專利名稱：沒有危險(xiǎn)的散裝材料分析器系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及光語(yǔ)成像，更具體地涉及動(dòng)態(tài)工藝中散裝材料 (bulk material)的光語(yǔ)成像。
背景技術(shù)：
在工業(yè)應(yīng)用中利用和生產(chǎn)散裝材料，所述工業(yè)應(yīng)用比如水泥生產(chǎn)， 廢料處理以及工藝廢物處理。散裝材料可被表征為用在工業(yè)應(yīng)用中的材 料，所述材料在為了下游生產(chǎn)中更容易處理的目的而被粉碎或以其他方 式減小尺寸之后，在諸如傳送帶之類的連續(xù)移動(dòng)裝置上以大體積傳送該 材料。散裝材料可以進(jìn)一 步被表征為被成比例地組合以及處理以形成另 一種材料(比如預(yù)混合的材料)的原材料，以均勻或不均勻的形式混合 的原材料(比如后混合材料)，廢料材料和工藝廢物的合成組合。散裝 材料還可表征為具有低單位值(即重量小于一噸的個(gè)體量基本上具有非 常小的商業(yè)價(jià)值)的材料。為了實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)的處理，大量材料被傳送至下 游生產(chǎn)單元，其中相對(duì)有價(jià)值的礦物成分被分離，或者粉碎處理將大塊 減小至可處理的顆粒尺寸，以用于化學(xué)，濕法冶金或高溫冶金處理階段。 因此，沒有一個(gè)顆粒具有比它的鄰居更多或更少的價(jià)值(不像經(jīng)歷與大 量材料分離的如同包含的貴重金屬或?qū)毷邇r(jià)值顆粒)，并且全部材料 被"散裝"處理。典型的散裝材料包括不均勻的一塊塊粗粉碎礦井或采 石場(chǎng)散裝材料，比如石灰石的礦石，鋁土礦，銅，鋅，鉛，鐵，硅石， 磷酸鹽巖，鉀堿，粘土，稀土。類似傳送的其它散裝材料包括廢料材料， 白堊，煤和焦炭，氧化鋁，泥灰?guī)r，黃鐵礦，飛灰，工藝廢物等。在工 藝流中利用這種散裝材料，其中從源連續(xù)地、成批地或者在延長(zhǎng)的時(shí)間段內(nèi)饋送或供給散裝材料。
在利用散裝材料的一些工藝中，從分配源(比如料倉(cāng)或筒倉(cāng))傳送 組分或原材料，將其混合在一起并且經(jīng)過(guò)處理來(lái)形成新的材料。典型地， 利用傳送帶，將散裝材料大量地傳送通過(guò)這些過(guò)程。傳送帶包括兩個(gè)端 部滑輪，具有連續(xù)的耐受力強(qiáng)的柔性橡膠，膠布或金屬?gòu)?fù)合帶，其以連 續(xù)的無(wú)終止循環(huán)繞著滑輪旋轉(zhuǎn)。給滑輪提供動(dòng)力，以固定或可變速度將 帶以及在帶上加載的散裝材料通常向前移動(dòng)至另一個(gè)帶轉(zhuǎn)載點(diǎn)，或者用 于該具體制造工藝中的其它帶系統(tǒng)。傳送大量散裝材料的許多工藝使用 氣動(dòng)運(yùn)送管或氣動(dòng)滑板在處理點(diǎn)之間轉(zhuǎn)移散裝材料。
在散裝材料的傳送和處理過(guò)程中，為了控制的目的，有必要分析散 裝材料的精確或平均的化學(xué)或礦物含量和組成。當(dāng)散裝材料被混合，研 磨或處理以形成新的材料時(shí)，這些分析尤其有必要。在工藝廢物的情況 中，散裝材料的表征在診斷工藝的有效性和監(jiān)控污染物方面可能是有效 的。獲取散裝材料的移動(dòng)流的物理和化學(xué)狀態(tài)的足夠精確和詳細(xì)的知識(shí) 會(huì)比較困難并富有挑戰(zhàn)性。
如上面指出的，水泥處理的特征在于散裝材料的處理和形成。通過(guò) 在干燥條件(干法工藝)中混合和相互研磨不同的原材料成分可以形成 水泥，或者可以在水(濕法工藝)中進(jìn)行。在圖l中描述了用于水泥制 造工藝的流程圖。在該水泥制造工藝的典型版本中， 一個(gè)或多個(gè)進(jìn)料器
100-102將粉碎的原始成分引入到傳送帶105-107上。進(jìn)行組合以最終形 成水泥的原始成分的類型取決于生產(chǎn)的水泥的類型和所利用的原始成 分的組成。典型的原始成分包括石灰質(zhì)材料(比如石灰石，泥灰?guī)r，白 堊，牡蠣殼，霰石等)，泥質(zhì)材料(比如粘土，頁(yè)巖，板巖，礦渣，飛 灰，沙子，砂石等)，含鐵材料(比如軋屑，鐵礦石或疏化鐵礦)，氧 化鋁(比如鋁土礦或富含氧化鋁的材料)和對(duì)水泥特性有貢獻(xiàn)的某些添 加劑。在世界的某些地方，包括石灰質(zhì)成分的石灰石，泥灰?guī)r等也可以 包括足夠比例的泥質(zhì)材料，比如氧化鋁和氧化鐵，從而使得僅需要添加 硅質(zhì)材料。硅質(zhì)材料可以類似地包含泥質(zhì)材料，從而使這種硅質(zhì)材料可 以包括需要的氧化鋁。每種原始成分可以具有不同的質(zhì)量顆粒尺寸 (mass particle size)。例如， 一種原始成分可以具有4交大的相對(duì)顆 粒尺寸，而另一種原始成分可以具有小得多的平均顆粒尺寸。結(jié)果，就 不同的化學(xué)性質(zhì)以及廣泛不同的顆粒尺寸來(lái)說(shuō)，這些成分的總體混合物可以不同。
粉碎的原始成分通常被運(yùn)送至第二傳送帶115，并以預(yù)定比例在傳 送帶115上被混合。通過(guò)進(jìn)料器分配原始成分的速率和第一傳送帶傳送 原始成分的速率可以控制原始成分的混合比例。結(jié)果，以每單位時(shí)間的 量的不同速率來(lái)混合每一種原始成分。表l示出了典型的混合物的相對(duì) 礦物組成
干燥質(zhì)組成
氧化物范圍* (%)
Si0220 (5-25)
A12038 (0-8)
Fe2038 (0-8)
Ca030 (25-55)
Mg06 (0-6)
K203 (0-3)
Na203 (0-3)
S033 (0-3)
表l
在干法處理中，混合的原始成分被傳送通過(guò)一 系列的粗和/或精細(xì)
研磨機(jī)125。研磨機(jī)將原始成分合并為均勻混合物，并分別分配粗粒度 (比如在50和100目(mesh)之間)或細(xì)粒度(比如小于100目)。該研 磨機(jī)可以是任何種類的研磨設(shè)備，比如工業(yè)滾筒，旋轉(zhuǎn)研磨機(jī)(rotary mill )，球磨機(jī)(ball mill ),盤磨，籠式磨機(jī)，濕式懸輪磨機(jī)(muller mill),高速研磨機(jī)等。這些研磨機(jī)將得到的原始混合物分配到隨后的 傳送帶130上，該傳送帶將原始混合物傳送至其它研磨機(jī)或處理站。在 完成對(duì)原始混合物的處理后，原始混合物被傳送至窯(kiln) 140。
在原始成分和原始混合物從進(jìn)料器到窯的傳輸過(guò)程中，可以任意地 包括其它處理步驟和設(shè)備。這些附加的步驟和設(shè)備可以是附加的粉碎 機(jī)、提供附加添加劑至原始混合物的進(jìn)料器、傳送帶和存儲(chǔ)設(shè)施等。
