專利名稱：微粒形式材料的分析的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微粒形式材料的分析。
背景技術(shù)：
在冶金工業(yè)中需要盡可能精確地知道各種材料的成分，這些材料作為礦砂或礦石開采，然后破碎成顆粒形式而構(gòu)成加工廠的原料。
這些有關(guān)成分的信息之所以極其重要，主要原因是因?yàn)椋V產(chǎn)加工廠的各種運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)必須照其設(shè)定的方式取決于原料中各種構(gòu)成要素的比例。這些比例隨采礦沿被采礦體的進(jìn)展不斷變化，因此必須作出各種調(diào)整，保證工廠以最大的效率運(yùn)轉(zhuǎn)，達(dá)到最高可能的產(chǎn)量。
這些信息之所以重要的另一個(gè)原因是，在諸如濕度和溫度的環(huán)境變數(shù)以及諸如電源電壓和加工廠的物質(zhì)條件的設(shè)備變數(shù)中會發(fā)生各種改變。這些變數(shù)中的任何一項(xiàng)變數(shù)都可能使加工中一定階段的中間礦產(chǎn)物的產(chǎn)量低于最佳產(chǎn)量。在理想的情況下這些差錯條件必須盡可能快地探測到及盡可能快地糾正。因此，現(xiàn)代礦產(chǎn)工業(yè)要求有關(guān)被加工礦物的成分的所謂“實(shí)時(shí)”信息必須保證工廠以最大的礦物精選生產(chǎn)率運(yùn)轉(zhuǎn)。
為這些目的而要求的信息通過在處理礦物的各個(gè)階段對被加工礦物的分析而獲得。在礦物通過加工廠時(shí)各個(gè)構(gòu)成要素的比例可被用作工廠效率的指示，并使對工藝的調(diào)整能夠進(jìn)行，以達(dá)到最大的礦物精選生產(chǎn)率。
由于精確性，有關(guān)礦物成分的迄今為止的知識方面的不足以及對貴重物質(zhì)可能隨廢棄物而拋棄的擔(dān)憂，工廠的操作者采用了保守的方法并回收一定比例的從一些或全部階段中產(chǎn)生的礦產(chǎn)物，保證僅損失最少可能數(shù)量的貴重物質(zhì)。如果能得到有關(guān)被精選礦物的成分的精確的實(shí)時(shí)知識，就能減少回收的操作而又不丟失有價(jià)值的產(chǎn)品。
確定正進(jìn)行加工的礦物中構(gòu)成要素的比例的已知方法可分為“人工”和“機(jī)器”兩類。主要的“人工”方法包括樣品的制備，樣品中構(gòu)成要素的比例和被加工礦物中的比例相同。樣品的獲得是一個(gè)冗長的過程。第一步是采集若干千克的顆粒狀礦物以保證樣品的構(gòu)成要素盡可能代表大批礦物的構(gòu)成要素。樣品被分成一些小的部分，然后這些小部分中的一些部分被重新組合，直至該過程消除樣品中的比例和被加工礦物中的比例之間保留的任何差別。然后樣品中的微粒被鋪開在光學(xué)網(wǎng)格上，由熟練的微粒計(jì)數(shù)人員用顯微鏡和光學(xué)網(wǎng)格識別和計(jì)數(shù)。
另一種“人工”方法依賴于進(jìn)行試驗(yàn)人員的熟練，因?yàn)樵摲椒ㄒ员辉囼?yàn)樣品的顏色和標(biāo)準(zhǔn)樣品的顏色之間的差別為基礎(chǔ)。這不是一種特別精確的方法，因?yàn)槿搜鄄荒懿东@對比度或顏色中的微小變化。
“機(jī)器”方法也有幾種，但這些方法都有不少缺點(diǎn)。一些方法需要昂貴的設(shè)備，而且通常樣品的制備很耗時(shí)。還有，某些設(shè)備僅能由經(jīng)訓(xùn)練的科技人員操作，甚至只能在實(shí)驗(yàn)室的條件下工作。在2002年1月23日的W0 03/062804中敘述了本申請人已知的“機(jī)器”方法的實(shí)例以及目前開發(fā)的微粒形式材料的光譜分析方法。
本發(fā)明尋求提供一種新穎的分析方法和新穎的分析設(shè)備，通過該新穎的分析方法和新穎的分析設(shè)備能獲得有關(guān)材料成分的實(shí)時(shí)信息。
