Способы сортировки материалов
Изобретение относится к сортировке материалов и может быть использовано при обогащении угля или руды. В частности, предложен способ сортировки материалов, содержащий: обеспечение образца; уменьшение размера образца до 10 сантиметров или меньше; определение минимального поглощения рентгеновского излучения наиболее толстой толщины слоя образца; измерение поглощения рентгеновского излучения кусков образца; идентификацию кусков образца, имеющих поглощение рентгеновского излучения больше, чем минимальное поглощение рентгеновского излучения наиболее толстой толщины слоя; при этом идентификация кусков образца является идентификацией кусков образца, имеющих процентные пропускания рентгеновского излучения, которые уменьшены на 20% или более по сравнению с процентным пропусканием рентгеновского излучения минимального поглощения рентгеновского излучения наиболее толстой толщины слоя образца; отсортировывание от образца кусков образца, имеющих процентные пропускания рентгеновского излучения, которые уменьшены на 20% или более по сравнению с процентным пропусканием рентгеновского излучения минимального поглощения рентгеновского излучения наиболее толстой толщины слоя образца. 3 н. и 5 з.п. ф-лы, 10 ил.
Настоящая заявка истребует преимущество предварительной заявки на патент Соединенных Штатов порядковый номер 61/208737, поданной 27 февраля 2009 года, озаглавленной «Способ уменьшения угольной золы», которая полностью включена сюда путем ссылки.
Ставим Вас в известность, что мы, Чарльз И. Рус, гражданин Соединенных Штатов, проживающий по адресу 2507 Риджвуд Драйв, Нэшвилль, Теннеси 37215, и Эдвард Дж. Соммер, Мл., гражданин Соединенных Штатов, проживающий по адресу 5329 Дженерал Форест Корт, Нэшвилль, Теннеси 37215, изобрели новые и полезные «Способы сортировки материалов».
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Природные угли представляют собой смесь углерода, углеводородов, влаги и загрязняющих минералов с более высокими атомными числами. Уголь дает половину электроэнергии Соединенных Штатов, но коммунальные предприятия испытывают давление с целью снижения их углеродного следа и загрязнения от ртути, серы и угольной золы. Для коммунальных предприятий является очень дорогостоящим очищать выбросы золы и обеспечивать необходимый контроль загрязнения. Управление по охране окружающей среды Соединенных Штатов в настоящее время требует более строгого контроля за выбросами ртути и серы. Более того, новые нормы будут накладывать часовое ограничение на выбросы серы, нежели чем среднее значение за двадцать четыре часа. Как правило, 60-80% ртути связаны с серой в железных колчеданах. Типичное естественное содержание загрязняющих веществ в угле, использующемся в США, варьируется от около 3% до 30%, в среднем около 10% в зависимости от региона, в котором был добыт уголь.
Сжигание угля на коммунальном предприятии и в промышленных котлах производит миллионы тонн угольной золы, шлака и шлама. Сжигание удаляет сгораемые органические составляющие, но концентрирует природновстречающиеся радионуклиды, которые включают в себя уран, радий, торий и калий, в золе. Угольная зола также содержит кремний, алюминий, железо и кальций. Фактически, эти элементы образуют около 90% составляющих угольной золы. Снижение выбросов ртути является необходимым для соблюдения норм Управления по охране окружающей среды. Альтернативы для снижения выбросов ртути включают селективную добычу угля (избегая частей угольного пласта, которые имеют бóльшее содержание серы и ртути), мокрое обогащение угля (для удаления железного колчедана, который содержит 60%-80% ртути в угле), удаление ртути из выбросов дымовых газов после сжигания или применение природного газа вместо угля.
Современная обработка угля использует разницу между плотностями угля и загрязняющих примесей для удаления негорючих веществ. Приблизительно 95% обработки угля в настоящее время использует мокрые способы. Уголь типично имеет удельный вес 1,2, тогда как камень и более тяжелые минералы имеют средние значения 2,5. Несортированный уголь типично сначала уменьшается до размеров до двух дюймов (5 см) перед его введением во флотационную среду пульпы вода-магнетит. Указанная водная пульпа имеет химические вещества, которые увеличивают удельный вес жидкости до значения выше удельного веса угля. Пропорция магнетита в водной пульпе управляет плотностью. Более тяжелые сера и силикаты тонут, тогда как более легкий уголь всплывает.
Мокрая обработка может уменьшить содержание золы и серы в угле, но она смачивает обработанный уголь. Кроме того, жидкая среда требует обработки на водоочистном сооружении. Угольная мелочь и вода производят шлам с экологическими проблемами. Некоторые процессы используют кислоты для удаления загрязняющих примесей и загрязняют воду. Скрытая теплота воды в мокром угле уменьшает возобновимую энергию от сжигания угля на один-два процента. Это уменьшение полезной энергии увеличивает углеродный след выработки электроэнергии.
КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение раскрывает способы сортировки материалов. Раскрытые способы используют рентгеновские лучи для сортировки руды, например угольной руды, от загрязняющих примесей, например серы и тому подобного. Также раскрыты способы применения калибровочного бруска в способах рентгеновской сортировки. В определенных вариантах осуществления, способ сортировки материалов включает в себя обеспечение образца, уменьшение размера образца до 10 сантиметров или меньше, определение минимального поглощения рентгеновского излучения наиболее толстой толщины слоя образца, измерение поглощения рентгеновского излучения кусков образца, идентификацию кусков образца, имеющих поглощение рентгеновского излучения больше, чем минимальное поглощение рентгеновского излучения наиболее толстой толщины слоя, и сортировку остатка образца кусков образца, имеющих поглощение рентгеновского излучения больше, чем минимальное поглощение рентгеновского излучения наиболее толстой толщины слоя. Другие варианты осуществления изобретения включают в себя идентификацию кусков образца, имеющих процентные пропускания рентгеновского излучения, которые снижены на 20% или более по сравнению с процентным пропусканием рентгеновского излучения минимального поглощения рентгеновского излучения наиболее толстой толщины слоя образца. Еще другие варианты осуществления изобретения включают в себя измерение поглощения рентгеновского излучения при энергиях выше границы К-полосы поглощения серы.
Другой вариант осуществления изобретения представляет собой способ уменьшения (содержания) серы в угле, включающий в себя обеспечение образца угольной руды, уменьшение размера образца до 10 сантиметров или меньше, определение минимального поглощения рентгеновского излучения наиболее толстой толщины слоя образца для диапазона энергий рентгеновского излучения больше, чем граница К-полосы поглощения серы, измерение поглощения рентгеновского излучения кусков образца в диапазоне энергий рентгеновского излучения больше, чем граница К-полосы поглощения серы, идентификацию кусков образца, имеющих поглощение рентгеновского излучения больше, чем минимальное поглощение рентгеновского излучения наиболее толстой толщины слоя, и сортировку от остатка образца кусков образца, имеющих поглощение рентгеновского излучения больше, чем минимальное поглощение рентгеновского излучения наиболее толстой толщины слоя. Другие варианты осуществления изобретения включают в себя сортировку кусков образца с помощью транспортировки образца к матрице воздушной эжекции и приведения в действие, по меньшей мере, одного воздушного эжектора матрицы воздушной эжекции для сортировки образца на основе определения. Еще другие варианты осуществления способа включают в себя применение топочного газа сгорания для снижения опасностей возникновения пожара и взрыва.
