PL245020B1 - Układ do analizy i separacji materiałów dla określenia ich składu chemicznego i sposób analizy i separacji materiałów dla określenia ich składu chemicznego - Google Patents
Układ do analizy i separacji materiałów dla określenia ich składu chemicznego i sposób analizy i separacji materiałów dla określenia ich składu chemicznego Download PDFInfo
- Publication number
- PL245020B1 PL245020B1 PL430784A PL43078419A PL245020B1 PL 245020 B1 PL245020 B1 PL 245020B1 PL 430784 A PL430784 A PL 430784A PL 43078419 A PL43078419 A PL 43078419A PL 245020 B1 PL245020 B1 PL 245020B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- ray
- energy
- radiation
- bands
- photons
- Prior art date
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 98
- 238000000926 separation method Methods 0.000 title claims abstract description 38
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 title claims abstract description 11
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 10
- 239000000126 substance Substances 0.000 title claims abstract description 10
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 82
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 21
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 18
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 13
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 10
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 claims abstract description 3
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 3
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 claims abstract 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 12
- 238000011545 laboratory measurement Methods 0.000 claims description 3
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 2
- 230000005484 gravity Effects 0.000 abstract description 2
- 238000010183 spectrum analysis Methods 0.000 abstract description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 10
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000000739 chaotic effect Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 1
- 239000004148 curcumin Substances 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000005442 electron-positron pair Effects 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
- G01N23/02—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material
- G01N23/06—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material and measuring the absorption
- G01N23/083—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material and measuring the absorption the radiation being X-rays
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B07—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS; SORTING
- B07C—POSTAL SORTING; SORTING INDIVIDUAL ARTICLES, OR BULK MATERIAL FIT TO BE SORTED PIECE-MEAL, e.g. BY PICKING
- B07C5/00—Sorting according to a characteristic or feature of the articles or material being sorted, e.g. by control effected by devices which detect or measure such characteristic or feature; Sorting by manually actuated devices, e.g. switches
- B07C5/34—Sorting according to other particular properties
- B07C5/344—Sorting according to other particular properties according to electric or electromagnetic properties
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
- G01N21/35—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
- G01N21/3563—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light for analysing solids; Preparation of samples therefor
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
Abstract
Przedmiotem zgłoszenia jest układ do analizy i separacji materiałów wyposażony w przenośnik taśmowy, źródło promieniowania rentgenowskiego X, detektor pomiaru promieniowania X, który ma źródło promieniowania X umieszczone w ten sposób, że promienie X przenikają przez mierzony materiał na całej szerokości taśmy przenośnika taśmowego przy czym detektory promieniowania składają się z wielokrotnych czujników promieniowania umieszczonych na całej szerokości taśmy, zaś układ czujników wyposażony jest w urządzenia przetwarzania danych w zakresie dwuenergetycznej (DE Dual Energy) lub wieloenergetycznej (ME Multi Energy) analizy promieniowania X, a także komputerowy system obliczeniowy sterujący układem odrzucającym cząstki materiału znajdującego się poniżej progu kryterium separacji i urządzenia odbierające odseparowane frakcje materiału, charakteryzuje się tym, że układ analizy rentgenowskiej wyposażony jest dodatkowo w układ hiper-spektralnej analizy w zakresie promieniowania podczerwonego przy pomocy źródła promieniowania podczerwonego (15) oraz hiper-spektralnej kamery (19) analizującej obraz promieni odbitych od powierzchni (17) badanego materiału (4) oraz ma wielopasmowy detektor (9) pomiaru promieniowania rentgenowskiego X (2) w kształcie matrycy ustawionych w szeregu niezależnych czujników promieniowania rentgenowskiego X pokrywających całą szerokość taśmy przenośnika taśmowego (5), posiada detektory promieniowania (3) o różnych współczynnikach tłumienia promieniowania rentgenowskiego X przy zróżnicowanej energii tego promieniowania. Zgłoszenie obejmuje także sposób analizy i separacji materiałów dla określenia ich składu chemicznego w celu ich dalszej separacji, charakteryzuje się tym, że mierzony materiał (4) jest wprowadzany pomiędzy źródło promieniowania rentgenowskiego X (1) a detektory promieniowania (3) z kontrolowaną prędkością przenośnika taśmowego (5) i/lub z kontrolowaną prędkością za pomocą grawitacji lub innego znanego układu generującego stabilne przemieszczanie się materiału a wielopasmowy detektor (9) pomiaru promieniowania rentgenowskiego X (2), dokonuje pomiaru ilości i energii fotonów promieniowania X (2) dla poszczególnych niezależnych pasm energetycznych i przedstawia je w formie impulsów elektrycznych o intensywności proporcjonalnej do energii fotonów.