本發(fā)明的方法和設(shè)備主要用于礦物的加工，但也能用于必須確定材料成分的其他工業(yè)。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面提供一種分析微粒形式材料的方法，該方法包括使該材料作為微粒流流進(jìn)一個(gè)外殼的開口的上端并流出該外殼的下端，該外殼有一個(gè)受限制的出口，而且流進(jìn)外殼的速率超過流出的速率，從而使材料從出口倒流并充滿該外殼，將光射入正在外殼中從上端向下端向下移動的材料，收集從移動的材料反射的光，然后將收集的光送入光譜儀。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面提供用于分析微粒形式材料的設(shè)備，該設(shè)備包括一個(gè)具有開口的上端和在下端的受限制的出口的外殼，在外殼的一個(gè)壁上的透明蓋和一個(gè)用于將光通過所述蓋射入外殼并收集從外殼中的微粒材料反射的光的探頭結(jié)構(gòu)。
該設(shè)備可以進(jìn)一步包括諸如能使來自外殼的流動速率受到調(diào)整的滑動閥的裝置。
所述滑動閥可以包括一個(gè)在其上帶有孔的部分，該部分可相對于外殼移動，以便改變在外殼中的孔的面積。
所述蓋的內(nèi)表面所在的平面可以和所述孔相交，從而使孔的一部分處在外殼的里面而孔的一部分處在外殼的外面，在外殼里面的那部分孔形成所述受限制的出口。
所述滑動閥可以有一個(gè)向前的位置，在該位置孔和外殼套準(zhǔn)，從而打開所述狹縫，允許堆積在外殼中的任何材料從外殼下落。
所述外殼的開口的上端最好由一些平面界定，這些平面互相相交而形成一些尖銳的邊緣，這些邊緣切割流動的材料并且將材料流分成進(jìn)入外殼的部分和繞外殼流動的部分。
所述尖銳的邊緣界定在所述外殼的垂直內(nèi)表面和其他表面之間，這些其他表面相對于垂直線傾斜，并因向下傾斜而逐漸遠(yuǎn)離所述邊緣。


為了更好地理解本發(fā)明，并且顯示本發(fā)明應(yīng)如何實(shí)施，以實(shí)例的方式參考下列附圖圖1是用于分析微粒材料的設(shè)備的第一實(shí)施例的示意圖；圖2是圖1的設(shè)備的側(cè)視圖；圖3是圖1和圖2的設(shè)備的后視圖；圖4是圖1到圖3的設(shè)備的頂視平面圖；圖5是滑動閥下部的等角圖并顯示滑動閥的操作機(jī)構(gòu)；
圖6是用于在材料流管道中安裝的一個(gè)結(jié)構(gòu)的頂視平面圖，該結(jié)構(gòu)包括圖1到圖4的設(shè)備，圖5的滑動閥和操作機(jī)構(gòu)；圖7是圖6的結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖；圖8是圖6和圖7的結(jié)構(gòu)的示意圖；圖9是圖6到圖8的結(jié)構(gòu)的后視圖；圖10是用于分析微粒材料的設(shè)備的第二實(shí)施例的示意圖；圖11是圖10的設(shè)備的側(cè)視圖；圖12是圖11的設(shè)備的取自XII-XII線的剖面圖；圖13是圖10到圖12的設(shè)備的頂視平面圖；圖14是用于在材料流管道中安裝的一個(gè)結(jié)構(gòu)的示意圖，該結(jié)構(gòu)包括圖10到圖13的設(shè)備，圖5的滑動閥和操作機(jī)構(gòu)；圖15是圖14的結(jié)構(gòu)的后視圖；圖16是圖15的結(jié)構(gòu)的取自XVI-XVI線的剖面圖；和圖17是圖14和圖15的結(jié)構(gòu)的正視圖。
具體實(shí)施例方式
首先參考圖1到圖4，該設(shè)備用10總體標(biāo)示并包括一個(gè)垂直延長的外殼12，該外殼12附接到機(jī)箱14的側(cè)面。
具體參考圖1，外殼12的上邊緣經(jīng)倒角切削而提供傾斜的上表面16，該上表面16和外殼12的內(nèi)部表面18相交，從而限定尖銳的邊緣20。更具體地說，外殼12的內(nèi)部表面18垂直并且和各個(gè)表面16相交，表面16向下向外傾斜而逐漸離開其和各個(gè)平面18的交線。