Еще другой вариант осуществления изобретения представляет собой способ сортировки материала от руды, включающий в себя обеспечение образца, при этом образец включает в себя руду и другие материалы, облучение образца множеством энергий рентгеновского излучения, детектирование (обнаружение) значений поглощения рентгеновского излучения руды и материалов при первой энергии рентгеновского излучения и второй энергии рентгеновского излучения, определение диапазона атомного числа для руды на основе значений поглощения рентгеновского излучения при первой энергии рентгеновского излучения и второй энергии рентгеновского излучения, определение диапазона атомного числа для каждого из материалов на основе значений поглощения рентгеновского излучения при первой энергии рентгеновского излучения и второй энергии рентгеновского излучения, определение больше ли атомное число куска образца, чем атомное число для руды, и сортировку куска образца на основе такого определения. Другие варианты осуществления способа включают в себя определение больше ли атомное число куска образца, чем атомное число для руды на, по меньшей мере, 4. В еще других вариантах осуществления изобретения, сортировка кусков образца дополнительно включает в себя транспортировку образца к матрице воздушной эжекции и снабжение энергией, по меньшей мере, одного воздушного эжектора матрицы воздушной эжекции для сортировки образца на основе определения. В еще других вариантах осуществления изобретения, детектирование значений поглощения рентгеновского излучения дополнительно включает в себя транспортировку образца между источником рентгеновского излучения и детектором рентгеновского излучения. В определенных вариантах осуществления, рудой является уголь, а материалами - металлические включения в руде.
Еще другой вариант осуществления изобретения представляет собой способ обеспечения калибровочного бруска, имеющего такое же поглощение рентгеновского излучения, как и максимальная толщина слоя обрабатываемого угля, посредством измерения атомного состава угля и создания устройства «чистого угля» с таким же пропорциональным атомным составом элементов с атомным числом меньше, чем 10. Еще другой вариант осуществления изобретения представляет собой способ сортировки материалов, включающий в себя обеспечение калибровочного бруска, облучение калибровочного бруска рентгеновским излучением, калибровку устройства восприятия рентгеновского излучения так, что детектирование процентного пропускания рентгеновского излучения образца ниже, чем процентное пропускание рентгеновского излучения калибровочного бруска, определяет то, что образец подлежит отсортировыванию, анализирование образца и сортировку образца. Другие варианты осуществления способа включают в себя определение толщины слоя устройства восприятия рентгеновского излучения. Еще другие варианты осуществления изобретения включают в себя выбор калибровочного бруска на основе такого определения толщины слоя. В еще других вариантах осуществления изобретения, анализирование образца дополнительно включает в себя детектирование значений поглощения рентгеновского излучения для кусков образца, определение имеют ли какие-либо куски образца процентное пропускание рентгеновского излучения, которое снижено на 20% или более по сравнению с процентным пропусканием рентгеновского излучения калибровочного бруска, и идентификацию кусков образца, имеющих процентные пропускания рентгеновского излучения, которые снижены на 20% или более по сравнению с процентным пропусканием рентгеновского излучения калибровочного бруска так, что такие куски образца отсортировывают. В еще других вариантах осуществления изобретения, калибровочный брусок имеет атомные массовые коэффициенты поглощения в пропорции к распределению элементов образца, имеющих атомное число 10 или меньше.
Таким образом, одним положением изобретения является обеспечение способа сортировки угольной руды от загрязняющих примесей.
Еще другим положением изобретения является обеспечение способов применения энергий рентгеновского излучения для сортировки материалов.
Еще другим положением изобретения является обеспечение калибровочного бруска для применения в способах сортировки материалов.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На фиг. 1 показана блок-схема варианта осуществления способа, раскрытого здесь. На ней показаны этапы способа сортировки материалов.
На фиг. 2 показано схематическое представление вида сбоку варианта осуществления устройства для воплощения способов, раскрытых здесь. На нем показана лента конвейера для транспортирования угля между источником рентгеновского излучения и детектором рентгеновского излучения. Также показана компьютерная и эжекторная система для отделения угля в показанные области.
Фиг. 3 представляет собой вид сбоку схематического представления варианта осуществления устройства для воплощения способов, раскрытых здесь. Конкретно, на нем показан воздушный нож, который используется для отделения очень мелких частиц угля, часто называемых угольной мелочью, от бóльших частиц образца угля. Как там показано, образец угля разделяется на три отдельных группы.
Фиг. 4 представляет собой схематическое представление вида сбоку варианта осуществления устройства для воплощения способов, раскрытых здесь. Что касается отделения угольной мелочи, варианты осуществления включают в себя воздушный стол для дополнительного отделения угольной мелочи, имеющей металлические загрязнения, от угольной мелочи, не имеющей металлические загрязнения. Соответственно, образец угля разделяется на 4 группировки, показанные на фигуре. Другой вариант осуществления, показанный на фигуре, представляет собой применение воздуха горения для снижения опасностей возникновения пожара и взрыва угольной пыли.
Фиг. 5 представляет собой схематичный вид в сечении воздушного стола, показанного на фиг. 4. На нем показаны вибратор, воздушные жиклеры и магниты.
Фиг. 6 представляет собой схематическое представление вида с торца в разрезе устройства измерения рентгеновского излучения, имеющего калибровочный брусок на месте на его ленте конвейера. Калибровочный брусок размещен между источником рентгеновского излучения и детекторной матрицей.
На фиг. 7 показаны коэффициенты линейного поглощения от Национального института стандартов и технологии (НИСиТ) для железного колчедана (FeS), угля и диоксида кремния (SiO2) в диапазоне энергий рентгеновского излучения. Также показаны их плотности. Уголь отличается от шахты к шахте и даже в одной и той же угольной шахте; не существует стандартного определения для угля. Поглощение, показанное для угля, представляет собой значение НИСиТ для графита, уменьшенное до плотности 1, 2 типичного битуминозного угля.
На фиг. 8 показано процентное пропускание для материалов, перечисленное для диапазона энергий рентгеновского излучения, как вычислено из информации о коэффициентах поглощения Национального института стандартов и технологии.
На фиг. 9 показаны результаты анализа, выполненного в примере 4.
На фиг. 10 показаны результаты анализа, выполненного в примере 5.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение раскрывает способы отсортировывания загрязняющих примесей от угля. Способы раскрывают применение определенных энергий рентгеновского излучения для детектирования загрязняющих примесей, таких как сера, ртуть, железо и тому подобное, в кусках угля, таким образом такие загрязняющие примеси могут быть отсортированы от других кусков угля, не имеющих загрязняющие примеси. Вкратце, способы, раскрытые здесь, включают в себя этапы дробления бoльших кусков угля, как необходимо, анализирования кусков угля на очень больших скоростях и отсортировывания кусков угля, имеющих включения загрязняющих примесей, которые являются нежелательными.