Description
Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest układ do analizy i separacji materiałów dla określenia ich składu chemicznego i sposób analizy i separacji materiałów dla określenia ich składu chemic znego, 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.
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 pierwszą 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 ze 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.
Celem wynalazku jest opracowanie układu do analizy i separacji materiałów dla określenia ich składu chemicznego i sposób analizy i separacji materiałów dla określenia ich składu chemicznego, typu, rodzaju oraz formy występowania.
Układ do analizy i separacji materiałów wyposażony w przenośnik taśmowy, źródło promieniowania rentgenowskiego X, detektor pomiaru promieniowania X, który ma źródło promieniowania X umieszczone w ten sposób, że promienie X przenikają przez mierzony materiał na całej szerokości taśmy przenośnika taśmowego przy czym detektory promieniowania składają się z wielokrotnych czujników promieniowania umieszczonych wzdłuż całej szerokości taśmy, zaś układ czujników wyposażony jest w urządzenia przetwarzania danych w zakresie dwuenergetycznej (DE Dual Energy) lub wieloenergetycznej (ME Multi Energy) analizy promieniowania X, a także komputerowy system obliczeniowy sterujący układem odrzucającym cząstki materiału znajdującego się poniżej progu kryterium separacji i urządzenia odbierające odseparowane frakcje materiału, charakteryzuje się tym, że wyposażony jest dodatkowo w układ hiper-spektralnej analizy w zakresie promieniowania podczerwonego przy pomocy źródła promieniowania podczerwonego oraz hiper-spektralnej kamery analizującej obraz promieni odbitych od powierzchni badanego materiału oraz ma wielopasmowy detektor pomiaru promieniowania rentgenowskiego X w kształcie matrycy ustawionych w szeregu niezależnych czujników promieniowania rentgenowskiego X pokrywających całą szerokość taśmy przenośnika, posiada detektory promieniowania o różnych współczynnikach tłumienia promieniowania rentgenowskiego X przy zróżnicowanej energii tego promieniowania.
Korzystnie kamera hiper-spektralna promieniowania podczerwonego, posiada układ optyczny pokrywający całą szerokość taśmy przenośnika taśmowego.
Korzystnie źródło promieniowania rentgenowskiego X posiada możliwość generowania stabilnej energii fotonów promieniowania rentgenowskiego X na całej szerokości taśmy przenośnika taśmowego.
Korzystnie układ ma nie mniej niż dwie jednostki urządzenia odbierającego odseparowane frakcje materiału.
Korzystnie urządzenia odbierające odseparowane frakcje materiału są w formie pojemników.
Korzystnie urządzenia odbierające odseparowane frakcje materiału są w formie taśm przenośnikowych odtransportowujących odseparowany materiał i/lub w formie kanałów przesypowych odtransportowujących odseparowany materiał.
Sposób analizy i separacji materiałów dla określenia ich składu chemicznego w celu ich dalszej separacji, charakteryzuje się tym, że mierzony materiał jest wprowadzany pomiędzy źródło promieniowania rentgenowskiego X a detektory promieniowania z kontrolowaną prędkością przenośnika taśmowego i/lub z kontrolowaną prędkością, a wielopasmowy detektor pomiaru promieniowania rentgenowskiego 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; po czym mierzona powierzchnia (17) materiału (4) jest wprowadzana w bezpośrednie sąsiedztwo źródła promieniowania podczerwonego (15) i kamery hiper-spektralnej (19) z kontrolowaną prędkością, przy czym źródło promieniowania podczerwonego (15) oświetla powierzchnię materiału (17) a hiper-spektralna kamera promieniowania podczerwonego (19) dokonuje pomiaru intensywności fotonów promieniowania podczerwonego (16) odbitego od powierzchni materiału (17) dla poszczególnych niezależnych pasm częstotliwości promieniowania podczerwonego i przedstawia je w formie impulsów elektrycznych o intensywności proporcjonalnej do intensywności fotonów, a układ przetwarzania danych (21) z kamery hiper-spektralnej (19) przedstawia rozkład intensywności zmierzonych fotonów dla zadanej ilości niezależnych pasm częstotliwości promieniowania podczerwonego w ilości od jednego pasma do nawet kilkuset pasm jednocześnie.