該窯可以是垂直成角度安裝的，使得其可以繞著它的中心縱軸旋 轉(zhuǎn)。原始混合物在窯的頂端(或者進(jìn)料端)被引入，并在重力的作用下 沿窯的長(zhǎng)度向下傳送。該窯工作在大約l, 000攝氏度的溫度下。當(dāng)原始 混合物通過(guò)窯時(shí)，原始混合物被煅燒(按化學(xué)術(shù)語(yǔ)來(lái)講，其被還原)。水和二氧化碳被分離(drive off)，在原始混合物的成分之間發(fā)生化 學(xué)反應(yīng)，并且原始混合物的各成分熔化形成所稱的渣塊(clinker )。 在這些反應(yīng)的過(guò)程中，形成新的化合物。熔化溫度取決于進(jìn)料材料的化 學(xué)組成和存在于混合物中的熔劑(flux)的類型和量。主要的熔劑是氧 化鋁(A1203)和氧化鐵(Fe203 ),其使得化學(xué)反應(yīng)能夠在相對(duì)較低的 溫度下發(fā)生。
因此形成的渣塊通常被排出到蓖式冷卻機(jī)(grate-type cooler) 上面。然后通過(guò)傳送帶145傳送冷卻的渣塊，其中進(jìn)料器155分配并混合 石青至渣塊。該混合物被傳送至研磨機(jī)165,研磨機(jī)165碾碎渣塊并均勻 地將石骨混合到該成分中，形成細(xì)粉7JC泥成分(fine powder cement composition)。研磨機(jī)165將水泥成分分配到傳送帶170上，該傳送帶 將水泥至傳送筒倉(cāng)190， 195，以進(jìn)行存儲(chǔ)。
濕法系統(tǒng)(wet system)包括單獨(dú)地或作為混合的組分通過(guò)合適的 粉碎機(jī)，磨碎機(jī)(grinder)和研磨機(jī)將原始成分處理成期望的細(xì)度水 平。然后將原始成分送入水中形成泥漿。將泥漿傳送至存儲(chǔ)罐進(jìn)行保存 并不斷攪動(dòng)泥漿。在該階段，可以測(cè)試泥漿，并且可以包括添加劑。然 后通過(guò)將泥漿經(jīng)過(guò)合適的粉碎機(jī)，磨碎機(jī)和研磨機(jī)，將泥漿減小至期望 的細(xì)度。該泥漿最后被送入窯中并進(jìn)行處理，如同在干法工藝過(guò)程中的 那樣。
生成水泥中的一個(gè)重要考慮是成分的比例必須被保持在狹窄的限 度內(nèi)。引入原始混合物中的成分的量的差異和在處理過(guò)程中形成的成分 的組成差異會(huì)影響水泥的質(zhì)量和等級(jí)。影響生產(chǎn)的水泥類型的其它因素 包括溫度，滯留時(shí)間，顆粒的尺寸以及顆粒之間接觸的緊密度。結(jié)果， 當(dāng)為了實(shí)現(xiàn)期望的結(jié)果而對(duì)原始組成材料的混合進(jìn)行任何調(diào)節(jié)時(shí)，在決 策過(guò)程中必須認(rèn)真考慮上游條件并預(yù)測(cè)下游結(jié)果。
傳統(tǒng)地，通過(guò)從連續(xù)流中提取樣品，并且人工地或經(jīng)由自動(dòng)化的"后 置管"氣動(dòng)載艙(capsule)采樣傳送系統(tǒng)將它們從采樣點(diǎn)傳送至中央 實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行分析，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)任意的原材料成分，諸如原始混合物的 混合材料以及經(jīng)過(guò)處理的水泥的分析和監(jiān)控。然后實(shí)驗(yàn)室將利用多種標(biāo) 準(zhǔn)設(shè)備和儀器來(lái)制備和分析樣品。這些分析的結(jié)果然后用于調(diào)節(jié)諸如原 始成分被成比例混合以實(shí)現(xiàn)期望的混合配方的速率之類的因數(shù)。
該布置雖然提供了高精度，但仍是不完善的，因?yàn)椴蓸?、分離、傳送、制備和分析所需的總時(shí)間可以從最小的15-30分鐘到一小時(shí)或更多 改變。在該延遲過(guò)程中，成分和混合物的流連續(xù)被處理，使得由每個(gè)分 析的樣品所代表的快速移動(dòng)的數(shù)噸的散裝材料的控制點(diǎn)和調(diào)節(jié)點(diǎn)過(guò)去 很長(zhǎng)時(shí)間。這些材料從進(jìn)料器，沿著傳送帶通過(guò)磨碎機(jī)和窯并進(jìn)入筒倉(cāng) 所遵循的路徑是連續(xù)的流動(dòng)(或流)。隨后對(duì)該工藝所做的任何調(diào)節(jié)將 不能校正已經(jīng)移出可以進(jìn)行校正動(dòng)作的位置之外的原始混合物和經(jīng)過(guò) 處理的水泥的不足。這些調(diào)節(jié)將僅影響在調(diào)節(jié)之后生成的原始成分，原 始混合物和經(jīng)過(guò)處理的水泥。
上迷的另一個(gè)困難在于該方法不能提供對(duì)需要迅速的動(dòng)態(tài)校正動(dòng) 作的潛在問題的解決方案。例如，混合原始成分的速率不僅取決于被混 合的材料類型，而且取決于這些成分的組成。如果進(jìn)料器包括缺乏組成 均勻性的原始成分，則樣品分析不能代表當(dāng)前的流。因此，在樣品分析 之后進(jìn)行的任何調(diào)節(jié)將不適用于當(dāng)前的成分和這些成分的相應(yīng)組成。
例如，美國(guó)專利4026717描述了一種用于監(jiān)控水泥生產(chǎn)的方法，其 中在沿著工藝的各個(gè)點(diǎn)處從材料流獲得樣品。在粗研磨機(jī)處理樣品之 后，利用桶的窯前采樣器每l5秒鐘提取樣品并且將樣品沉積在第二傳送 帶上。該帶將樣品傳送至混合研磨機(jī)，該混合研磨機(jī)在15分鐘長(zhǎng)的時(shí)間 段內(nèi)收集生成混和樣品。傳送器然后將該混和樣品傳送至x-射線分析 器。還公開了用于從窯和渣塊冷卻系統(tǒng)中提取樣品的這些采樣器。
水泥散裝材料的分析可能還需要氧化物或礦相(分子多晶型物)的 知識(shí)，或者基于存在的氧化物的量(或其它期望的測(cè)量的性質(zhì))的標(biāo)準(zhǔn) 計(jì)算模塊的知識(shí)，以進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量控制。使用的一些分析裝置不能直接 測(cè)量氧化物或?qū)嶋H相位，而只測(cè)量元素值。