Способы, раскрытые здесь, могут использоваться для «очистки» угля, таким образом (содержание) серы, ртути и тому подобного уменьшено, когда уголь используется на углесжигающей электростанции. Имеется несколько преимуществ в использовании способов удаления загрязняющих примесей из угля для обеспечения экономически эффективного сухого способа для существенного снижения количества загрязняющих примесей (например, серы) ниже уровней, доступных с современными технологиями мокрого обогащения. Например, более чистый уголь улучшает производительность воздуходувки посредством уменьшения проблем со шлаком и коррозией. Также раскрытый здесь способ сухой обработки уменьшает количество воды, использующейся при обработке угля для мокрого обогащения, снижая требования к очистке отработавшей воды. Более того, более высокая теплоотводная способность «чистого» угля увеличивает производительность котла. Также, общее количество золы уменьшено, и меньше физического тепла теряется на влагу и зольный остаток. Потребность в энергии для десульфуризации топочных газов (ДТГ) может быть до 10% от выработки электроэнергии углесжигающей станции. Системы ДТГ обычно имеют гораздо бoльшую эффективность и меньшие потери энергии с более чистым, низкосернистым углем. Постоянные низкие уровни серы облегчают для систем ДТГ соблюдение часовых ограничений на выбросы серы Управления по охране окружающей среды. Соответственно ожидается, что повышение энергетической эффективности, предполагаемое способами, раскрытыми здесь, обеспечит прямое снижение углеродного следа на киловатт. Способы, раскрытые здесь, обеспечивают экономически эффективные способы удаления загрязняющих примесей из угля, который, при сжигании, значительно снизит загрязнение и углеродный след производства электроэнергии.
В качестве области техники изобретения, поглощение рентгеновского излучения в материале является функцией плотности и атомного числа материала, и оно также является функцией энергии падающего рентгеновского излучения. Данный кусок материала будет поглощать рентгеновское излучение с различными степенями в зависимости от энергии падающего рентгеновского излучения. Материалы с различными атомными числами будут поглощать рентгеновское излучение по-разному. Например, материалы, имеющие бoльшее атомное число, будут поглощать рентгеновское излучение гораздо легче, чем будут материалы, имеющие меньшее атомное число. Также, профиль поглощения данного материала в диапазоне энергий рентгеновского излучения будет отличным от профиля поглощения другого материала в том же самом диапазоне энергий. Пропускание рентгеновского излучения через материал задается уравнением N(t)=N0e-ηρt, где N(t) - количество фотонов, остающихся от первоначального N0 фотонов после пропускания через толщину t в материале с плотностью ρ. Массовый коэффициент η ослабления является свойством данного материала и имеет зависимость от энергии фотона. Величина ηρ называется коэффициентом (μ) линейного поглощения для данного материала. Значения коэффициента μ были установлены учеными с высокой точностью для большинства материалов, и эти значения зависят от энергии фотонов падающего рентгеновского излучения. Значения μ/ρ(=η) для большинства элементов можно найти на веб-сайте Национального института стандартов и технологии (НИСиТ) в Интернете. Таблицы значений являются обширными, охватывая все стабильные элементы для различных значений энергии фотона (например, килоэлектрон-вольт, сокращаемый как кэВ). Величина ρ для данного материала просто является его плотностью в грамм/см3 и может быть найдена во многих учебниках, а также на веб-сайте НИСиТ. Отношение N(t)/N0 представляет собой коэффициент пропускания фотонов через толщину t материала и часто дается в виде процентного отношения, т.е. процентного отношения фотонов, пропущенных через материал.
Кривая поглощения материала может оказаться достаточной для идентификации и сортировки. Однако, определенность в процессе идентификации может быть усилена информацией о флуоресценции. Когда рентгеновские лучи проходят через материал, некоторые рентгеновские лучи с энергиями больше, чем энергия возбуждения электрона составляющих элементов, поглощаются, и некоторая энергия в возбужденном атоме переизлучается в виде флуоресцирующих фотонов. Этот резкий скачок в поглощении для рентгеновских лучей с достаточной энергией для выталкивания электронов из атома называется «границей полосы поглощения». Флуоресцентное излучение является изотропным и имеет меньшую энергию, чем граница полосы. Настоящее изобретение использует рентгеновское излучение с энергий выше границы полосы поглощения для серы, но оно не использует рентгеновскую флуоресценцию.
В определенных вариантах осуществления настоящего изобретения, способ сортировки материалов включает в себя обеспечение образца, уменьшение кусков образца до соответствующего размера, установку пороговых величин детектирования и сортировку образца в соответствии с параметрами сортировки. В настоящем описании раскрыты различные варианты осуществления для воплощения раскрытых способов. В качестве предшествующего уровня техники, патенты США для различных рентгеновских систем измерения включают 7564943, выданный на имя Соммер и другие 21 июля 2009 года; 7099433, выданный на имя Соммер и другие 29 августа 2006 года; RE36537, выданный на имя Соммер и другие 1 февраля 2000 года; 5738224, выданный на имя Соммер и другие 14 апреля 1998 года; 7664225, выданный на имя Клейн 16 февраля 2010 года; 6338305, выданный на имя Макгенри и другие 15 января 2002 года; 7542873, выданный на имя Винс и другие 2 июня 2009 года; 7200200, выданный на имя Лаурила и другие 3 апреля 2007 года; 5818899, выданный на имя Конноли и другие 6 октября 1998 года; 4486894, выданный на имя Пэйдж и другие 4 декабря 1984 года; 4090074, выданный на имя Уотт и другие 16 мая 1978 года; и 4377392, выданный на имя Месси и другие 22 марта 1983 года, каждый из которых полностью включен в настоящее описание путем ссылки.