Korzystnie wielopasmowy detektor pomiaru promieniowania rentgenowskiego X dokonuje pomiaru ilości i energii fotonów promieniowania X dla poszczególnych niezależnych pasm energetycznych w sposób sumaryczny lub grupowy, lub indywidualny. W podczerwieni, analizujemy intensywność fotonów w różnych pasmach częstotliwości tego światła i klasyfikujemy je do zakresów częstotliwości.
Korzystnie układ przetwarzania danych z detektorów wielopasmowych dokonuje przeliczenia i klasyfikacji impulsów elektrycznych z czujników przedstawiając je jako rozkład ilości zm ierzonych fotonów dla poszczególnych pasm energii promieniowania rentgenowskiego X.
Korzystnie układ przetwarzania danych z wielopasmowego detektora i z detektorów promieniowania przedstawia rozkład ilości zmierzonych fotonów dla zadanej ilości niezależnych pasm energii promieniowania rentgenowskiego X w ilości od dwóch do nawet kilkuset pasm.
Korzystnie źródło promieniowania podczerwonego posiada możliwość generowania stabilnej wiązki fotonów na całej szerokości taśmy przenośnika taśmowego.
Korzystnie źródło promieniowania podczerwonego generuje stabilną wiązkę fotonów w szerokim zakresie częstotliwości, lub tylko w wąskich wybranych pasmach takiego promieniowania.
Korzystnie układ komputerowego systemu obliczeniowego określającego kryteria separacji materiałów, rozpoznaje różnice w rozkładach ilości zmierzonych fotonów dla poszczególnych pasm energetycznych promieniowania rentgenowskiego X i jednocześnie rozpoznaje różnice w rozkładach ilości zmierzonych fotonów dla poszczególnych pasm częstotliwości promieniowania podczerwonego, definiując w ten sposób różnice między separowanymi materiałami i ich własnościami.
Korzystnie układ komputerowego systemu obliczeniowego określającego kryteria separacji materiałów, poprzez zadane parametry kryteriów separacji, w sposób całkowicie niezależny wybiera poszczególne pasma energetyczne dla promieniowania rentgenowskiego X oraz poszczególne pasma częstotliwości dla promieniowania podczerwonego, i porównuje wartości odpowiadające ilościom i intensywnościom zmierzonych w tych pasmach fotonów.
Korzystnie układ komputerowego systemu obliczeniowego określającego kryteria separacji materiałów, porównuje wartości odpowiadające ilościom i intensywnościom zmierzonych w tych pasmach fotonów, poprzez wykonanie obliczeniowych operacji matematycznych.
Korzystnie układ komputerowego systemu obliczeniowego określającego kryteria separacji materiałów, bazuje na wcześniejszych pomiarach laboratoryjnych określających najlepsze konfiguracje liczb odpowiadających zawartości fotonów w poszczególnych pasmach energetycznych promieniowania rentgenowskiego X oraz intensywności fotonów w poszczególnych pasmach częstotliwości promieniowania podczerwonego, w celu rozróżnienia separowanych materiałów.
Korzystnie 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.
Korzystnie układ odrzucający steruje wieloma dyszami pneumatycznymi ustawionymi w rzędzie wzdłuż szerokości taśmy.
Korzystnie układ odrzucający steruje wieloma łopatkami mechanicznymi ustawionymi w rzędzie wzdłuż szerokości taśmy.
Korzystnie układ odrzucający steruje elementami wykonawczymi i ustawionymi w rzędzie wzdłuż szerokości taśmy, pod i/lub nad trajektorią lotu materiału i odrzucającymi cząstki w górę i/lub w dół.
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.