已經(jīng)采用一些方法來(lái)得到各種原始或混合材料的化學(xué)組分的元素 形式以及氧化物形式。然而在實(shí)際應(yīng)用方面，這些方法是有限的，并且 主要利用基于經(jīng)由核子活化的中子活化原子事件。這些所謂的瞬發(fā)Y中 子活化分析(PGNAA)系統(tǒng)需要放射性同位素用于中子通量，比如锎的 同位素Cf^，或者中子發(fā)生器(管)。在這些情況中，引入的中子引起 所包含材料的原子核的瞬時(shí)和臨時(shí)不平衡，導(dǎo)致伽馬輻射特征(ga薩a radiation signature)的發(fā)射，作為恢復(fù)平衡的反應(yīng)。中子活4匕系統(tǒng) 應(yīng)用(對(duì)人類)潛在危險(xiǎn)的技術(shù)，其需要保護(hù)性的永久的小心屏蔽來(lái)避 免和最小化直接或間接的暴露，以及頻繁昂貴的同位素或發(fā)生器管更換。Cf"2的僅大約兩年半的短半衰期，以及對(duì)于中子管發(fā)生器的更換的 需要(通常每一到一年半需要更換一次)意味著昂貴的維護(hù)成本，以及
遇到日益增加的困難的需要。此外，來(lái)自由輻射材料的原子核的中子通 量轟擊引起的散裝材料的中子活化的合成伽馬輻射表示附加的潛在健
康和環(huán)境危害。已經(jīng)嘗試的其它在線(on-line)技術(shù)(比如高功率X-射線管系統(tǒng)，或X-射線衍射系統(tǒng))也需要對(duì)當(dāng)?shù)毓芾頇C(jī)構(gòu)的嚴(yán)格遵守。 在一些地方，各種類別的所有這種裝置的某一些的存在可能是受限制的 或者被完全禁止的。
需要一種用于分析散裝材料的系統(tǒng)和方法，該系統(tǒng)和方法提供實(shí)時(shí) 分析用于快速和實(shí)時(shí)控制。關(guān)鍵是該設(shè)備和方法在散裝材料通過(guò)時(shí)對(duì)它 們進(jìn)行分析。如果這種設(shè)備和方法分析工藝流中的散裝材料，其將是有 益的。此外，這種設(shè)備和方法不能(物理或化學(xué)地)改變或接觸流動(dòng)的 散裝材料。結(jié)果，分析的散裝材料沿著工藝流不受阻斷地通過(guò)。另一優(yōu) 點(diǎn)是當(dāng)散裝材料在移動(dòng)傳送帶上從一個(gè)處理站被傳送至下一個(gè)處理站 時(shí)，該設(shè)備和方法實(shí)施對(duì)該散裝材料的分析。
US2003/0123056公開了一種超光謙(hyperspectral )成像設(shè)備陣 列，其用于開發(fā)詳細(xì)的多光譜，超光譜和超高光譜成像和非成像特征信 息。這可以實(shí)時(shí)完成，以便識(shí)別目標(biāo)的獨(dú)特光語(yǔ)特性。該設(shè)備陣列包括 安裝在固定的或可移動(dòng)的硬件框架上并且與類似安裝的數(shù)字照相機(jī)、校 準(zhǔn)的可視光源、校準(zhǔn)的熱源和校準(zhǔn)的熒光源共同瞄準(zhǔn)目標(biāo)上的小點(diǎn)的至 少一個(gè)機(jī)械集成的超光語(yǔ)傳感器。該目標(biāo)在陣列上移動(dòng)，允許該陣列以 高空間分辨率和光謙分辨率實(shí)施針對(duì)目標(biāo)的絕對(duì)輻射校正的光譜數(shù)據(jù) 的收集。
US2004/232339公開了 一種超光鐠成像工作站，其包括共同在單個(gè) 外殼中的UV和VNIR傳感器。每一個(gè)傳感器捕獲目標(biāo)或試樣的圖像，產(chǎn) 生相應(yīng)的UV和VNIR數(shù)據(jù)集，該UV和VNIR數(shù)據(jù)集然后被融合成單個(gè)超 光鐠數(shù)據(jù)集，該單個(gè)超光譜數(shù)據(jù)集包括在從200至1000納米的范圍內(nèi) 高度相關(guān)的連續(xù)光譜帶。
WO2006/054154爿>開了一種在可見(VIS)到近紅外(NIR)光語(yǔ)范
圍中利用反射光語(yǔ)識(shí)別和分類目標(biāo)顆粒的設(shè)備和方法。在一個(gè)版本中， 超光鐠成像設(shè)備用于識(shí)別和分類一批顆粒中的目標(biāo)顆粒，該設(shè)備包括用于支持該批顆粒的盤，用于將該批顆粒平整成基本單層的平整
(leveling)裝置，用于掃描該批顆粒以產(chǎn)生該批顆粒的超光鐠圖像的 超光譜掃描系統(tǒng)，用于在超光鐠圖像中確定目標(biāo)顆粒的像素坐標(biāo)的分類 器，用于將像素坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成目標(biāo)顆粒在盤上的世界坐標(biāo)(world coordinate)的轉(zhuǎn)換器裝置，以及用于根據(jù)計(jì)算的世界坐標(biāo)拾取目標(biāo)顆 粒并且用于將拾取的目標(biāo)顆粒轉(zhuǎn)移至存儲(chǔ)裝置的目標(biāo)顆粒提取裝置。
WO2004/1 06874公開了一種用于光電測(cè)量的設(shè)備和方法。該設(shè)備包 括單個(gè)或多個(gè)光電轉(zhuǎn)換裝置，優(yōu)選是陣列傳感器，比如CCD，CMOS，CID 等；光學(xué)系統(tǒng)，其在一個(gè)軸或多個(gè)軸上是?？蓴U(kuò)展的，以便以任何期望 的分辨率從目標(biāo)上的任何期望尺寸的線或區(qū)域獲取電磁輻射，其中所述 光學(xué)系統(tǒng)優(yōu)選地將所述電磁輻射模分離成多個(gè)較小的片段，并將對(duì)應(yīng)于 所述較小的片段的電磁輻射投射于所述單個(gè)或多個(gè)單獨(dú)的光電轉(zhuǎn)換裝 置上；以及與所述光電轉(zhuǎn)換裝置相關(guān)的傳感器電子器件，其使得所述光 電轉(zhuǎn)換裝置的操作模式和功能性能夠被實(shí)時(shí)定義和改變，由此諸如像素 的讀出順序和兩維的像素裝倉(cāng)(pixel binning)的無(wú)限柔性的功能是 完全可編程的，并且所述光電轉(zhuǎn)換裝置可以獨(dú)立和/或同時(shí)地工作和/或 被控制。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的一個(gè)目標(biāo)是提供一種穩(wěn)健的、 一致的、實(shí)時(shí)的散裝材 料分析系統(tǒng)，用于識(shí)別和量化(quantify)變化散裝材料的元素，化學(xué) 和礦物學(xué)的特性，該變化散裝材料不受阻礙和干擾地在檢測(cè)器陣列下通 過(guò)或穿過(guò)檢測(cè)器陣列。
本發(fā)明的另 一 目標(biāo)是提供一種分析系統(tǒng)，其不阻斷或提取來(lái)自工藝 流中的任何量的樣品材料。
本發(fā)明的又一 目標(biāo)是提供一種專門利用無(wú)危險(xiǎn)的激勵(lì)源的散裝材 料分析系統(tǒng)。
本發(fā)明的又一 目標(biāo)是提供一種用于處理散裝材料和控制被監(jiān)控的 散裝材料的處理的方法。