Ссылаясь теперь на фиг. 1, показан вариант осуществления способа отсортировывания загрязняющих примесей от угля. Способ начинается с обеспечения образца 100. Образец состоит из смеси кусков угля. Некоторые куски имеют большие включения загрязняющих примесей, а другие совсем не имеют или имеют только очень небольшие включения. В качестве иллюстрации, а не ограничения, примеры загрязняющих примесей включают серу, ртуть, силикаты, карбонаты, железо, кальций, алюминий и тому подобное. Затем образец подвергается процедуре 102 задания размеров для уменьшения размера кусков образца до соответствующего размера, как дополнительно описано здесь. Для задания параметров анализа, отдельный кусок образца, который представляет наиболее толстый кусок или наиболее толстую толщину слоя, выбирают для облучения 104. Наиболее толстая толщина слоя относится к толщине слоя машины, использующейся для обработки. Слой представляет собой часть машины, на которой перемещается образец, что является известным для специалистов в данной области. Таким образом, в определенных вариантах осуществления, раскрытых здесь, способы включают в себя определение минимального поглощения рентгеновского излучения наиболее толстой толщины слоя образца. Определение пороговой величины 106 эжекции осуществляется посредством первого облучения наиболее толстого куска образца или наиболее толстой толщины слоя с диапазоном энергий рентгеновского излучения, как раскрыто, и использования максимальных сигналов для калибровки пикселей в детекторной матрице. В определенных вариантах осуществления способа, диапазон энергий рентгеновского излучения является диапазоном энергий рентгеновского излучения больше, чем граница К-полосы поглощения серы. Пороговая величина детектора может быть задана в процентах (например 80%) от напряжения сигнала от наиболее толстых областей образца угля без каких-либо включений загрязняющих примесей. Тогда, пороговая величина эжекции задается в виде процентного отношения показаний пикселей во время цикла измерения, которые имеют сигналы меньше, чем пороговая величина детектора. Количество сигналов пикселей с уровнями меньше, чем пороговая величина, устанавливает минимальный размер эжектируемой загрязняющей примеси. Детектор с 25 пикселями/см может детектировать объекты 0,4 мм. Эжекция по одному низкому показанию пикселя может уменьшить содержание загрязняющих примесей до 100 частей на миллион. Хотя эжекция на пикселе может быть полезна для извлечения золота для основной породы, более типичное требование для угля может быть 250 пикселей со слабыми сигналами из типичных 650 сигналов пикселей на квадратный см образца. Далее, образец, входящий в зону восприятия 108, облучается, как раскрыто здесь, таким образом имеет место измерение 110 пропускания рентгеновского излучения. После измерения пропускания рентгеновского излучения, следующий этап заключается в определении 112, достигнута ли пороговая величина для эжекции. Если пороговая величина для эжекции достигнута, то происходит эжекция 114 образца. Если пороговая величина для эжекции не достигнута, то эжекция 116 образца не происходит.
В определенных вариантах осуществления, обеспечение образца может включать обеспечение рядовой руды из угольной шахты. В других вариантах осуществления, образец может представлять собой уголь, который уже подвергся некоторому способу или процессу очистки. В еще других вариантах осуществления, образец, подвергаемый способам, раскрытым здесь, может представлять собой любой рудный материал, содержащий загрязняющую примесь. Например, руда, которая содержит золото, может подвергаться этому способу для отделения золота. В определенных вариантах осуществления, способы, раскрытые здесь, могут быть полезными в применениях для горной промышленности для обработки руд с целью получения минералов и металлов. Добывающиеся руды часто представляют собой силикаты с металлическими включениями. Металлические включения имеют бoльшие коэффициенты линейного поглощения рентгеновского излучения. Следовательно, если дробится золотосодержащая руда, то небольшие включения золота могут быть обнаружены и эжектированы с помощью применения настоящих способов.
Касательно задания размеров образца, в промышленности являются общеизвестными способы дробления или уменьшения размера бóльших кусков руды так, чтобы они имели надлежащие размеры для обработки посредством рентгеновской машины или устройства, как описано здесь. Среднему специалисту в данной области известны такие дробильные или изменяющие размеры машины, которые являются легко доступными для приобретения. В определенных вариантах осуществления настоящего изобретения, является предпочтительным задавать размеры образца до кусков, имеющих толщину 10 см или меньше. В других вариантах осуществления настоящего изобретения, является уместным задавать размеры образца до кусков, имеющих толщину 3 дюйма, 2 дюйма или 1 дюйм или меньше. Размер обычно не является критерием качества сортированного угля, так как уголь типично измельчается в мелкий порошок (часто называемый угольной мелочью) перед использованием на электростанции. Также, является заслуживающим внимания, что уголь легче раздроблять, чем железные колчеданы и силикаты. В определенных вариантах осуществления, уменьшение толщины угля менее, чем до 5 см, облегчает его использование.
В определенных вариантах осуществления настоящего изобретения, используемый диапазон энергий рентгеновского излучения зависит от толщины образца или толщины слоя. В определенных вариантах осуществления, диапазон энергий рентгеновского излучения может быть от около 6 кэВ до около 100 кэВ. В других вариантах осуществления, энергии рентгеновского излучения могут находиться в диапазоне от около 8 кэВ до около 20 кэВ. В еще других вариантах осуществления, диапазон энергий рентгеновского излучения может быть от около 50 кэВ до около 100 кэВ. В еще других вариантах осуществления, диапазон энергий рентгеновского излучения находится выше границы полосы поглощения эжектируемого элемента. В еще других вариантах осуществления, энергия рентгеновского излучения, которая может применяться, является такой, как предложена в таблицах настоящей заявки. Различные устройства могут быть подходящими для обеспечения энергий рентгеновского излучения и детекторов рентгеновского излучения, использующихся в способах, раскрытых здесь. В определенных вариантах осуществления настоящего изобретения, такое устройство может представлять собой машину zSort, второе поколение, доступную для приобретения от National Recovery Technologies, Inc., Нэшвилль, Теннеси. В других вариантах осуществления, подходящее рентгеновское устройство является доступным от Commodas Mining GmbH, Фельдштрассе 128, 22880 Ведел, Гамбург, Германия и называется CommodasUltrasort. Оно использует алгоритмы двухэнергетического детектирования, аналогично сканерам для досмотра багажа в аэропортах. В других вариантах осуществления способа, может быть использовано устройство, обладающее способностью эжектировать небольшие загрязняющие примеси из смеси угля, который имеет размеры, варьирующие от 10 см до 0,004 см. В еще других вариантах осуществления, подходящее устройство восприятия рентгеновского излучения может представлять собой модель № DXRT, которая является доступной для приобретения от National Recovery Technologies, Inc., Нэшвилль, Теннеси. Устройство восприятия рентгеновского излучения может представлять собой двухэнергетическое устройство. В других вариантах осуществления настоящего изобретения, рентгеновское устройство может представлять собой широкополосное рентгеновское устройство, такое как модель винилового цикла, которая является доступной для приобретения от National Recovery Technologies, Inc., Нэшвилль, Теннеси. В еще других вариантах осуществления настоящего изобретения, устройство восприятия рентгеновского излучения может быть надлежащим образом оснащено системой инертной фильтрации воздуха для обеспечения того, что угольная пыль удалена и самопроизвольно не воспламенится. Следовательно, использование отработавшего газа сгорания от других устройств является мерой предосторожности, которая может обеспечить то, что воспламенение предотвращается. В других вариантах осуществления способа, включено использование нагревателей для уменьшения влаги в рядовом угле и выхлопных газов от дизельных двигателей.
В определенных вариантах осуществления, использование двухэнергетических детекторов позволяет определить относительный состав независимо от толщины угля. В определенных вариантах осуществления настоящего изобретения, сложная схема сопоставления измерений размеров образца угля не требуется, хотя является предпочтительным, чтобы куски образца имели размеры меньше, чем средняя толщина слоя образца угля. Выражаясь иначе, способы, раскрытые здесь, работают для идентификации материалов исходя из различий в поглощении рентгеновского излучения и надежно обеспечивают сигналы для механизмов быстрой эжекции.