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 3 promieniowania rentgenowskiego X, które przekazują sygnał do układu przetwarzania danych w postaci wielopasmowego detektora 9 a następnie do głównej jednostki obliczeniowej 8. Źródło promieniowania X 1 pokrywa w całości szerokość taśmy 5 przenośnika emitując na nią podobną energię względem szerokości. Wielopasmowe detektory promieniowania 9 składają się z wielokrotnych czujników promieniowania analizując w ten sposób niezależnie każdy punkt na szerokości taśmy w zakresie niezależnych pasm energetycznych. W momencie przesuwania się materiału 4 razem z taśmą 5 przenośnika poruszającego się w kierunku 20, powstaje obraz analizowanych całych cząstek materiału linia po linii. W głównej jednostce obliczeniowej 8 analizowany jest sygnał z układu przetwarzania danych wielopasmowego detektora 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. Źródło promieniowania podczerwonego 15 posiada możliwość generowania stabilnej wiązki fotonów na całej szerokości taśmy przenośnika taśmowego 5.
Źródło promieniowania podczerwonego 15 generuje stabilną wiązkę fotonów w szerokim zakresie częstotliwości lub tylko w wąskich wybranych pasmach takiego promieniowania. Mierzona powierzchnia 17 materiału 4 jest wprowadzana w bezpośrednie sąsiedztwo źródła promieniowania podczerwonego 15 i kamery hiper-spektralnej 19 z kontrolowaną prędkością przenośnika taśmowego 5 i/lub z kontrolowaną prędkością za pomocą grawitacji.
Mierzona powierzchnia 17 materiału 4 jest wprowadzana w bezpośrednie sąsiedztwo źródła promieniowania podczerwonego 15 i kamery hiper-spektralnej 19 z kontrolowaną prędkością za pomocą innego znanego układu generującego stabilne przemieszczanie się materiału.
Źródło promieniowania podczerwonego 15 oświetla powierzchnię materiału 17 a hiper-spektralna kamera promieniowania podczerwonego 19 dokonuje pomiaru intensywności fotonów promieniowania podczerwonego 16 odbitego od powierzchni materiału 17 dla poszczególnych niezależnych pasm częstotliwości promieniowania podczerwonego i przedstawia je w formie impulsów elektrycznych o intensywności proporcjonalnej do intensywności fotonów.
Układ przetwarzania danych 21 z kamery hiper-spektralnej 19 przedstawia rozkład intensywności zmierzonych fotonów dla zadanej ilości niezależnych pasm częstotliwości promieniowania podczerwonego w ilości od jednego pasma do nawet kilkuset pasm jednocześnie. Układ komputerowego systemu obliczeniowego 8 określającego kryteria separacji materiałów 4, rozpoznaje różnice w rozkładach ilości zmierzonych fotonów dla poszczególnych pasm energetycznych promieniowania rentgenowskiego X i jednocześnie rozpoznaje różnice w rozkładach ilości zmierzonych fotonów dla poszczególnych pasm częstotliwości promieniowania podczerwonego, definiując w ten sposób różnice między separowanymi materiałami i ich własnościami.
Układ komputerowego systemu obliczeniowego 8 określającego kryteria separacji materiałów, poprzez zadane parametry kryteriów separacji, w sposób całkowicie niezależny wybiera poszczególne pasma energetyczne dla promieniowania rentgenowskiego X oraz poszczególne pasma częstotliwości dla promieniowania podczerwonego i porównuje wartości odpowiadające ilościom i intensywnościom zmierzonych w tych pasmach fotonów 18. Układ komputerowego systemu obliczeniowego 8 określającego kryteria separacji materiałów 4, porównuje wartości odpowiadające ilościom i intensywnościom zmierzonych w tych pasmach fotonów, poprzez wykonanie obliczeniowych operacji matematycznych.
Układ komputerowego systemu obliczeniowego 8 określającego kryteria separacji materiałów, bazuje na wcześniejszych pomiarach laboratoryjnych określających najlepsze konfiguracje liczb odpowiadających zawartości fotonów w poszczególnych pasmach energetycznych promieniowania rentgenowskiego X oraz intensywności fotonów w poszczególnych pasmach częstotliwości promieniowania podczerwonego, w celu rozróżnienia separowanych materiałów.
Układ odrzucający 7 cząstki materiału 4 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.