這些和其它目的是通過(guò)一種處理散裝材料的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的，該系統(tǒng)具 有將散裝材料的流從第一處理位置運(yùn)送至第二處理位置的至少一個(gè)傳 送設(shè)備，將光投射到該流表面上的照明源，以及捕獲由該流反射，發(fā)射或吸收的光的至少一個(gè)分光計(jì)。優(yōu)選地，該照明源將光斑或照亮的區(qū)域 投射于固定位置上，該流的表面在該固定位置下通過(guò)或該流的表面穿過(guò) 該固定位置，并且分光計(jì)捕獲散裝材料的光語(yǔ)特征，還優(yōu)選的是該光譜 特征指示散裝材料對(duì)光的反射，發(fā)射和/或吸收。
本發(fā)明的又一方面是提供一種控制單元，該控制單元與一個(gè)(或多 個(gè))分光計(jì)通信，并接收通過(guò)該一個(gè)(或多個(gè))分光計(jì)捕獲的光語(yǔ)特征。 優(yōu)選地，該控制單元通過(guò)查詢包括存儲(chǔ)的光讒特征的數(shù)據(jù)庫(kù)并且將測(cè)量 h，j 乂u p百^T7^^w,咱wv 乂u p百1T^"1^， j pu^人，個(gè)'刀卞，lSLli勿7L卞丁近4丁^JWJ量。
本發(fā)明的另一方面是控制單元與均包括至少一個(gè)操作設(shè)置的工藝 設(shè)備或傳送設(shè)備通信，并且發(fā)送指令至該工藝設(shè)備或傳送設(shè)備，以改變 操作設(shè)置。這些操作設(shè)置可以控制第一材料與第二材料組合的方式，分 配第一材料或笫二材料的速率，傳送第一材料或第二材料的速率，或是
否激活(activate)工藝設(shè)備或者傳送設(shè)備。
本發(fā)明的又一方面是該系統(tǒng)包括分配散裝材料流的至少 一個(gè)散裝 材料分配器，運(yùn)送散裝材料分配器分配的散裝材料流的至少一個(gè)傳送設(shè) 備，以及將散裝材料流從第一材料變更(modify)至第二材料的至少一 個(gè)工藝設(shè)備。該(至少) 一個(gè)工藝設(shè)備可以混合或研摩散裝材料流，分 配第三材料以與該流組合，熱加熱該流，或執(zhí)行另外的工藝動(dòng)作。
本發(fā)明的又一方面是該至少一個(gè)分光計(jì)在工藝設(shè)備處理散裝材料 流之前或之后捕獲由該散裝材料流反射，發(fā)射或吸收的光。
根據(jù)以下描述，本發(fā)明的這些和其它方面以及它的具體特征和優(yōu)點(diǎn) 將變得顯而易見。


圖1是描述用于制造水泥的普通方法的工藝步驟的流程圖2是位于裝栽有散裝材料的移動(dòng)傳送帶之上的散裝材料分析器的
示圖3是裝載有散裝材料的傳送帶和位于帶上方的分析器裝置的輪廓 的截面圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在參照示出本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的附圖在下文中更完全地描述 本發(fā)明。然而可以多種不同的形式體現(xiàn)本發(fā)明，并且本發(fā)明不應(yīng)被解釋為受限這里所闡述的那些內(nèi)容。相反，提供這些實(shí)施例，使得本公是詳 盡的和完全的，并向本領(lǐng)域技術(shù)人員完全傳達(dá)本發(fā)明的范圍。在所有附 圖中相似的數(shù)字表示相似的元件。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，散裝材料處理系統(tǒng)合并了實(shí)時(shí)散裝材料 分析系統(tǒng)，該實(shí)時(shí)散裝材料分析系統(tǒng)采用亮度水平一致的白光，利用例 如準(zhǔn)直光柵，檢測(cè)器或發(fā)生器分離并收集光語(yǔ)分量的陣列，以及在一個(gè) 或多個(gè)小的穩(wěn)健的分光計(jì)中的 一個(gè)或多個(gè)檢測(cè)器的陣列，來(lái)提供光譜特 征。該分析系統(tǒng)從白光照射的散裝材料塊捕獲反射的和吸收的、平移的 和旋轉(zhuǎn)振動(dòng)的光譜。
自然表面的反射和發(fā)射光語(yǔ)對(duì)材料中的特殊化學(xué)鍵非常敏感，不管 該材料是固體，液體還是氣體。光譜學(xué)具有對(duì)晶體材料和非晶材料都敏 感的優(yōu)點(diǎn)，不象一些可選的光學(xué)受限的診斷方法。光語(yǔ)學(xué)還適用于在可 變范圍和在可變幾何形狀中提供分析材料。
圖2-3示出了用于處理散裝材料的系統(tǒng)的多個(gè)部分。這些系統(tǒng)采用 放置在將散裝材料從一個(gè)處理點(diǎn)轉(zhuǎn)移至另一處理點(diǎn)的運(yùn)送設(shè)備之上的 散裝材料分析器，該運(yùn)送設(shè)備比如傳送帶或氣動(dòng)轉(zhuǎn)移。
圖2和3特別示出了通過(guò)傳送帶200裝載和傳輸?shù)纳⒀b材料210。 這些散裝材料210是在傳送帶200上不均勻分布的材料，具有可變的顆 粒尺寸，底料高度(bed height)(也就是帶表面上散裝材料的高度) 和組成。圖3示出了裝載有散裝材料210的傳送帶200的輪廊的截面圖。 該圖示出了帶200上散裝材料210的量和重量導(dǎo)致該帶朝向帶200的中 心偏斜。這通常導(dǎo)致帶200上散裝材料不均勻的底料高度和分布。
圖2和3也示出了位于傳送帶200之上的散裝材料分析器220,其 將白光225投射散裝材料210的表面上。散裝材料分析器220基于散裝 材料210反射，發(fā)射和吸收的光測(cè)量散裝材料210的光譜特征，這將在 下面更力口詳細(xì)i也i寸論。
散裝材料分析器包括具有照明源和控制單元的分光計(jì)。散裝材料在 傳送帶的表面區(qū)域上展開，以形成散裝材料底負(fù)栽(bed load)。散裝 材料底部(bed)具有面向創(chuàng)新的散裝材料分析器的方向的上表面區(qū)域 和與傳送帶相鄰的下表面區(qū)域。傳送帶上散裝材料的高度可以根據(jù)材料 分布而變化，然而，上表面區(qū)域可被認(rèn)為具有標(biāo)稱的底料高度。散裝材 料可以包括個(gè)體成分的組合或單個(gè)成分。任意一個(gè)可以是變化的質(zhì)量，顆粒尺寸和組成。隨著傳送帶的移動(dòng)，散裝材料在散裝材料分析器之下 流動(dòng)，使得散裝材料分析器下面的散裝材料的成分發(fā)生變化。照明源發(fā) 射白光，并被定位在分光計(jì)附近的某處。照明源投射光束于散裝材料上， 形成可以具有多種形式的照明斑，比如寬圓形，窄帶或狹縫。也可以在
散裝材料底部的上表面區(qū)域的一部分上或在傳送帶400的整個(gè)寬度上形 成照明斑。照明源可以包括一個(gè)或多個(gè)光發(fā)射器。照明源發(fā)出的白光可 被設(shè)置成不同的強(qiáng)度和頻率。當(dāng)光被發(fā)射，發(fā)射或吸收時(shí)，提供特有的 和可識(shí)別的波長(zhǎng)，這可以用于進(jìn)一步增強(qiáng)反射率，發(fā)射率和吸收性的光 現(xiàn)象，導(dǎo)致離散的光讒特征。此外，照明源可以被放置在距標(biāo)稱底料高 度的規(guī)定距離處，比如2米。