Что касается определения 106 пороговой величины для эжекции, заявители отмечают, что эжекция является только одним из нескольких подходящих способов физического отделения кусков образца. В определенных вариантах осуществления настоящего изобретения, отделение может осуществляться посредством использования матрицы воздушных эжекторов, как дополнительно описано здесь. В еще других вариантах осуществления настоящего изобретения, отделение может осуществляться посредством выталкивания, перемещения или иным образом, вытесняя кусок образца, который достиг пороговой величины эжекции так, что он физически отделяется от куска образца, который не достиг пороговой величины эжекции. Такое выталкивание или перемещение может осуществляться посредством использования быстродействующих поршней, механических рычагов или подъемных устройств. Среднему специалисту в данной области известны различные манипуляторы, гидравлические системы или тому подобное, которые могут быть использованы для физического перемещения куска образца, который достиг пороговой величины для эжекции.
В определенных вариантах осуществления настоящего изобретения, пороговая величина, которая указывает на наличие загрязняющей примеси, (т.е. пороговая величина для эжекции) определяется тем, что процентное пропускание для куска образца, по существу, ниже, чем процентное пропускание для наиболее толстого куска образца руды. В определенных вариантах осуществления настоящего изобретения, такое, по существу, меньшее процентное пропускание рентгеновского излучения через образец может выражаться как уменьшение на 20% или более. В еще других вариантах осуществления настоящего изобретения, процентное пропускание, которое на 50% меньше, чем процентное пропускание для наиболее толстого куска образца, свидетельствует о достижении пороговой величины для эжекции. В еще других вариантах осуществления настоящего изобретения, рентгеновское излучение в 40 кэВ имеет пропускание в 61% через медные включения 0,04 см, как для силикатной породы в 1,0 см.
Заявители отмечают, что относительное атомное число материала относится к поглощению рентгеновского излучения этого материала. Соответственно, при ссылке на поглощение рентгеновского излучения, оно может выражаться, ссылаясь на процентное пропускание рентгеновского излучения через такой материал или ссылаясь на поглощение материалами рентгеновского излучения, воздействующего на материалы. Чтобы внести ясность, материал, например загрязняющая примесь, который имеет уменьшенное процентное пропускание рентгеновского излучения, представляет собой материал, который обладает бoльшим поглощением рентгеновского излучения. В определенных вариантах осуществления настоящего изобретения, двухэнергетическая детекторная матрица рентгеновского излучения может использоваться для измерения значений пропускания рентгеновского излучения через материалы в двух диапазонах энергии. В определенных вариантах осуществления, любое из значений пропускания рентгеновского излучения может быть использовано для определения пороговой величины, которая указывает на наличие загрязняющей примеси при уменьшении процентного пропускания, как описано выше. В альтернативных вариантах осуществления, значения пропускания рентгеновского излучения в двух диапазонах энергии могут быть использованы для определения диапазона, в котором находится атомное число материала. Затем, решение, следует ли эжектировать кусок образца, принимается посредством определения, больше ли атомное число материала, чем атомное число угля, который отделяется. В еще других вариантах осуществления настоящего способа, для определения диапазона, в котором находится атомное число материала, может быть использовано устройство, измеряющее множество энергий.
Системы детектирования рентгеновского излучения, описанные здесь, имеют записываемые устройства, такие как микропроцессоры, контроллеры, компьютеры или тому подобное, чтобы обеспечить машинам возможность осуществления определений и выполнения функций. Среднему специалисту в данной области известны регулирование, манипулирование или программирование таких устройств для достижения способов, изложенных здесь. В качестве примера, модель DXRT, доступная для приобретения от National Recovery Technologies, Inc., Нэшвилль, Теннеси, является программируемой таким образом, что могут устанавливаться пороговые величины для эжекции. В этом примере, машина DXRT вычисляет информацию о положении и синхронизации для поступления куска образца на матрицу воздушной эжекции, требуемую для точного приведения в действие расположенных вниз по ходу, эжекторных механизмов в матрице воздушной эжекции, и выдает необходимые команды в надлежащий момент для приведения в действие соответствующих эжекторов для эжекции куска образца, имеющего загрязняющую примесь, из потока других кусков образца, которые не имеют загрязняющую примесь. Таким образом, куски образца, имеющие достаточно большие процентные пропускания, не эжектируются матрицей воздушной эжекции. В альтернативных вариантах осуществления, машина может быть настроена таким образом, что верным является противоположное. Т.е., руда, не содержащая загрязняющие примеси, эжектируются, а куски руды, содержащие загрязняющие примеси, не эжектируются. Для средних специалистов в данной области понятно, что такие изменения в способах, раскрытых здесь, могут осуществляться.
По-прежнему ссылаясь на способы, раскрытые здесь, после принятия решения, что загрязняющая примесь присутствует и должна быть эжектирована, то следующее определение относится к тому, какую величину площади необходимо эжектировать. Некоторые устройства восприятия рентгеновского излучения имеют емкость 32 линейных пикселя на дюйм. Другие устройства восприятия рентгеновского излучения имеют емкость 64 линейных пикселя на дюйм. Размер площади эжекции может быть установлен на основе требуемого количества пикселей, детектирующих загрязняющую примесь. Например, если используется устройство, имеющее 32 линейных пикселя на дюйм, и требуется эжектировать площади в один квадратный дюйм, то могло бы потребоваться, 1000 последовательных пикселей, чтобы детектировать загрязняющую примесь для того, чтобы запустить воздушный эжектор для начала работы. В определенных вариантах осуществления, если имеется один воздушный жиклер на каждые 25 пикселей и время восстановления составляет миллисекунду, то может иметь место 500 измерений для каждого квадратного сантиметра ленты конвейера, перемещающейся со скоростью 2 метра в секунду. Количество показаний пикселей, имеющих уменьшенные пропускания рентгеновского излучения, требующиеся для пуска струи воздуха для эжекции, определяет минимальный размер эжектируемой загрязняющей примеси. Требуемое количество пикселей представляет собой регулируемый периметр в пределах способа. С примером выше, средний специалист в данной области может регулировать периметр исходя из своих конкретных потребностей. Соответственно, если экономическая выгода обеспечивается посредством удаления меньших включений загрязняющих примесей, то способы, раскрытые здесь, могут использоваться.
Ссылаясь на фиг. 2, показан вид сбоку варианта осуществления устройства для воплощения способов, раскрытых здесь. На нем показан уголь 218, размещенный на ленте 215 конвейера внутри корпуса (ограждения) 210 устройства для сортировки. Когда уголь 218 проходит между источником 214 рентгеновского излучения и детектором 211 рентгеновского излучения, уголь облучается. Детектор 211 рентгеновского излучения оперативно соединен с компьютером 212, который управляет воздушным эжектором 213 для направления загрязненного угля на конвейер 216 для загрязненного угля. Уголь 218, который не эжектируется, собирается на ленте 217 конвейера. Как ранее раскрыто здесь, компьютер имеет программное обеспечение или другие средства для выполнения этапов, упомянутых здесь. В определенных вариантах осуществления, определение может быть также простым, как материал, имеющий атомное число больше 10, эжектируется.