Układ odrzucający 7 steruje wieloma dyszami pneumatycznymi 6 ustawionymi w rzędzie wzdłuż szerokości taśmy, steruje wieloma łopatkami mechanicznymi ustawionymi w rzędzie wzdłuż szerokości taśmy oraz steruje elementami wykonawczymi i ustawionymi w rzędzie wzdłuż szerokości taśmy, pod i/lub nad trajektorią lotu materiału 4 i odrzucającymi cząstki w górę i/lub w dół.
Wykaz oznaczeń
- źródło promieniowania rentgenowskiego X
- fotony promieniowania rentgenowskiego X
- detektory promieniowania rentgenowskiego X
- materiał badany
- przenośnik taśmowy
- dysze pneumatyczne
- układ odrzucający
- układ komputerowego systemu obliczeniowego
- wielopasmowy detektor promieniowania , 11 - urządzenia odbierające , 13 - trajektoria opadania materiału
- kierunek przesuwu materiału
- źródło promieniowania podczerwonego
- fotony promieniowania podczerwonego
- powierzchnia materiału odbitego
- przebieg fotonów promieniowania
- kamera hiper-spektralna
- kierunek taśmy przenośnika
- układ przetwarzania danych
Claims (20)
1. Układ do analizy i separacji materiałów wyposażony w przenośnik taśmowy, źródło promieniowania rentgenowskiego X, detektor pomiaru promieniowania X, który ma źródło promieniowania X umieszczone w ten sposób, że promienie X przenikają przez mierzony materiał na całej szerokości taśmy przenośnika taśmowego przy czym detektory promieniowania składają się z wielokrotnych czujników promieniowania umieszczonych wzdłuż całej szerokości taśmy, zaś układ czujników wyposażony jest w urządzenia przetwarzania danych w zakresie dwuenergetycznej (DE Dual Energy) lub wieloenergetycznej (ME Multi Energy) analizy promieniowania X, a także komputerowy system obliczeniowy sterujący układem odrzucającym cząstki materiału znajdującego się poniżej progu kryterium separacji i urządzenia odbierające odseparowane frakcje materiału, znamienny tym, że wyposażony jest dodatkowo w układ hiperspektralnej analizy w zakresie promieniowania podczerwonego przy pomocy źródła promieniowania podczerwonego (15) oraz hiper-spektralnej kamery (19) analizującej obraz promieni odbitych od powierzchni (17) badanego materiału (4) oraz ma wielopasmowy detektor (9) pomiaru promieniowania rentgenowskiego X (2) w kształcie matrycy ustawionych w szeregu niezależnych czujników promieniowania rentgenowskiego X pokrywających całą szerokość taśmy przenośnika taśmowego (5), posiada detektory promieniowania (3) o różnych współczynnikach tłumienia promieniowania rentgenowskiego X przy zróżnicowanej energii tego promieniowania.
2. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że kamera hiper-spektralna (19) promieniowania podczerwonego posiada układ optyczny pokrywający całą szerokość taśmy przenośnika taśmowego (5).
3. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że źródło promieniowania rentgenowskiego X (1) posiada możliwość generowania stabilnej energii fotonów promieniowania rentgenowskiego X (2) na całej szerokości taśmy przenośnika taśmowego (5).
4. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że ma nie mniej niż dwie jednostki urządzenia odbierającego (10, 11) odseparowane frakcje materiału (4)
5. Układ według zastrz. 1 lub 4, znamienny tym, że urządzenia odbierające odseparowane frakcje materiału są w formie pojemników (10, 11).
6. Układ według zastrz. 5, znamienny tym, że urządzenia odbierające (10, 11) odseparowane frakcje materiału są w formie taśm przenośnikowych odtransportowujących odseparowany materiał i/lub w formie kanałów przesypowych odtransportowujących odseparowany materiał.