光譜傳感器可以包括多種光學(xué)部件。在傳送帶400上方的預(yù)定高度 處可以安裝前透鏡。圖2進(jìn)一步示出了掃描區(qū)域，該掃描區(qū)域表示分光 計(jì)利用比如CMOS或CCD裝置的圖像傳感器收集的來(lái)自散裝材料的反射 光的區(qū)域。沿著圖像傳感器的y-軸的像素分布對(duì)應(yīng)于來(lái)自散裝材料的反 射或發(fā)射能量的波長(zhǎng)。沿著圖像傳感器的x-軸的像素分布可以表示測(cè)量 的位置。在掃描區(qū)域中捕獲的散裝材料的每一個(gè)成分具有它自身的光譜 特征。該圖像傳感器產(chǎn)生輸出信號(hào)，該輸出信號(hào)由連接至分光計(jì)的控制 單元處理。該控制單元優(yōu)選包括計(jì)算機(jī)，該計(jì)算機(jī)具有至少一個(gè)處理器 和具有多個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)的存儲(chǔ)器。該控制單元可以進(jìn)一步包括象監(jiān)視器之類 的用于顯示信息的裝置，并且可以具有至處理工具的通信鏈路，其將在 下面更加詳細(xì)地描述。輸出信號(hào)可經(jīng)由光纖或高帶寬電纜或射頻鏈路被 傳送。
當(dāng)散裝材料通過(guò)分光計(jì)時(shí)，可以連續(xù)地、以規(guī)則的周期或在請(qǐng)求時(shí) 進(jìn)行掃描。以規(guī)則的時(shí)間間隔進(jìn)行周期性的掃描，能夠?qū)崿F(xiàn)掃描材料的 各個(gè)區(qū)域的定期測(cè)量。當(dāng)散裝材料在分光計(jì)之下通過(guò)時(shí)，周期性或連續(xù) 的掃描可以用于收集關(guān)于散裝材料的數(shù)據(jù)。
為了便于光譜分析，可以在x-軸上減小二維輸出陣列的分辨率。在 該實(shí)施例中，創(chuàng)新的散裝材料分析系統(tǒng)的 一個(gè)這種特別簡(jiǎn)單的實(shí)施例， 輸出陣列在x-軸上的分辨率被減小，使得僅一個(gè)光謙特征被轉(zhuǎn)送至控制 單元。該單個(gè)光鐠特征然后被分析，并與一組先前記錄和存儲(chǔ)的可能材 料組成的光鐠特征進(jìn)行比較。該實(shí)施例可應(yīng)用于散裝材料的分布是均勻 的情況，比如水泥處理中的原始混合物，以及可用于在傳送帶上不同材料的分布不如散裝材料的組成那么重要的情況，即正確量的特定成分的 存在才是關(guān)鍵的情況。在觀測(cè)少量的可能成分的應(yīng)用中優(yōu)選使用該技 術(shù)。
在創(chuàng)新的散裝材料分析系統(tǒng)的 一個(gè)版本中，僅需要白光進(jìn)行持續(xù)照 明，以提供紅外源，其分裂從而產(chǎn)生所包含的散裝材料的反射和吸收光
譜結(jié)構(gòu)。包括NIR (近紅外)，VNIR (可視近紅外)，SWIR (短波紅外) 和TIR (熱紅外)的紅外跨越250至2500納米(nm)的波長(zhǎng)范圍，以用 于材料的成分表征。當(dāng)受到明亮的白光源的照明時(shí)，檢查電磁光鐠內(nèi)的 任何范圍的選擇取決于被檢查的材料。在無(wú)機(jī)材料(巖石，礦石等)的 情況中，在250至2500納米范圍中哪些范圍的選擇可能更為重要，因 為平移和旋轉(zhuǎn)振動(dòng)的程度取決于感興趣的分子而高度可變。如果鈣，鐵， 鋁，硅，硫，堿金屬，游離氧化物等等是感興趣的(以它們的組合分子 或結(jié)晶形式)，將必須檢查紅外光語(yǔ)的波長(zhǎng)的不同部分。在優(yōu)選實(shí)施例 中，光源發(fā)射在整個(gè)250至2500納米范圍的光。例如200-1000nm的子 范圍對(duì)于具有不同成分組的散裝材料而言可能不是有效的，因?yàn)楣庾V可 能不能捕獲足以表征散裝材料的光譜特征。檢查整個(gè)范圍上的光譜使得 能夠分析不同的分子和元素組(許多散裝材料的特性)，因?yàn)樵诟信d趣 的元素/分子/礦相中對(duì)照明的反射和吸收響應(yīng)產(chǎn)生沿著可能波長(zhǎng)的不 同振幅的光語(yǔ)。
因?yàn)樯⒀b材料可以處于氧化，還原，元素或結(jié)晶/分子狀態(tài)，為了 報(bào)告的目的識(shí)別這些條件并將它們轉(zhuǎn)換成期望的結(jié)果將是有用的?？梢?經(jīng)由從元素至其氧化物形式的標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換的內(nèi)置計(jì)算來(lái)報(bào)告(report)氧 化物。作為例子通過(guò)將1.8895的自動(dòng)轉(zhuǎn)換因數(shù)乘以元素A1的報(bào)告量， 鋁Ul )可被轉(zhuǎn)換來(lái)報(bào)告氧化鋁A1203。對(duì)于感興趣的任何檢測(cè)的元素， 可以容易獲得類似的轉(zhuǎn)換因數(shù)用于報(bào)告。這些轉(zhuǎn)換因數(shù)對(duì)于根據(jù)原子或 分子形式的所有元素的已知化學(xué)性質(zhì)來(lái)報(bào)告結(jié)果是標(biāo)準(zhǔn)的，并且可以按 照需要由使用者以任何形式提供，以利用內(nèi)置在裝置軟件中的簡(jiǎn)單計(jì)算 來(lái)報(bào)告分析結(jié)果。
在另 一實(shí)施例中，散裝材料分析器或分光計(jì)被用于對(duì)要分析的元素 的波長(zhǎng)中的幾個(gè)光謙范圍有效地提供最強(qiáng)的s/n (信噪比)。在幾個(gè)分 光計(jì)的布置中，每個(gè)光讒傳感器可被布置成使得虛直線從每一個(gè)傳感器 的中心延伸至要分析的散裝材料上的公共點(diǎn)?？商娲兀绻匾脑?，通過(guò)精確的分光計(jì)定位可以進(jìn)行重疊光語(yǔ)報(bào)告，以提供橫越傳送帶的寬
度的掃描條帶(strip-swath)。如此，每一個(gè)分光計(jì)可以識(shí)別和表征 對(duì)于光鐠范圍的不同部分的光語(yǔ)特征。例如， 一個(gè)分光計(jì)可以識(shí)別250 至1000納米范圍的光鐠特征，而另一個(gè)分光計(jì)可以識(shí)別1000至2500 納米范圍的光語(yǔ)特征。該技術(shù)克服了單獨(dú)的分光計(jì)的光譜范圍限制的局 限。因此，滿足了全跨度(full span)的IR光語(yǔ)的要求，因?yàn)椴煌?素/礦物成分以不同波長(zhǎng)區(qū)域處的強(qiáng)信號(hào)響應(yīng)。