Ссылаясь теперь на фиг. 3, показан вариант осуществления устройства для воплощения способов, раскрытых здесь. Конкретно, на виде сбоку показано устройство, описанное на фиг. 2. Кроме элементов, показанных на фиг. 2, фиг. 3 включает добавление воздушного ножа 321, который используется для направления мелких частиц образца, называемых угольной мелочью, из потока бóльших кусков образца. Воздушный нож осуществляет это посредством узкой полосы воздуха с тем, чтобы отвести эти мелкие куски образца к третьему конвейеру 310 для угольной мелочи. Удаление этих очень мелких частиц обеспечивает чище обработанный уголь, который собирается на ленте 217 конвейера. При работе, воздушный нож 321 включает в себя вентилятор 322, фильтр 320 и трубку 323 транспортировки для воздуха. Мелкие частицы образца, которые эжектируются воздушным ножом, собираются на фильтре 320 и падают на ленту 310 конвейера. Отделенные мелкие частицы образца затем могут дополнительно обрабатываться с помощью различных средств, описанных здесь.
Ссылаясь теперь на фиг. 4, показан альтернативный вариант осуществления для воплощения способов, раскрытых здесь. В настоящем варианте осуществления показано добавление воздушного стола 412 и средств для снижения опасностей возникновения пожара, использующих топочный газ 316 сгорания от двигателей и нагревателей. В других вариантах осуществления, применение воздушного стола 412 является независимым и отдельным от применения топочного газа 316 сгорания. В еще других вариантах осуществления, применение топочного газа 316 сгорания является независимым и отдельным от применения воздушного стола 412. Как показано на фигуре, с помощью трубки 314 к трубке 323 транспортировки воздуха присоединяется воздушный стол 412, который включает в себя магниты и малые воздушные жиклеры для сбора и скольжения более тяжелых магнитных составляющих (т.е. загрязняющих примесей) в угольной мелочи на ленту 410 конвейера для загрязненной угольной мелочи. Вибрация воздушного стола 412 вибратором 413 помогает переместить осевшую мелочь со стола. Фильтр 320 собирает немагнитную угольную мелочь, которая падает на ленту 411 конвейера. Части циркулирующего воздуха от вытяжного вентилятора 322 выпускаются в атмосферу 317, тогда как остальной воздух 318 смешивается с топочным газом 316 и рециркулируется с помощью вентилятора 315. Воздух горения от двигателей и нагревателей, использующихся для обработки угля, может использоваться для обеспечения огнестойкой атмосферы для снижения взрывоопасности от угольной пыли в сортирующем устройстве. Более чистая мелочь затем может объединяться с бóльшим углем, который был обработан рентгеновскими способами, раскрытыми здесь. Ссылаясь теперь на фиг. 5, показан увеличенный схематичный вид в сечении воздушного стола 412. На нем показаны вибратор 413, воздушная трубка 314 и магниты 510 и воздушные жиклеры 511.
В альтернативном варианте осуществления настоящего изобретения, вместо выполнения первого этапа измерения процентного пропускания для наиболее толстого куска образца, первый этап может заключаться в применении калибровочного бруска 600. Ссылаясь теперь на фиг. 6, показано сечения вида с торца устройства измерения рентгеновского излучения, имеющего калибровочный брусок 600 на его ленте 602 конвейера. Калибровочный брусок 600 размещен между источником 604 рентгеновского излучения и детекторной матрицей 606, имеющей пиксели 608. Основываясь на заданном диапазоне энергий рентгеновского излучения и толщине слоя рентгеновской машины, калибровочный брусок 600 используется для обеспечения процентного пропускания, ниже которого процентное пропускание следует считать значением загрязнения. Так как различные внешние границы толщины слоя рентгеновской машины и диапазона энергий рентгеновского излучения требуют, чтобы калибровочный брусок 600 был выполнен из другого материала, состав калибровочного бруска 600 изменяется. В определенных вариантах осуществления, калибровочный брусок 600 может состоять из пластиковых смесей углеводородов и карбогидратов с графитом. Как известно для среднего специалиста в данной области, технология литья может использоваться для придания формы пластиковому и графитовому составу калибровочного бруска 600 с соответствующим размером и формой таким образом, чтобы она умещалась в устройстве измерения рентгеновского излучения и имела длину, достаточную для перекрытия ширины ленты конвейера, чтобы достигать всех датчиков. В определенных вариантах осуществления, информация на любой из фигур может быть использована для конструирования калибровочного бруска 600 для использования с заданными внешними границами толщины слоя рентгеновской машины и диапазоном энергий рентгеновского излучения. Раскрытые способы включают в себя этап измерения толщины слоя устройства восприятия рентгеновского излучения для определения толщины слоя, так как она относится к использованию калибровочного бруска 600. В определенных вариантах осуществления изобретения, калибровочный брусок 600 должен иметь такое же поглощение рентгеновского излучения, как максимальные толщины слоя угля без загрязняющих примесей. В других вариантах осуществления, калибровочный брусок 600 имеет атомные массовые коэффициенты поглощения пропорционально распределению элементов образца, имеющего атомное число либо 10 либо меньше. Элементарный состав высушенного на воздухе угля из шахты может быть определен стандартными способами и использован для выполнения устройства с таким же поглощением рентгеновского излучения, что и толщина слоя образца с более легкими элементами с атомным числом меньше чем 10, из смеси углеводородов, карбогидратов и углерода. Например, если средний элементарный состав высушенного на воздухе рядового угля представляет собой 55% углерода, 8% водорода, 28% кислорода, 7% кремния и 4% серы и металлов, высушенный на воздухе состав без силикатов, сульфатов и металла представляет собой 67% углерода, 7,3% водорода и 25,6% кислорода, и калибровочный брусок 600 с этим атомным составом и толщиной, равной толщине слоя, позволяет быстро калибровать указанный рядовой уголь. Калибровочный брусок 600 используется для калибровки устройства для сортировки угля. В альтернативном варианте осуществления обработки золотосодержащей руды, калибровочный брусок 600 выполнен для поглощения рентгеновского излучения толщины слоя гранитной породы. Как наилучшим образом видно на фиг. 6, калибровочный брусок 600 применяется путем его размещения на пути рентгеновских лучей. Информация о процентном пропускании сохраняется машиной и используется для нормирования выходного напряжения каждого пикселя в детекторной матрице рентгеновского излучения. Пороговая величина для эжекции может устанавливаться количеством пикселей с напряжениями, которые измеряют заданное процентное пропускание, которое меньше, чем пропускание калибровочного бруска. Количество пикселей и процентное отношение пороговой величины являются регулируемыми внешними границами, которые могут устанавливаться вручную или автоматически в устройстве измерения рентгеновского излучения.
