celu rozróżnienia separowanych materiałów. Układ odrzucający cząstki materiału znajdujące się poniżej progu kryterium separacji, określa opóźnienie i czas trwania impulsu do sterowania elementami wykonawczymi układu odrzucającego tak, aby efektywnie odrzucić wybrane cząstki materiału w momencie pojawienia się ich na wylocie z taśmy niezależnie od położenia względem szerokości taśmy.The multi-band X-ray measurement detector measures the number and energy of X-ray photons for individual independent energy bands and presents them in the form of electric pulses with an intensity proportional to the photon energy, with the multi-band X-ray measurement detector being a matrix arranged in a series of independent X-ray sensors covering the entire width of the tape. The method of data processing from detectors calculates and classifies electrical impulses from sensors, presenting them as a distribution of the number of measured photons for individual radiation energy bands. The method of data processing from detectors shows the distribution of the number of measured photons for a given number of independent radiation energy bands in the amount of up to several hundred bands. The method uses a computer computing system that determines the criteria for the separation of materials, recognizes the differences in the distributions of the number of measured photons for individual energy bands, thus defining the differences between the separated materials and their properties. The method determines the material separation criteria, through the given parameters of the separation criteria, selects individual energy bands in a completely independent manner and compares the values corresponding to the number of photons measured in these bands, compares the values corresponding to the number of photons measured in these bands, by performing computational mathematical operations. The computer computing system determines the criteria for the separation of materials, based on previous laboratory measurements determining the best configurations of numbers corresponding to the content of photons in individual energy bands, in order to distinguish the separated materials. The material particle rejection system below the threshold of the separation criterion determines the delay and pulse duration to control the actuators of the rejection system so as to effectively reject the selected material particles as they arrive at the belt exit regardless of their position relative to the belt width.

Sposób wykorzystuje układ odrzucający, który steruje wieloma dyszami pneumatycznymi ustawionymi w rzędzie wzdłuż szerokości taśmy. Alternatywnie, układ odrzucający steruje wieloma łopatkami mechanicznymi ustawionymi w rzędzie wzdłuż szerokości taśmy.The method employs a rejection system that controls a plurality of pneumatic nozzles arranged in a row along the width of the belt. Alternatively, the rejection system controls a plurality of mechanical blades arranged in a row across the width of the belt.

W sposobie układ odrzucający steruje elementami wykonawczymi i ustawionymi w rzędzie wzdłuż szerokości taśmy, pod trajektorią lotu materiału i odrzucającymi cząstki w górę lub w dół. W sposobie układ ten ma nie mniej niż dwie jednostki urządzenia odbierającego odseparowane frakcje materiału.In the method, the rejection system controls actuators and in a row along the width of the belt, below the trajectory of the material, and rejecting the particles either up or down. In the method, the system has no less than two units of device for collecting separated material fractions.

Przedmiot wynalazku został uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku schematycznym, na którym Fig. 1 przedstawia schemat blokowy procesu w widoku z boku, Fig. 2 przedstawia schemat blokowy procesu w widoku z góry.The subject matter of the invention has been shown in an embodiment in a schematic drawing, in which Fig. 1 shows a process flow diagram in a side view, Fig. 2 shows a process flow diagram in top view.