7. Sposób analizy i separacji materiałów dla określenia ich składu chemicznego w celu ich dalszej separacji, znamienny tym, że mierzony materiał (4) jest wprowadzany pomiędzy źródło promieniowania rentgenowskiego X (1) a detektory promieniowania (3) z kontrolowaną prędkością przenośnika taśmowego (5) i/lub z kontrolowaną prędkością a wielopasmowy detektor (9) pomiaru promieniowania rentgenowskiego X (2), dokonuje pomiaru ilości i energii fotonów promieniowania X (2) dla poszczególnych niezależnych pasm energetycznych i przedstawia je w formie impulsów elektrycznych o intensywności proporcjonalnej do energii fotonów; po czym mierzona powierzchnia (17) materiału (4) jest wprowadzana w bezpośrednie sąsiedztwo źródła promieniowania podczerwonego (15) i kamery hiper-spektralnej (19) z kontrolowaną prędkością, przy czym źródło promieniowania podczerwonego (15) oświetla powierzchnię materiału (17) a hiper-spektralna kamera promieniowania podczerwonego (19) dokonuje pomiaru intensywności fotonów promieniowania podczerwonego (16) odbitego od powierzchni materiału (17) dla poszczególnych niezależnych pasm częstotliwości promieniowania podczerwonego i przedstawia je w formie impulsów elektrycznych o intensywności proporcjonalnej do intensywności fotonów, a układ przetwarzania danych (21) z kamery hiper-spektralnej (19) przedstawia rozkład intensywności zmierzonych fotonów dla zadanej ilości niezależnych pasm częstotliwości promieniowania podczerwonego w ilości od jednego pasma do nawet kilkuset pasm jednocześnie.
8. Sposób według zastrz. 7, znamienny tym, że wielopasmowy detektor (9) pomiaru promieniowania rentgenowskiego X (2) dokonuje pomiaru ilości i energii fotonów promieniowania X (2) dla poszczególnych niezależnych pasm energetycznych w sposób sumaryczny lub grupowy, lub indywidualny.
9. Sposób według zastrz. 7, znamienny tym, że układ przetwarzania danych z detektorów wielopasmowych (9) dokonuje przeliczenia i klasyfikacji impulsów elektrycznych z czujników przedstawiając je jako rozkład ilości zmierzonych fotonów dla poszczególnych pasm energii promieniowania rentgenowskiego X.
10. Sposób według zastrz. 9, znamienny tym, że układ przetwarzania danych z wielopasmowego detektora (9) i z detektorów promieniowania (3) przedstawia rozkład ilości zmierzonych fotonów dla zadanej ilości niezależnych pasm energii promieniowania rentgenowskiego X w ilości od dwóch do nawet kilkuset pasm.
11. Sposób według zastrz. 7, znamienny tym, że źródło promieniowania podczerwonego (15) posiada możliwość generowania stabilnej wiązki fotonów na całej szerokości taśmy przenośnika taśmowego (5).
12. Sposób według zastrz. 7, znamienny tym, że źródło promieniowania podczerwonego (15) generuje stabilną wiązkę fotonów w szerokim zakresie częstotliwości, lub tylko w wąskich wybranych pasmach takiego promieniowania.
13. Sposób według zastrz. 7, znamienny tym, że układ komputerowego systemu obliczeniowego (8) określającego kryteria separacji materiałów (4), rozpoznaje różnice w rozkładach ilości zmierzonych fotonów dla poszczególnych pasm energetycznych promieniowania rentgenowskiego X i jednocześnie rozpoznaje różnice w rozkładach ilości zmierzonych fotonów dla poszczególnych pasm częstotliwości promieniowania podczerwonego, definiując w ten sposób różnice między separowanymi materiałami i ich własnościami.
14. Sposób według zastrz. 13, znamienny tym, że układ komputerowego systemu obliczeniowego (8) określającego kryteria separacji materiałów, poprzez zadane parametry kryteriów separacji, w sposób całkowicie niezależny wybiera poszczególne pasma energetyczne dla promieniowania rentgenowskiego X oraz poszczególne pasma częstotliwości dla promieniowania podczerwonego, i porównuje wartości odpowiadające ilościom i intensywnościom zmierzonych w tych pasmach fotonów.
15. Sposób według zastrz. 14, znamienny tym, że układ komputerowego systemu obliczeniowego (8) określającego kryteria separacji materiałów (4), porównuje wartości odpowiadające ilościom i intensywnościom zmierzonych w tych pasmach fotonów, poprzez wykonanie obliczeniowych operacji matematycznych.