ПРИМЕРЫ
Пример 1 - коэффициент линейного поглощения
На фиг. 7 показаны коэффициенты линейного поглощения из массовых коэффициентов (μ) поглощения Национального института стандартов и технологии (НИСиТ) для железного колчедана (FeS), угля и диоксида кремния (SiO2) в диапазоне энергий рентгеновского излучения. Также показаны их плотности. Следует отметить, что уголь представляет собой смесь углерода и углеводородов, и не существует «стандарта» НИСиТ для угля. Соответственно, коэффициенты поглощения рентгеновского излучения угля представляют собой данные НИСиТ для графита, скорректированные для плотности угля 1,2 грамма на кубический сантиметр (г/куб. см). Как где-либо здесь показано, поглощение углем гораздо меньше, чем поглощение колчедана в силикатах для рентгеновского излучения 8-20 килоэлектрон-вольт (кэВ). Применяя информацию на фиг. 7, показано, как загрязняющая примесь может быть дифференцирована от угля.
Пример 2 - процентные отношения пропускания рентгеновского излучения при различных энергиях
Способы, раскрытые здесь, используют энергии рентгеновского излучения, которые позволяют выбирать загрязняющие примеси для эжекции, при этом обеспечивая детектируемое пропускание через уголь. В качестве первого этапа, рядовой уголь уменьшается до размеров меньше, чем пять сантиметров, для обеспечения существенного пропускания через образцы угля, при этом непроницаемые загрязняющие примеси, такие как сульфид и силикаты, детектируются пониженным процентным отношением пропускания рентгеновского излучения через эти материалы. На фиг. 8 показаны процентные пропускания, вычисленные из информации о коэффициентах поглощения НИСиТ.
Как наилучшим образом видно на фиг. 8, уголь допускает пропускание энергий рентгеновского излучения очень легко по сравнению с пропусканиями, допускаемыми другими материалами. Например, вычислено, что применение энергии рентгеновского излучения на уровне 15 кэВ дает в результате пропускание 56,6% через уголь, имеющий толщину 1 см, тогда как загрязняющие примеси, имеющие толщину только 1 мм, имеют пониженные процентные отношения пропускания - 0% (для FeS) и 20,5% (для SiO2). В качестве второго примера, вычислено, что при применении рентгеновского излучения на уровне энергии 20 кэВ, уголь, имеющий толщину 1 см, имеет процентное отношение пропускания 73,2%, по сравнению с загрязняющими примесями, такими как FeS и SiO2, которые имеют процентные отношения пропускания 0% и 50%, соответственно.
Пример 3 - отделение загрязняющих примесей от угля
Образец мокрого обогащенного угля в 100 фунтов был подвергнут нижеследующему способу для отделения загрязняющих примесей от угля. Образец был высушен на солнце для удаления влаги, остающейся от процесса мокрого обогащения. После сушки на солнце, образец был уменьшен до отдельных кусков, имеющих размеры меньше, чем 10 см. Один из кусков образца был помещен на рентгеновское сканирующее устройство, сканер для досмотра багажа, доступный для приобретения от Smiths Detection, Дэнбери, Коннектикут, как модель №7555. Рентгеновское устройство было настроено для детектирования энергий рентгеновского излучения до 160 кэВ. Пропускание через отдельный кусок образца было определено в двух диапазонах энергии. Детекторы рентгеновского излучения, которые принимают пропускание энергии рентгеновского излучения, были настроены таким образом, что пропускание через уголь, полученное в результате корреляции пропускания в двух диапазонах энергии, дает приблизительное атомное число меньше, чем 10. Как упомянуто в настоящей заявке, так как загрязняющие примеси в угле имеют бóльшие коэффициенты поглощения, такие загрязняющие примеси приведут к пониженным процентным отношениям пропускания рентгеновского излучения через материал, давая бóльшие атомные числа в сканирующем устройстве. Образец угля был помещен в сканер для сканирования кусков образца с целью определения значений процентных отношений пропускания. Куски в образце угля, которые имели включения с пониженным пропусканием рентгеновского излучения, были помещены в «отбракованную» часть. Приблизительно 10% образца имели детектируемые включения и были помещены в «отбракованную» популяцию. Обе части образца были анализированы, как дополнительно описано ниже. Такой анализ, как правило, является доступным на рынке. Таким поставщиком является Hawkmtn Labs, Inc., Хазл Тауншип, Пенсильвания. «Отбракованная» часть образца имела следующие характеристики, измеренные в соответствии с указанными протоколами международных стандартов Американского общества специалистов по испытаниям и материалам: процентное содержание влаги (ASTM D5142): 6,05%; процентное содержание золы (ASTM D5142): 12,62%; БТЕ/фунт (ASTM D5865): 11834; процентное содержание серы (ASTM D4239): 6,59%; и ртуть: 0,552 микрограмм/грамм. Для сравнения, часть образца угля, которая не была отбракована, имела следующие характеристики: процентное содержание влаги (ASTM D5142): 5,75%; процентное содержание золы (ASTM D5142): 7,05%; БТЕ/фунт (ASTM D5865): 12846; процентное содержание серы (ASTM D4239): 1,32%; и ртуть: 0,091 микрограмм/грамм. Как отмечено, «отбракованная» часть имеет бóльшие уровни процентного содержания золы, серы и ртути. Также, сера в части образца угля, которая не была отбракована, составляла 1,027 фунтов/М БТЕ, тогда как «отбракованная» часть имела 5,569 фунтов/М БТЕ.
Пример 4 - отделение камней от угля
Был анализирован образец, включающий смесь угля и камня, варьирующих по размеру от одной четверти дюйма до одного дюйма. После установки пороговых величин, как дополнительно описано ниже, образец был пропущен через дифференциальную рентгеновскую сортирующую машину. Такая машина является доступной для приобретения от National Recovery Technologies, Inc., Нэшвилль, Теннеси, как например модель, называемая zSort. Образец обрабатывался в машине со скоростью обработки 6 футов в секунду. Установка пороговых величин машины включает этапы, в одном варианте осуществления, размещения указанного калибровочного бруска на ленте конвейера и измерения средних напряжений сигнала и нормирования напряжения сигнала всех пикселей детектора к упомянутому среднему напряжению сигналов пикселей от рентгеновского излучения, пропущенного через указанный калибровочный брусок.
Результаты эксперимента наилучшим образом видны на фиг. 9. Испытанный образец состоял из приблизительно 27,5 унций угля и 42 унций камня. Т.е. около 40% угля и 60% камня. Когда образец пропускался через машину, она была настроена для сортировки угля в один приемник, а камня - в другой приемник. Как наилучшим образом видно на фиг. 9, приемник угля содержал 95,4% угля и 3,6% камня.