任何數(shù)量的化學(xué)計(jì)量技術(shù)可以用于提供將如此獲得的光譜擬合 (fitting)到存儲(chǔ)的光譜庫(kù)。在該裝置的初始校準(zhǔn)中，存儲(chǔ)期望的特 定散裝材料塊的光i普，以覆蓋對(duì)于恢復(fù)和分解光語(yǔ)的元素貢獻(xiàn)物的濃度 和混合物(摻合物)的全部可能范圍。將這種采集的光譜與存儲(chǔ)的光譜 進(jìn)行"比較"，以定義采集的光谞如何與預(yù)測(cè)的氧化物或礦相陣列相比 較。采集的光謙的擬合精確度和其相對(duì)于所選的存儲(chǔ)于裝置中的標(biāo)準(zhǔn)光 譜庫(kù)的高度差根據(jù)光謙區(qū)域和峰值確定元素/氧化物/相位的含量和量。
反射和吸收響應(yīng)都提供了對(duì)于每一個(gè)感興趣區(qū)域的獨(dú)特的和唯一 的信號(hào)，但是并沒有均勻地或者用相同的強(qiáng)度來(lái)提供。化學(xué)計(jì)量學(xué)提供 了統(tǒng)計(jì)解決方法來(lái)生成基線，根據(jù)該基線求解重要的光譜信息，以便以 有意義的方式匹配(也就是擬合)到模型化的校準(zhǔn)庫(kù)。感興趣的組合信 號(hào)的連續(xù)體以及"噪聲"的附加響應(yīng)必須被分離，以便檢測(cè)最高的可能 的S/N (信噪比)比。該信噪比可以從幾十至幾千改變，取決于在波長(zhǎng) 的動(dòng)態(tài)范圍中的哪個(gè)范圍配置分光計(jì)。
分光計(jì)和它們所包括的光柵，射束分離器，檢測(cè)器和光纖連接的可 能組合，以及光源優(yōu)選地被封裝在固定在移動(dòng)傳送帶上方的預(yù)定高度處 的掃描外殼中。這樣所述的外殼被布置成垂直于帶和它的材料負(fù)栽的正 常前向或后向運(yùn)動(dòng)地定位。
該技術(shù)的應(yīng)用適用但不局限于通過(guò)工業(yè)傳送器傳輸?shù)牟牧?，比如?灰石，頁(yè)巖，鋁土礦，4失礦石，銅礦石，鋅礦石，鉛礦石，含金屬(含 鐵和不含鐵)礦石，硅石，磷酸鹽巖，鉀堿，粘土，膨潤(rùn)土，藥物 (pharamceuticals ) ， 4孟，稀土，廢料材料，白堊，煤和焦炭，氧化 鋁，泥灰?guī)r，黃鐵礦，飛灰，任何上面的泥漿，包含磷酸鹽的肥料，含 氨成分，鉀/鉀堿，工業(yè)礦石(陶瓷，玻璃制造原材料，耐火材料)， 鎂化合物，鈷，鎳，鈦，鉻和鵠。在操作中，控制單元比較每一掃描的光語(yǔ)特征與表示先前表征的標(biāo) 準(zhǔn)的期望濃度的一組存儲(chǔ)的校準(zhǔn)。在計(jì)算機(jī)軟件的幫助下，這可以實(shí)時(shí) 進(jìn)行。結(jié)果，在傳送帶上分布的散裝材料的材料特性被識(shí)別。
在下一步驟中，控制單元采集所有掃描的信息，以便獲得被掃描的 散裝材料中材料的整體分布?？梢砸虼俗R(shí)別特定元素或它們的氧化物的 存在，并且通過(guò)所檢測(cè)和識(shí)別的光譜特征的強(qiáng)度來(lái)表征其濃度。
控制單元可以包括具有診斷能力的一個(gè)或多個(gè)算法，其中確定光語(yǔ)
致。利用該特征，控制單元可被編程為確定對(duì)于特定的測(cè)量位置，每一 個(gè)單獨(dú)的測(cè)量位置的測(cè)量的光語(yǔ)特征，或者表示測(cè)量位置的組合的光*
特征是否匹配一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)的光譜特征或落入該一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)的 光鐠特征的可接受的公差中。該分析也可以包括確定散裝材料中的礦物
或元素在量或比例上是否不足或過(guò)度。根據(jù)不足或過(guò)度的任何確定，控
如最后或中間工藝組成。
該診斷能力可以進(jìn)一步包括確定可以或應(yīng)當(dāng)對(duì)工藝實(shí)施什么形式 的校正動(dòng)作的能力。該控制單元可以查詢數(shù)據(jù)庫(kù)以查找可被實(shí)施來(lái)解決 問題的校正動(dòng)作。該校正動(dòng)作可以包括調(diào)節(jié)散裝材料的饋送速度，激活 或調(diào)節(jié)將提供添加劑來(lái)補(bǔ)償不足的第二源，或者調(diào)節(jié)隨后工藝設(shè)備(比 如窯)的參數(shù)。在確定一個(gè)或多個(gè)合適的校正動(dòng)作后，控制單元可以在 比如顯示器的普通裝置上顯示校正動(dòng)作。
可替代地，控制單元可耦合至一個(gè)或多個(gè)處理設(shè)備，并包括發(fā)布指 令給這些設(shè)備的能力。例如，控制單元可以指示原始成分進(jìn)料器或傳送 帶降低或增加原始成分與其它成分混合的速率。控制單元可以指示比如 添加劑源的第二成分源引入附加的礦物或分子來(lái)校正測(cè)量的偏差。可以 在工藝中散裝材料被分析之前或散裝材料被分析之后的一個(gè)點(diǎn)布置第 二源。如果在散裝材料被分析之前，該第二源分配添加劑，這將使得分
析系統(tǒng)能夠迅速確定校正動(dòng)作在解決不足方面是否是有效的。如果在散 裝材料被分析之后，第二源分配添加劑，這將使得能夠校正被識(shí)別為不 足的散裝材料，避免了不足材料的產(chǎn)生。
也可以在散裝材料被混合在一起之后，散裝材料被研磨或混合成均 勻混合物之后，散裝材料被處理形成新的成分之后的處理位置處，以及在其中分配來(lái)自制造工藝的工藝廢料的處理點(diǎn)處集成散裝材料分析系 統(tǒng)。如上面描述的，分析器可被集成在比如傳送帶的傳輸設(shè)備之上，并 當(dāng)材料流通過(guò)分析器時(shí)，周期性或連續(xù)地分析材料。該分析器采集流動(dòng) 材料的光鐠特征，并確定測(cè)量的特征是否與存儲(chǔ)的特征一致。在分析器 確定存在不一致的情況中，分析器可以確定合適的校正動(dòng)作，并且對(duì)操 作者顯示這種校正動(dòng)作，或者傳送指令給在過(guò)程中采用的合適機(jī)器，以 便調(diào)節(jié)機(jī)器的工作參數(shù)。
也可以在后處理(post process)位置處集成分析器，以用于識(shí)別 不同等級(jí)或質(zhì)量的經(jīng)過(guò)處理的材料。在這種實(shí)施例中，分析器被定位在 傳送通過(guò)工藝形成的材料的傳送帶之上。該分析器采集流動(dòng)材料的光譜 特征，并確定測(cè)量的特征是否對(duì)應(yīng)于存儲(chǔ)的不同等級(jí)或質(zhì)量的特征。在 分析器識(shí)別材料為具有特定的等級(jí)或質(zhì)量的情況中，分析器可以為操作 者顯示這種等級(jí)或質(zhì)量，或者傳送指令至開關(guān)或?qū)⑺R(shí)別的材料轉(zhuǎn)移或 導(dǎo)引至合適的存儲(chǔ)設(shè)備的其它裝倉(cāng)設(shè)備。