Na przenośniku taśmowym 5, rozprowadzony jest materiał 4 przeznaczony do sortowania, jako pojedyncza warstwa. Nad przenośnikiem znajduje się źródło promieniowania X (Roentgena) 1, które emituje promieniowanie 2 w kierunku prostopadłym do taśmy 5 przenośnika poruszającego się zgodnie z kierunkiem 14. Pod przenośnikiem znajdują się detektory promieniowania X 3, które przekazują sygnał do układu przetwarzania danych 9 a następnie do głównej jednostki obliczeniowej 8. Źródło promieniowania X 1 pokrywa w całości szerokość taśmy 5 emitując na nią podobną energię względem szerokości. Wielopasmowe detektory promieniowania 3 składają się z wielokrotnych czujników promieniowania analizując w ten sposób niezależnie każdy punkt na szerokości taśmy w zakresie niezależnych pasmOn the conveyor belt 5, the material 4 to be sorted is distributed as a single layer. Above the conveyor there is an X-ray (X-ray) source 1 which emits radiation 2 in the direction perpendicular to the conveyor belt 5 moving in the direction 14. Under the conveyor, there are X-ray detectors 3 that transmit the signal to the data processing system 9 and then to main computing unit 8. The X-ray source 1 covers the entire width of the strip 5, emitting on it energy similar to the width. 3 multi-band radiation detectors consist of multiple radiation sensors thus analyzing each point independently across the width of the strip in terms of independent bands

PL 232 047 B1 energetycznych. W momencie przesuwania się materiału razem z taśmą, powstaje obraz analizowanych całych cząstek materiału linia po linii. W głównej jednostce obliczeniowej 8 analizowany jest sygnał z układu przetwarzania danych 9 i na podstawie parametrów nastawnych urządzenia separującego, podejmowana jest decyzja o odrzuceniu cząstek materiału o innych własnościach. W efekcie informacja o decyzji odseparowania takich cząstek jest przekazywana do układu odrzucającego 7 i z odpowiednim opóźnieniem czasowym uruchamiane są dysze pneumatyczne 6 układu odrzucającego. W ten sposób odseparowywane są cząstki o odmiennych własnościach do pojemnika 10 zgodnie z trajektorią 12, a cząstki nieodrzucone spadają swobodnie do pojemnika 11 zgodnie z trajektorią 13. W układzie odrzucającym na całej szerokości taśmy niezależnie od położenia cząstek względem taśmy, działa układ dysz 6, który składa się z wielokrotnych niezależnych dysz sprężonego powietrza, które są uruchamiane w odpowiednim czasie i w odpowiedniej strefie względem szerokości taśmy.PL 232 047 B1. As the material moves along with the belt, an image of the analyzed whole material particles is created line by line. In the main computing unit 8, the signal from the data processing system 9 is analyzed and, based on the adjustable parameters of the separating device, a decision is made to reject material particles with different properties. As a result, the information about the decision to separate such particles is transmitted to the rejecting system 7 and the pneumatic nozzles 6 of the rejecting system are activated with a suitable time delay. In this way, particles with different properties are separated into the container 10 according to the trajectory 12, and the non-rejected particles fall freely into the container 11 along the trajectory 13. In the reject system along the entire width of the belt, irrespective of the position of the particles relative to the belt, a system of nozzles 6 operates, which consists of multiple independent compressed air nozzles which are activated at the appropriate time and in the appropriate zone relative to the belt width.

Claims (14)