16. Sposób według zastrz. 15, znamienny tym, że układ komputerowego systemu obliczeniowego (8) określającego kryteria separacji materiałów, bazuje na wcześniejszych pomiarach laboratoryjnych określających najlepsze konfiguracje liczb odpowiadających zawartości fotonów w poszczególnych pasmach energetycznych promieniowania rentgenowskiego X oraz intensywności fotonów w poszczególnych pasmach częstotliwości promieniowania podczerwonego, w celu rozróżnienia separowanych materiałów.
17. Sposób według zastrz. 7, znamienny tym, że układ odrzucający (7) cząstki materiału (4) 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.
18. Sposób według zastrz. 17, znamienny tym, że układ odrzucający (7) steruje wieloma dyszami pneumatycznymi (6) ustawionymi w rzędzie wzdłuż szerokości taśmy.
19. Sposób według zastrz. 18, znamienny tym, że układ odrzucający (7) steruje wieloma łopatkami mechanicznymi ustawionymi w rzędzie wzdłuż szerokości taśmy.
20. Sposób według zastrz. 19, znamienny tym, że układ odrzucający (7) steruje elementami wykonawczymi i ustawionymi w rzędzie wzdłuż szerokości taśmy, pod i/lub nad trajektorią lotu materiału (4) i odrzucającymi cząstki w górę i/lub w dół.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL430784A PL245020B1 (pl) | 2019-07-31 | 2019-07-31 | Układ do analizy i separacji materiałów dla określenia ich składu chemicznego i sposób analizy i separacji materiałów dla określenia ich składu chemicznego |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL430784A PL245020B1 (pl) | 2019-07-31 | 2019-07-31 | Układ do analizy i separacji materiałów dla określenia ich składu chemicznego i sposób analizy i separacji materiałów dla określenia ich składu chemicznego |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL430784A1 PL430784A1 (pl) | 2021-02-08 |
| PL245020B1 true PL245020B1 (pl) | 2024-04-22 |
Family
ID=72659311
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL430784A PL245020B1 (pl) | 2019-07-31 | 2019-07-31 | Układ do analizy i separacji materiałów dla określenia ich składu chemicznego i sposób analizy i separacji materiałów dla określenia ich składu chemicznego |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL245020B1 (pl) |
-
2019
- 2019-07-31 PL PL430784A patent/PL245020B1/pl unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL430784A1 (pl) | 2021-02-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8855809B2 (en) | Material sorting technology | |
| US7693261B2 (en) | Method and apparatus for inspection of materials | |
| US7564943B2 (en) | Method and apparatus for sorting materials according to relative composition | |
| EP0358965B1 (en) | Method and apparatus for the detection and imaging of heavy metals | |
| US9116100B2 (en) | Method for the identification of materials in a container | |
| US8781072B2 (en) | Apparatus and method for characterisation of materials | |
| GB2285506A (en) | Detecting diamond inclusions in kimberlite particles | |
| WO2009024817A1 (en) | Method and apparatus for inspection of materials | |
| EP0819247A1 (en) | A method and an apparatus for analysing a material | |
| EP0064842A1 (en) | Material sorting | |
| JP5890327B2 (ja) | 検出器デバイスおよびその製造方法、材料検査と特性解析のための装置および方法 | |
| RU2344885C2 (ru) | Устройство и способ разделения навалочных материалов | |
| AU2002339180A1 (en) | X-ray grading apparatus and process | |
| US20220390390A1 (en) | Material analysis and separation system for the determination of their chemical composition and material analysis and separation method for the determination of their chemical composition | |
| PL245020B1 (pl) | Układ do analizy i separacji materiałów dla określenia ich składu chemicznego i sposób analizy i separacji materiałów dla określenia ich składu chemicznego | |
| PL232047B1 (pl) | Sposób analizy i separacji materiałów dla określenia ich składu chemicznego | |
| Murray et al. | Evaluation of automatic explosive detection systems | |
| CA2245141C (en) | On-line diamond detection | |
| Garavelli et al. | XSpectra®: The most advanced real time food contaminants detector | |
| CL2023000444A1 (es) | Sistema de análisis y separación de materiales para la determinación de sus composición química | |
| JP7123989B2 (ja) | Ｘ線検査装置 | |
| RU2670677C9 (ru) | Устройство для сепарации алмазов | |
| WO2023175459A1 (en) | X-ray separator for sorting metals from recycled material |