Пример 5 - отделение камней от угля
Другой образец, состоящий из 378 унций угля и 42 унций камня, был анализирован в соответствии с этапами, описанными в примере 4. Смесь образца состояла из около 90% угля и около 10% камня. Как наилучшим образом видно на фиг. 10, сортировка дает в результате размещение материала в приемнике угля, при этом этот материал представляет собой 96,4% угля и 3,6% камня. Также показано, что из материала, попадающего в приемник камня, 85,7% составлял камень, а 14,3% составлял уголь. Предполагается, что 14,3% камня, которые не были эжектированы в приемник камня, главным образом, явились результатом проблем синхронизации клапана, а не проблем детектирования. Очевидно, способ, раскрытый здесь, эффективно и единообразно отделяет камень от угля.
Касательно объема пропускаемого материала машины, отмечено, что образец (1,7 фунтов) был распределен по поверхности с единой плотностью слоя. Загрузка такого образца дает пропускную способность приблизительно 9 тонн в час для машины zSort с шириной 24 дюйма или 36 тонн в час для машины zSort с шириной 96 дюймов. Предположим, что зона эжекции представляет собой струю воздуха в один дюйм2 на поверхности для потока подачи. Скорость ленты составляет 72 дюйма/секунду, таким образом поступающий поток перемещается со скоростью 0,072 дюйма/миллисекунду. Предположим, что время открытия клапана составляет около 10 миллисекунд, таким образом поток перемещается на около 0,7 дюйма во время эжекции, давая профиль эжекции 1,7 дюйма в длину. Следовательно, для каждой эжекции эжектируется 1,7 дюйма2 площади поверхности поступающего потока. В этом случае, имеют место 24 такие эжекции на 28 дюймов длины ленты, таким образом 24×1,7 дюйма2 материала эжектируется. Соответствующая площадь поверхности потока поступающего материала составляет 672 дюйма2, таким образом можно приблизительно подсчитать, что 6% площади потока поступающего материала эжектируется. Для любой эжекции предположим, что 1/3 эжектированной площади составляет камень и что 2/3 - уголь. Если уголь равномерно распределен, то можно приблизительно подсчитать, что около 4% угля будут эжектированы, наряду с показателем эжекции камня 95-99% для скорости обработки 36 тонн в час на устройстве zSort с шириной 96 дюймов. Таким образом, ссылаясь на фиг. 10, прогнозируемый угольный продукт был бы 98,4% угля и 1,6% камня. Что касается кусков бóльшего размера, производительность обработки будет фактически увеличиваться линейно при увеличении размера частиц. Например, если нормальный размер материала составляет 1,5 дюйма, то производительность обработки увеличится на коэффициент два. Если размер угля составляет 3 дюйма, то производительность обработки увеличится на коэффициент четыре. Таким образом, приблизительно подсчитано, что обработка размеров частиц в 1,5 дюйма дала бы в результате производительность 72 тонны в час для 96-дюймового устройства. Также, приблизительно подсчитано, что обработка размеров частиц в 3 дюйма дала бы в результате производительность обработки 144 тонны в час для 96-дюймового устройства.
Все ссылки, публикации и патенты, раскрытые здесь, явно включены в настоящее описание путем ссылки.
Таким образом, видно, что способы настоящего изобретения легко достигают целей и преимуществ, упомянутых а также присущих им. Хотя определенные предпочтительные варианты осуществления изобретения были показаны и описаны для целей настоящего описания изобретения, многочисленные изменения в способы могут быть внесены специалистами в данной области, при этом эти изменения охватываются объемом и идеей настоящего изобретения, как определено нижеследующей формулой изобретения.
1. Способ сортировки материалов, содержащий:
обеспечение образца;
уменьшение размера образца до 10 сантиметров или меньше;
определение минимального поглощения рентгеновского излучения наиболее толстой толщины слоя образца;
измерение поглощения рентгеновского излучения кусков образца;
идентификацию кусков образца, имеющих поглощение рентгеновского излучения больше, чем минимальное поглощение рентгеновского излучения наиболее толстой толщины слоя;
при этом идентификация кусков образца является идентификацией кусков образца, имеющих процентные пропускания рентгеновского излучения, которые уменьшены на 20% или более по сравнению с процентным пропусканием рентгеновского излучения минимального поглощения рентгеновского излучения наиболее толстой толщины слоя образца;
отсортировывание от образца кусков образца, имеющих процентные пропускания рентгеновского излучения, которые уменьшены на 20% или более по сравнению с процентным пропусканием рентгеновского излучения минимального поглощения рентгеновского излучения наиболее толстой толщины слоя образца.
2. Способ по п. 1, в котором отсортировывание дополнительно содержит:
транспортирование образца к матрице воздушной эжекции; и
приведение в действие по меньшей мере одного воздушного эжектора матрицы воздушной эжекции для сортировки образца на основе идентификации.
3. Способ сортировки материалов, содержащий:
обеспечение образца;
уменьшение размера образца до 10 сантиметров или меньше;
определение минимального поглощения рентгеновского излучения наиболее толстой толщины слоя образца;
измерение поглощения рентгеновского излучения кусков образца;
идентификацию кусков образца, имеющих поглощение рентгеновского излучения, равное или меньшее, чем минимальное поглощение рентгеновского излучения наиболее толстой толщины слоя;
отсортировывание от образца кусков образца, имеющих поглощение рентгеновского излучения, равное или меньшее, чем минимальное поглощение рентгеновского излучения наиболее толстой толщины слоя.
4. Способ по п. 3, в котором отсортировывание дополнительно содержит:
транспортирование образца к матрице воздушной эжекции; и
приведение в действие по меньшей мере одного воздушного эжектора матрицы воздушной эжекции для сортировки образца на основе идентификации кусков образца, имеющих поглощение рентгеновского излучения, равное или меньшее, чем минимальное поглощение рентгеновского излучения наиболее толстой толщины слоя.
5. Способ по п. 1, в котором измерение поглощения рентгеновского излучения дополнительно содержит измерение поглощения рентгеновского излучения на множестве уровнях энергии.
6. Способ сортировки материалов, содержащий:
обеспечение образца;
уменьшение размера образца до 10 сантиметров или меньше;
измерение поглощения рентгеновского излучения кусков образца, причем измерение поглощения рентгеновского излучения представляет собой более чем одно измерение поглощения рентгеновского излучения;
отсортировывание от образца кусков образца, имеющих поглощение рентгеновского излучения больше, чем среднее значение измерений поглощения рентгеновского излучения упомянутого образца.
7. Способ по п. 6, в котором отсортировывание дополнительно содержит:
транспортирование образца к матрице воздушной эжекции; и
приведение в действие по меньшей мере одного воздушного эжектора матрицы воздушной эжекции для эжекции кусков образца, имеющих поглощение рентгеновского излучения большее, чем среднее значение измерений поглощения рентгеновского излучения упомянутого образца.
8. Способ по п. 6, в котором
отсортировывание дополнительно содержит:
транспортирование образца к матрице воздушной эжекции; и
приведение в действие по меньшей мере одного воздушного эжектора матрицы воздушной эжекции для эжекции кусков образца, имеющих поглощение рентгеновского излучения, равное или меньшее, чем среднее значение измерений поглощения упомянутого образца.