Zastrzeżenia patentowePatent claims 1. Sposób analizy i separacji materiałów rozmieszczonych na przenośniku taśmowym z wykorzystaniem źródła promieniowania rentgenowskiego X, detektora pomiaru promieniowania X składającego się z szeregu wielokrotnych czujników promieniowania znamienny tym, że ze źródła promieniowania X (1) promienie X (2) przenikają przez mierzony materiał (4) na całej szerokości i głębokości taśmy przenośnika taśmowego (5) przy czym mierzony materiał (4) jest wprowadzany pomiędzy źródło promieniowania (1) a detektory (3) z kontrolowaną prędkością przenośnika taśmowego (5) i/lub z kontrolowaną prędkością za pomocą grawitacji a źródło promieniowania rentgenowskiego X (1) generuje określoną i kontrolowaną energię fotonów na całej szerokości taśmy przenośnika taśmowego (5), następnie przetwarzane są dane z wielopasmowego detektora (9) i komputerowego systemu obliczeniowego (8) a także układu odrzucającego (7), a cząstki materiału znajdującego się poniżej progu kryterium separacji kierowane są do urządzeń odbierających (10, 11) odseparowane frakcje materiału.1. Method of analyzing and separating materials distributed on a belt conveyor using an X-ray source, an X-ray measurement detector consisting of a series of multiple radiation sensors, characterized in that from the X-ray source (1), X rays (2) penetrate the measured material ( 4) across the entire width and depth of the belt conveyor (5), the material to be measured (4) being introduced between the radiation source (1) and the detectors (3) with a controlled speed of the belt conveyor (5) and / or controlled speed by gravity and the X-ray source (1) generates a defined and controlled photon energy across the width of the belt conveyor (5), then the data from the multi-lane detector (9) and the computer computing system (8) and the rejection system (7) are processed, and material particles below the threshold of the separation criterion are directed to devices from receiving (10, 11) separated material fractions. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że mierzony materiał (4) jest wprowadzany pomiędzy źródło promieniowania (1) a detektory (3) z kontrolowaną prędkością za pomocą innego znanego układu generującego stabilne przemieszczanie się materiału.2. The method according to p. The method of claim 1, characterized in that the measured material (4) is introduced between the radiation source (1) and the detectors (3) at a controlled speed by means of another known system generating a stable material movement. 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wykorzystuje wielopasmowy detektor (9) pomiaru promieniowania X (1), który dokonuje pomiaru ilości i energii fotonów promieniowania X (1) dla poszczególnych niezależnych pasm energetycznych i przedstawia je w formie impulsów elektrycznych o intensywności proporcjonalnej do energii fotonów.3. The method according to p. The method of claim 1, characterized in that it uses a multiband X-ray measurement detector (9) (1), which measures the number and energy of X-ray photons (1) for individual independent energy bands and presents them in the form of electric pulses with an intensity proportional to the photon energy. 4. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że wielopasmowy detektor (9) pomiaru promieniowania X (1) ma kształt matrycy z ustawionych w szeregu niezależnych czujników promieniowania X pokrywających całą szerokość taśmy przenośnika taśmowego (5).4. The method according to p. 5. The method of claim 5, characterized in that the multi-lane X-ray detector (9) (1) has the shape of a matrix of arranged in a series of independent X-ray sensors covering the entire width of the belt of the conveyor belt (5). 5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że dane z wielopasmowych detektorów (9) są przetwarzane, przeliczane i poddawane klasyfikacji impulsów elektrycznych z czujników, i przedstawiane, jako statystyczny rozkład ilości zmierzonych fotonów dla poszczególnych pasm energii promieniowania X.5. The method according to p. The method of claim 1, characterized in that the data from the multiband detectors (9) are processed, converted and classified as electric pulses from the sensors, and presented as a statistical distribution of the number of measured photons for individual X-ray energy bands. 6. Sposób według zastrz. 6, znamienny tym, że przetwarzanie danych z wielopasmowych detektorów (9) uwidacznia statystyczny rozkład ilości zmierzonych fotonów dla zadanej ilości niezależnych pasm energii promieniowania X w ilości od kilku do nawet kilkuset pasm.6. The method according to p. 6. The method according to claim 6, characterized in that the processing of data from multi-band detectors (9) shows the statistical distribution of the number of measured photons for a given number of independent X-ray energy bands in the amount from several to even several hundred bands. 7. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wykorzystuje układ komputerowego systemu obliczeniowego (8), który określa kryteria separacji materiałów (4), rozpoznaje różnice w rozkładach ilości zmierzonych fotonów dla poszczególnych pasm energetycznych definiując w ten sposób różnice miedzy separowanymi materiałami i ich własnościami.7. The method according to p. The method according to claim 1, characterized in that it uses a computer system of computing system (8), which defines the criteria of material separation (4), recognizes the differences in the distributions of the number of measured photons for individual energy bands, thus defining the differences between the separated materials and their properties. 8. Sposób według zastrz. 8, znamienny tym, że wykorzystuje układ komputerowego systemu obliczeniowego (8) określającego kryteria separacji materiałów, poprzez zadane parametry kryteriów separacji, w sposób całkowicie niezależny wybiera poszczególne pasma energetyczne i porównuje wartości odpowiadające ilości zmierzonych w tych pasmach fotonów.8. The method according to p. The method according to claim 8, characterized in that it uses the arrangement of the computerized computational system (8) that determines the criteria for the separation of materials, by means of the given parameters of the separation criteria, selects individual energy bands in a completely independent manner and compares the values corresponding to the number of photons measured in these bands. PL 232 047 B1PL 232 047 B1 9. Sposób według zastrz. 9, znamienny tym, że wykorzystuje układ komputerowego systemu obliczeniowego (8) określającego kryteria separacji materiałów (4), porównuje wartości odpowiadające ilości zmierzonych w tych pasmach fotonów, poprzez wykonanie obliczeniowych operacji matematycznych.9. The method according to p. A method according to claim 9, characterized in that it uses the arrangement of the computer system (8) determining the criteria of material separation (4), compares the values corresponding to the number of photons measured in these bands by performing computational mathematical operations. 10. Sposób według zastrz. 10, znamienny tym, że wykorzystuje układ komputerowego systemu obliczeniowego (8) określającego kryteria separacji materiałów, bazuje na wcześniejszych pomiarach laboratoryjnych określających najlepsze konfiguracje liczb odpowiadających ilościom fotonów w poszczególnych pasmach energetycznych, w celu rozróżnienia separowanych materiałów.10. The method according to p. The method of claim 10, characterized in that it uses a computer system (8) that determines the material separation criteria, is based on previous laboratory measurements determining the best configurations of numbers corresponding to the number of photons in individual energy bands in order to distinguish the separated materials. 11. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wykorzystuje układ odrzucający (7), który odrzuca cząstki materiału (4) znajdujące się poniżej progu kryterium separacji, określa opóźnienie i czas trwania impulsu do sterowania elementami wykonawczymi układu odrzucającego tak, że efektywnie odrzuca wybrane cząstki materiału w momencie pojawienia się ich na wylocie z taśmy niezależnie od położenia względem szerokości taśmy.11. The method according to p. A method as claimed in claim 1, characterized in that it employs a rejection circuit (7) that rejects material particles (4) below the threshold of the separation criterion, determines the delay and pulse duration to drive the actuators of the rejection circuit so that it effectively rejects the selected material particles upon appearance. at the exit of the belt, regardless of their position in relation to the width of the belt. 12. Sposób według zastrz. 11, znamienny tym, że wykorzystuje układ odrzucający (7), który steruje wieloma dyszami pneumatycznymi (6) ustawionymi w rzędzie wzdłuż szerokości taśmy.12. The method according to p. The method of claim 11, characterized in that it employs a rejection system (7) that controls a plurality of pneumatic nozzles (6) aligned in a row along the width of the belt. 13. Sposób według zastrz. 12, znamienny tym, że wykorzystuje układ odrzucający (7), który steruje wieloma łopatkami mechanicznymi ustawionymi w rzędzie wzdłuż szerokości taśmy.13. The method according to p. A method as claimed in claim 12, characterized in that it employs a rejection system (7) which controls a plurality of mechanical blades arranged in a row along the width of the belt. 14. Sposób według zastrz. 13, znamienny tym, że wykorzystuje układ odrzucający (7), który steruje elementami wykonawczymi i ustawionymi w rzędzie wzdłuż szerokości taśmy, pod trajektorią lotu materiału (4) i odrzucającymi cząstki w górę lub w dół.14. The method according to p. 13. A method according to claim 13, characterized in that it employs a rejection system (7) which controls actuators and members in a row along the width of the belt, under the material trajectory (4), and rejecting the particles either up or down.