在示范性實(shí)施例中，創(chuàng)新的散裝材料分析系統(tǒng)被集成到如在圖1中 示出的制造水泥的工藝中。分析系統(tǒng)監(jiān)控從進(jìn)料器分配的并通過(guò)傳送帶 傳輸?shù)挠糜诨旌衔锏脑汲煞值牧?110-112)，傳輸至磨碎機(jī)或研磨 機(jī)的混合物(120),傳輸至窯的原始混合物(135)，從窯分配的渣塊 (150)，傳輸至研磨機(jī)的渣塊和石骨的混合物(160)，以及傳輸至筒 倉(cāng)進(jìn)行存儲(chǔ)的水泥成分(175)。當(dāng)沿著傳送帶在每個(gè)處理點(diǎn)之間傳送 散裝材料時(shí)，分析系統(tǒng)監(jiān)控流動(dòng)的流。在分析系統(tǒng)確定散裝材料的光謙 特征不一致的情況中，分析系統(tǒng)可以警告操作者這種情況，或者指示工 藝設(shè)備改變它的工藝參數(shù)，所迷工藝設(shè)備比如原始成分進(jìn)料器100-102, 傳送帶控制器，磨碎機(jī)125, 165,添加劑進(jìn)料器155或窯140。為了確 保能夠依據(jù)規(guī)格保持得到的水泥成分，分析系統(tǒng)可以采用從分析系統(tǒng)報(bào) 告的結(jié)果中獨(dú)立地和共同地獲得散裝材料的實(shí)時(shí)化學(xué)性質(zhì)的控制算法， 以及提供信息或發(fā)布指令，所述指令通過(guò)如所要求地添加每一種材料來(lái) 校正或多或少更充足或更貧乏的成分等級(jí)(依椐所包含的礦物化學(xué)性 質(zhì))。
表2示出了對(duì)于該水泥制造工藝的動(dòng)態(tài)性能通常期望的精度干燥質(zhì) 精度
氧化物 (RMSD， 1小時(shí))
Si02 A1203 Fe203 CaO MgO K20 Na20 S03
0. 33 0. 30 0. 08 0. 32 0. 29 0. 21 0. 11 0. 20
表2
因數(shù):
轉(zhuǎn)換因數(shù) (元素的) 2. 1393 1. 8895
1. 4297
2. 4973 1. 6581 1, 2046 1. 3480
干燥質(zhì) 氧化物
Si02 A1203 Fe203
CaO
MgO
K20
Na20
表3
在水泥工藝中在干燥的散裝材料在傳送帶上傳輸?shù)倪^(guò)程中，隨著散 裝材料暴露于環(huán)境濕度，散裝材料中的濕量可以超過(guò)5-8%(升重量％)。 在處理過(guò)程中，通過(guò)利用與分析系統(tǒng)通信的濕度計(jì)(通常為相移微波裝 置)來(lái)將濕量標(biāo)準(zhǔn)化?？刂茊卧獜臐穸扔?jì)接收濕度數(shù)椐，并且將校正因 數(shù)應(yīng)用到光譜特征，從而改進(jìn)光譜特征的精度。如果可以保證濕度不超 過(guò)4-5°/ ，那么可以不需要濕度計(jì)，并且可以采用標(biāo)準(zhǔn)的校正因數(shù)。
為了將散裝材料分析系統(tǒng)集成到工藝環(huán)境中，需要為待分析散裝材 料的類型來(lái)校準(zhǔn)該分析系統(tǒng)。在水泥制造工藝中，校準(zhǔn)范圍需要被拓寬， 以便覆蓋低等級(jí)以及高等級(jí)的石灰石，因?yàn)椴患兊氖沂刑妓徭V的存 在對(duì)于量化何時(shí)同較高等級(jí)混合是重要的，因?yàn)樘嗟难趸V(例如超 過(guò)2. 5%)是真正的質(zhì)量問題。這種水泥制造工藝通常需要在每一個(gè)處理點(diǎn)處被分析的散裝材料的類型的五個(gè)校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)。
可以適用稀釋來(lái)準(zhǔn)備校準(zhǔn)，而不是水泥工藝樣品。這可以通過(guò)利用 中性稀釋劑基質(zhì)(比如已知濃度的氧化鈣的純石灰石)來(lái)例如使分解
(factoring)簡(jiǎn)單而實(shí)現(xiàn)。
校準(zhǔn)樣品的范圍應(yīng)包括典型的范圍示出(range show)以避免損害 分析器在可選的且(通常)變化大的材料被并入混合物時(shí)將變化擬合到 合成的校準(zhǔn)曲線的能力，如在典型的工廠環(huán)境中所預(yù)期的那樣。隨著增 加可選原材料的使用，分析的需要也增加。如果可以預(yù)期這些關(guān)鍵氧化 物的濃度中的狹窄帶寬，則不太需要監(jiān)控，而被校準(zhǔn)以捕獲寬范圍(當(dāng) 然在合理的限度中)中的變化的分析器變得更有益。
由于材料的密度會(huì)改變，應(yīng)當(dāng)確定體積或重量度量。如果將為此目 的制備的樣品與退化或惡化隔離開(被封裝在密封塑料中，或以類似的 方式)，它們應(yīng)保持大致不變。關(guān)于樣品結(jié)果的該類型的信息(離線) 通常是由工廠的現(xiàn)場(chǎng)中央實(shí)驗(yàn)室預(yù)先提供的，并且結(jié)果被并入工廠控制 系統(tǒng)(也可以人工實(shí)施)。
用于散裝材料的上述工藝和散裝材料分析系統(tǒng)是有益的，因?yàn)樗鼈?提供了用于監(jiān)控和控制散裝材料工藝的實(shí)時(shí)系統(tǒng)和方法。散裝材料分析 系統(tǒng)成本低，維護(hù)低，使用和控制簡(jiǎn)單，通用，無(wú)危險(xiǎn)且非常穩(wěn)健。低 成本歸功于終端用戶的價(jià)格預(yù)期是傳統(tǒng)中子(neutron )在線分析器(即 PGNAA)的一小部分，以及伴隨的該系統(tǒng)的使用和維修的簡(jiǎn)單性。這些 方面和優(yōu)點(diǎn)是由于這樣的事實(shí)僅照明燈需要周期改變，從而消除了保 留現(xiàn)場(chǎng)專業(yè)技術(shù)人員的需要。該分析系統(tǒng)也提供了 一種可以識(shí)別能同時(shí) 定性和定量測(cè)量的大量的不同元素以及礦相(多晶型物)的通用系統(tǒng)。 該分析系統(tǒng)也具有本質(zhì)上無(wú)危險(xiǎn)的能力，因?yàn)椴皇褂肵-射線或中子激勵(lì) 系統(tǒng)源來(lái)激勵(lì)待分析的材料。
盡管已經(jīng)參照部件，步驟，特征等的特定布置描迷了本發(fā)明，這些 并不打算窮盡所有可能的布置，部件，步驟或特征，并且實(shí)際上許多其
它修改和變形對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員是顯而易見的。
權(quán)利要求
1、一種用于處理散裝材料的系統(tǒng)，包括將散裝材料的流從第一處理位置運(yùn)送至第二處理位置的至少一個(gè)傳送設(shè)備；將光投射到該流的表面上的照明源；以及捕獲由該流反射的光的至少一個(gè)分光計(jì)。
2、 權(quán)利要求l的系統(tǒng)，其中照明源投射白光。
3、 權(quán)利要求l的系統(tǒng)，其中照明源將光投射到固定位置上，其中 該流的表面通過(guò)該固定位置。