外殼12在其一個(gè)側(cè)壁上有一個(gè)開口，該開口有一個(gè)安裝在其上的耐磨損材料制作的透明蓋22(圖3和圖4)。
外殼12的下端由滑動閥24(圖5)部分關(guān)閉，而外殼12的上端在26處開口。
探頭28(見圖1到圖4)從機(jī)箱14通過探頭底座29(見圖6到圖8)突出。探頭28以相對于水平30到60度的角度傾斜。探頭28包括用于將光通過蓋22射入外殼12的一個(gè)或多個(gè)光纖，以及用于收集反射光并將其送到光譜儀(未顯示)的另外的一個(gè)或多個(gè)光纖。光譜儀連接到光纜(未顯示)，光纜本身連接到探頭28?？梢岳斫?，探頭結(jié)構(gòu)可以包括一個(gè)用于通過蓋22發(fā)射光的第一探頭和一個(gè)用于收集反射光的第二探頭。
具體參考圖5，滑動閥24包括一個(gè)U形部分30，該部分在其上有一個(gè)矩形的孔32。部分30和T形部分34形成一體。形成滑動閥24的操作機(jī)構(gòu)的一部分的桿36通過柱頭螺栓38的方法固定到T形部分34。延長的狹縫40設(shè)置在T形部分34上用于接納螺栓42(見圖2)，螺栓42旋入機(jī)箱14的基板上攻有螺紋的孔中。如圖5所示，U形部分30的和孔32鄰接的前邊緣具有經(jīng)倒角的內(nèi)緣31，有助于防止流過孔32的材料的堆積和阻塞。
桿36穿過螺旋彈簧44和套管46。套管46在一端有一個(gè)凸緣48，在另一端有一個(gè)可移動的套環(huán)50。柱頭螺栓52可釋放地將凸緣48固定到桿36上。另一個(gè)柱頭螺栓54將套環(huán)50固定到套管46上。手柄56通過另一個(gè)柱頭螺栓58的方法附接到桿36上?；瑒娱y24可通過手柄56附接到其上的桿36的方法前后調(diào)整?；瑒娱y24的活動在圖2中由箭頭A顯示。
現(xiàn)在參考圖6到圖9，圖中顯示的結(jié)構(gòu)總體由60標(biāo)示并包括兩個(gè)短管62，64，兩個(gè)可使該結(jié)構(gòu)用螺栓安裝到管線上的法蘭66，68，和由70總體標(biāo)示并限定分析腔的壁。管62形成通向腔體的進(jìn)口，管64形成離開腔體的出口。
壁70包括兩個(gè)可移動的板72，因此可以檢查腔體內(nèi)的條件。板72可以是透明的。
壁70進(jìn)一步包括板74，機(jī)箱14通過板74附接到壁70的其余部分上。外殼12在分析腔內(nèi)，外殼12的開口的上端26和進(jìn)口管62對齊(見圖6)。
向下逐漸變細(xì)的錐體76(圖7到圖9)形成由壁70為界的分析腔和管道64之間的通路。
為了裝配滑動閥24及其操作機(jī)構(gòu)，桿36在圖7中被從右到左地推過板74上的孔。此時(shí)板74被從壁70的其余部分分離。套管46，然后是彈簧44被滑到桿36上并且套管46用柱頭螺栓52緊固。套管46通過板74上的孔，通過緊固柱頭螺栓54將套環(huán)50再緊固到套管46的將處于分析腔內(nèi)部的一端上。如圖7所示，彈簧44將套管46和桿36推向右邊，使套環(huán)50鄰接板74的內(nèi)表面。然后手柄56通過柱頭螺栓58的方法固定到桿36上，滑動閥24用穿過延長狹縫40的螺栓42的方法固定到機(jī)箱14上。螺栓42和狹縫40配合使滑動閥24可釋放地附接到機(jī)箱14上，同時(shí)允許滑動閥24如雙頭箭頭A所示那樣前后滑動(圖2)。然后板74附接到壁70的其余部分上。
可以理解，通過將套管46從桿36上釋放并將桿36滑過套管46，就可以調(diào)整桿36，然后調(diào)整閥24的位置。然后套管46再緊固到桿36上。這樣套管46相對于板74的位置沒有變化，但部分30已經(jīng)相對于外殼12有了位移。
在操作中，滑動閥24的U形部分30處于外殼12的下部?；瑒娱y24的U形部分30和T形部分34之間的矩形孔32正好突出在外殼22的其上有蓋22的壁的另一邊。處于該壁的另一邊的孔32的區(qū)域因此就處在由外殼12界定的區(qū)域中并形成一個(gè)狹縫，已經(jīng)從上進(jìn)入外殼12的材料可以通過該狹縫從外殼12離開。
在管道62中流動并通過管道62的微粒材料在外殼12中堆積，剩余的材料圍繞外殼12流到出口管64。
為了清除堵塞，如圖2所示將手柄56推向右邊。這樣做壓縮彈簧44并將滑動閥24移向孔32和外殼12套準(zhǔn)的位置。這樣就使任何堵塞出口狹縫的材料能落到外殼12的底部外。當(dāng)手柄56被釋放時(shí)，彈簧44在凸緣48上發(fā)出推力并將滑動閥24移回套環(huán)50抵靠板74的操作位置。
在工作中，將進(jìn)行光譜圖形分析的礦物或其他材料通過開口26以超過其能通過狹縫流出外殼12的速率流進(jìn)外殼12的上端。外殼12就這樣堆滿材料，剩余的材料簡單地向下流到外殼12的外面。
存在一個(gè)通過由孔32形成的出口狹縫的材料流，而外殼12中的材料柱穩(wěn)定地向下移動而通過蓋22。從探頭28通過蓋22進(jìn)入外殼12的光從材料通過漫射而反射回，由收集器光纖采集并送到光譜儀。狹縫的位置保證最大比率的材料流處于外殼12的由蓋22限定的一側(cè)。
現(xiàn)在參考圖10到圖13，圖中顯示了設(shè)備的另一種形式，該形式由80總體標(biāo)示。實(shí)際應(yīng)用中采用和圖1到圖9相同的參考數(shù)字。設(shè)備80包括一個(gè)機(jī)箱82，機(jī)箱82包括由垂直延長的板84分隔的兩個(gè)部分82.1，82.2。垂直延長的外殼12附接到部分82.1上。板84上有一個(gè)孔(未顯示)，滑動閥24的套管46通過該孔。設(shè)備80中的滑動閥24的裝配和操作和上述設(shè)備10相同。
現(xiàn)在參考圖14到圖16，圖中顯示的結(jié)構(gòu)用86總體標(biāo)示并和圖6到圖9中顯示的設(shè)備60相似。在實(shí)際應(yīng)用中采用相同的參考數(shù)字。
結(jié)構(gòu)86包括一個(gè)L形的閘門控制閥88，該閘門控制閥88可如圖16中的雙頭箭頭所示那樣滑動，以調(diào)整將透過蓋22分析的材料流。
另外，和結(jié)構(gòu)60的兩塊板72相似的可移動的板90(圖16和圖17)附接到壁70上，使分析腔內(nèi)部的條件可以被檢查。板90可以是透明的。
結(jié)構(gòu)86的裝配和操作如上文和結(jié)構(gòu)60相關(guān)的敘述。
設(shè)備10，結(jié)構(gòu)60，設(shè)備80和結(jié)構(gòu)86都以垂直的取向顯示和敘述，但也可以相對于垂直稍許傾斜。
將由結(jié)構(gòu)60和結(jié)構(gòu)86分析的微粒形式材料可以是干燥粉末的形式，或可以懸浮在液體中而形成泥漿。
上述結(jié)構(gòu)的特征是1.材料通過透明蓋而移動；1.1在每次測量周期期間暴露大量微粒；1.2在每次測量周期期間暴露大量微粒取向；1.3平均來自任何微粒的任何強(qiáng)烈的鏡面(類似反射鏡)反射。
2.為了將有可能劃傷透明蓋并降低其透明度的磨蝕力減至最小，透明蓋垂直或基本垂直定位。
3.包括大批材料流的不同的材料類型和微粒尺寸之間的偏離通過下述措施減至最小3.1從中等量的材料流切割樣品并避免被攪動的各個(gè)側(cè)面；3.2以最大程度地減小對落入垂直延長腔體的樣品的攪動的方式切割樣品，以及通過應(yīng)用頂部的非對稱切割邊緣將其余樣品向外推。
4.通過將腔體定位在快速流動的材料流中并結(jié)合連續(xù)向下收回材料使其通過腔體，避免在腔體頂部經(jīng)常發(fā)生錐體形的材料堆積。結(jié)果的材料堆積因此而成為凹形而形狀不規(guī)則，避免在象錐體的凸形的各個(gè)側(cè)面上發(fā)生的偏離。
5.光學(xué)透明的蓋由于材料微粒的通過而自行清潔，將蓋的透明度由于粉塵造成的影響減至最小。