4、 權(quán)利要求l的系統(tǒng)，其中分光計(jì)捕獲散裝材料的光譜特征。
5、 權(quán)利要求4的系統(tǒng)，其中光譜特征指示散裝材料對(duì)光的發(fā)射， 反射和吸收。
6、 權(quán)利要求4的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括控制單元，該控制單元與分光 計(jì)通信，并接收由分光計(jì)捕獲的光諮特征。
7、 權(quán)利要求6的系統(tǒng)，其中控制單元分析由分光計(jì)進(jìn)行的測(cè)量。
8、 權(quán)利要求7的系統(tǒng)，其中控制單元查詢包括存儲(chǔ)的光譜特征的 數(shù)據(jù)庫(kù)，并且將測(cè)量的光鐠特征與存儲(chǔ)的光譜特征相比較。
9、 權(quán)利要求8的系統(tǒng)，其中控制單元確定測(cè)量的光譜特征是否在 可接受的制造公差內(nèi)。
10、 權(quán)利要求7的系統(tǒng)，其中控制單元與每一個(gè)均包括至少一個(gè)操 作設(shè)置的工藝設(shè)備或傳送設(shè)備通信，并且傳送指令給工藝設(shè)備或傳送設(shè) 備，以改變操作設(shè)置。
11、 權(quán)利要求10的系統(tǒng) 料組合的方式。
12、 權(quán)利要求10的系統(tǒng) 料被分配的速率。
13、 權(quán)利要求10的系統(tǒng) 料被傳送的速率。
14、 權(quán)利要求10的系統(tǒng) 或者傳送設(shè)備。
15、 權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中用于處理散裝材料的系統(tǒng)進(jìn)一步包括: 分配散裝材料的流的至少一個(gè)散裝材料分配器；傳送散裝材料分配器分 配的該散裝材料的流的至少一個(gè)傳送設(shè)備；以及將該散裝材料的流從第 一材料變更到第二材料的至少一個(gè)工藝設(shè)備。,其中該操作設(shè)置控制第一材料與第二材 ,其中該操作設(shè)置控制第一材料或第二材 ，其中該操作設(shè)置控制第一材料或第二材 ，其中該操作設(shè)置控制是否激活工藝設(shè)備
16、 權(quán)利要求15的系統(tǒng)，其中該至少一個(gè)工藝設(shè)備混合或研磨該 散裝材料的流。
17、 權(quán)利要求15的系統(tǒng)，其中該至少一個(gè)工藝設(shè)備分配與該散裝 材料的流組合的第三材料。
18、 權(quán)利要求15的系統(tǒng)，其中該至少一個(gè)工藝設(shè)備熱加熱該散裝 材料的流。
19、 權(quán)利要求15的系統(tǒng)，其中該至少一個(gè)傳送設(shè)備將第一材料傳 送至該至少一個(gè)工藝設(shè)備。
20、 權(quán)利要求19的系統(tǒng)，其中該至少一個(gè)分光計(jì)捕獲由該至少一 個(gè)傳送設(shè)備上的第 一材料反射的光。
21、 權(quán)利要求15的系統(tǒng)，其中笫二傳送設(shè)備傳送由該至少一個(gè)工 藝設(shè)備分配的第二材料。
22、 權(quán)利要求21的系統(tǒng)，其中該至少一個(gè)分光計(jì)捕獲由該至少一 個(gè)傳送設(shè)備上的第二材料反射的光。
23、 權(quán)利要求l的系統(tǒng)，其中該至少一個(gè)分光計(jì)包括每一個(gè)都捕獲 由該流反射的光的第 一分光計(jì)和第二分光計(jì)。
24、 權(quán)利要求23的系統(tǒng)，其中第一分光計(jì)捕獲的光對(duì)應(yīng)于第一頻 率范圍，并且第二分光計(jì)捕獲的光對(duì)應(yīng)于第二頻率范圍。
25、 權(quán)利要求l的系統(tǒng)，其中該至少一個(gè)設(shè)備是傳送帶。
26、 權(quán)利要求l的系統(tǒng)，其中第二處理位置將散裝材料從第一材料 變更至第二材料。
27、 權(quán)利要求l的系統(tǒng)，其中笫一處理位置將散裝材料分配到傳送 帶上。
28、 一種用于處理散裝材料的方法，包括將至少一種散裝材料從 第一處理位置流傳送至笫二處理位置；將光投射到該流的表面之上；以 及捕獲由該流反射的光。
29、 權(quán)利要求28的方法，其中捕獲由該流反射的光的步驟是周期 性的。
30、 權(quán)利要求28的方法，其中捕獲由該反射的光的步驟是連續(xù)的。
31、 權(quán)利要求28的方法，進(jìn)一步包括在流傳送至少一種散裝材料 的步驟之前，分配由傳送設(shè)備傳送的該至少一種散裝材料的步驟。
32、 權(quán)利要求31的方法，其中該至少一種散裝材料是傳送帶。、
33、 權(quán)利要求31的方法，其中放置在傳送設(shè)備上的該至少一種散 裝材料不均勻地分布在傳送設(shè)備上。
34、 權(quán)利要求31的方法，其中放置在傳送設(shè)備上的該至少一種散 裝材料形成可變的底料高度。
35、 權(quán)利要求28的方法，其中散裝材料包括不均勻的顆粒尺寸。
36、 權(quán)利要求28的方法，進(jìn)一步包括為了散裝材料的光語(yǔ)特征而 分析由該流反射的光的步驟。
37、 權(quán)利要求36的方法，進(jìn)一步包括指示工藝設(shè)備或傳送設(shè)備改 變操作設(shè)置的步驟。
38、 權(quán)利要求37的方法，進(jìn)一步包括改變第一材料與第二材料組 合的方式的步驟。
39、 權(quán)利要求37的方法，進(jìn)一步包括改變第一材料或第二材料被 分配的速率的步驟。
40、 權(quán)利要求37的方法，進(jìn)一步包括改變笫一材料或第二材料被 傳送的速率的步驟。
41、 權(quán)利要求37的方法，進(jìn)一步包括激活或去激活工藝設(shè)備或傳 送設(shè)備的步驟。
42、 權(quán)利要求28的方法，其中第二處理位置將該至少一種散裝材 料的流從第 一材料變更至第二材料。
43、 權(quán)利要求28的方法，其中第一處理位置將該至少一種散裝材 料的流從第一材料變更至第二材料。
全文摘要
一種用于處理散裝材料的系統(tǒng)，包括將散裝材料從第一處理位置傳送至第二處理位置的流的至少一個(gè)傳送設(shè)備；將光投射到該流的表面上的照明源；以及捕獲由該流反射，發(fā)射或吸收的光的至少一個(gè)分光計(jì)。
文檔編號(hào)G01N21/85GK101529231SQ200780016959
公開日2009年9月9日 申請(qǐng)日期2007年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月10日
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