6.光學(xué)透明的蓋可以用諸如藍(lán)寶石的硬質(zhì)材料或軟質(zhì)的可拋光的聚碳酸酯制成以保證透明度。
權(quán)利要求
1.一種分析微粒形式材料的方法，該方法包括使該材料作為微粒流流進(jìn)一個(gè)外殼的開口的上端并流出該外殼的下端，該外殼有一個(gè)受限制的出口，而且流進(jìn)外殼的速率超過流出的速率，從而使材料從出口倒退流并充滿該外殼，將光射入正在外殼中從上端向下端向下移動的材料，收集從移動的材料反射的光，然后將收集的光送入光譜儀。
2.用于分析微粒形式材料的設(shè)備，該設(shè)備包括一個(gè)具有開口的上端和在下端的受限制的出口的外殼，在外殼的一個(gè)壁上的透明蓋和一個(gè)用于將光通過所述蓋射入外殼并收集從外殼中的微粒材料反射的光的探頭結(jié)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在于，其中該設(shè)備包括使來自外殼的出口的面積能進(jìn)行調(diào)整的裝置。
4.如權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其特征在于，其中所述裝置為滑動閥。
5.如權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其特征在于，其中所述滑動閥包括一個(gè)在其上帶有孔的部分，該部分可相對于外殼移動，以便改變在外殼中的孔的面積。
6.如權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其特征在于，其中所述蓋的內(nèi)表面所在的平面和所述孔相交，從而使孔的一部分處在外殼的里面而孔的一部分處在外殼的外面，在外殼里面的那部分孔形成所述受限制的出口。
7.如權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其特征在于，其中所述滑動閥具有一個(gè)向前的位置，在該位置孔和外殼套準(zhǔn)，從而打開所述狹縫，允許堆積在外殼中的任何材料從外殼下落。
8.如權(quán)利要求2到7的任何一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，其中所述外殼的開口的上端由一些平面界定，這些平面互相相交而形成一些尖銳的邊緣，這些邊緣切割流動的材料并且將材料流分成進(jìn)入外殼的部分和繞外殼流動的部分。
9.如權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其特征在于，其中所述尖銳的邊緣界定在所述外殼的垂直內(nèi)表面和其他表面之間，這些其他表面相對于垂直線傾斜，并因向下傾斜而逐漸遠(yuǎn)離所述邊緣。
全文摘要
本發(fā)明公開一種用于分析微粒形式材料的設(shè)備(10)。該設(shè)備(10)包括一個(gè)具有開口的上端(26)和在下端的受限制的出口的垂直延長的外殼(12)。探頭(28)用于將光通過設(shè)置在外殼(12)的一個(gè)壁上的透明蓋(22)射入外殼并收集從外殼(12)中的微粒材料反射的光。包括U形部分(30)和T形部分(34)以及該兩者之間的孔(32)的滑動閥(24)部分關(guān)閉外殼(12)的出口。通過手柄(56)，桿(36)和螺旋彈簧(44)的方法使滑動閥(24)活動，滑動閥(24)的活動使通過設(shè)備(10)的材料的流動速率得到調(diào)整，以及使可能在設(shè)備(10)的出口處發(fā)生的材料的堆積得到清除。
文檔編號G01N1/20GK1667397SQ20051000919
公開日2005年9月14日 申請日期2005年2月1日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月11日
發(fā)明者富蘭科思·愛伯哈德特·杜普雷西思, 約翰尼斯·科恩拉德·范·懷科·杜普雷西思 申請人:布魯科博知識產(chǎn)權(quán)(私人)有限公司