专利名称：微粒形式材料的分析的制作方法
技术领域：
本发明涉及微粒形式材料的分析。
背景技术：
在冶金工业中需要尽可能精确地知道各种材料的成分，这些材料作为矿砂或矿石开采，然后破碎成颗粒形式而构成加工厂的原料。
这些有关成分的信息之所以极其重要，主要原因是因为，矿产加工厂的各种运转参数必须照其设定的方式取决于原料中各种构成要素的比例。这些比例随采矿沿被采矿体的进展不断变化，因此必须作出各种调整，保证工厂以最大的效率运转，达到最高可能的产量。
这些信息之所以重要的另一个原因是，在诸如湿度和温度的环境变数以及诸如电源电压和加工厂的物质条件的设备变数中会发生各种改变。这些变数中的任何一项变数都可能使加工中一定阶段的中间矿产物的产量低于最佳产量。在理想的情况下这些差错条件必须尽可能快地探测到及尽可能快地纠正。因此，现代矿产工业要求有关被加工矿物的成分的所谓“实时”信息必须保证工厂以最大的矿物精选生产率运转。
为这些目的而要求的信息通过在处理矿物的各个阶段对被加工矿物的分析而获得。在矿物通过加工厂时各个构成要素的比例可被用作工厂效率的指示，并使对工艺的调整能够进行，以达到最大的矿物精选生产率。
由于精确性，有关矿物成分的迄今为止的知识方面的不足以及对贵重物质可能随废弃物而抛弃的担忧，工厂的操作者采用了保守的方法并回收一定比例的从一些或全部阶段中产生的矿产物，保证仅损失最少可能数量的贵重物质。如果能得到有关被精选矿物的成分的精确的实时知识，就能减少回收的操作而又不丢失有价值的产品。
确定正进行加工的矿物中构成要素的比例的已知方法可分为“人工”和“机器”两类。主要的“人工”方法包括样品的制备，样品中构成要素的比例和被加工矿物中的比例相同。样品的获得是一个冗长的过程。第一步是采集若干千克的颗粒状矿物以保证样品的构成要素尽可能代表大批矿物的构成要素。样品被分成一些小的部分，然后这些小部分中的一些部分被重新组合，直至该过程消除样品中的比例和被加工矿物中的比例之间保留的任何差别。然后样品中的微粒被铺开在光学网格上，由熟练的微粒计数人员用显微镜和光学网格识别和计数。
另一种“人工”方法依赖于进行试验人员的熟练，因为该方法以被试验样品的颜色和标准样品的颜色之间的差别为基础。这不是一种特别精确的方法，因为人眼不能捕获对比度或颜色中的微小变化。
“机器”方法也有几种，但这些方法都有不少缺点。一些方法需要昂贵的设备，而且通常样品的制备很耗时。还有，某些设备仅能由经训练的科技人员操作，甚至只能在实验室的条件下工作。在2002年1月23日的W0 03/062804中叙述了本申请人已知的“机器”方法的实例以及目前开发的微粒形式材料的光谱分析方法。
本发明寻求提供一种新颖的分析方法和新颖的分析设备，通过该新颖的分析方法和新颖的分析设备能获得有关材料成分的实时信息。
本发明的方法和设备主要用于矿物的加工，但也能用于必须确定材料成分的其他工业。
发明内容
根据本发明的一个方面提供一种分析微粒形式材料的方法，该方法包括使该材料作为微粒流流进一个外壳的开口的上端并流出该外壳的下端，该外壳有一个受限制的出口，而且流进外壳的速率超过流出的速率，从而使材料从出口倒流并充满该外壳，将光射入正在外壳中从上端向下端向下移动的材料，收集从移动的材料反射的光，然后将收集的光送入光谱仪。
根据本发明的另一个方面提供用于分析微粒形式材料的设备，该设备包括一个具有开口的上端和在下端的受限制的出口的外壳，在外壳的一个壁上的透明盖和一个用于将光通过所述盖射入外壳并收集从外壳中的微粒材料反射的光的探头结构。
该设备可以进一步包括诸如能使来自外壳的流动速率受到调整的滑动阀的装置。
所述滑动阀可以包括一个在其上带有孔的部分，该部分可相对于外壳移动，以便改变在外壳中的孔的面积。
所述盖的内表面所在的平面可以和所述孔相交，从而使孔的一部分处在外壳的里面而孔的一部分处在外壳的外面，在外壳里面的那部分孔形成所述受限制的出口。
所述滑动阀可以有一个向前的位置，在该位置孔和外壳套准，从而打开所述狭缝，允许堆积在外壳中的任何材料从外壳下落。
所述外壳的开口的上端最好由一些平面界定，这些平面互相相交而形成一些尖锐的边缘，这些边缘切割流动的材料并且将材料流分成进入外壳的部分和绕外壳流动的部分。
所述尖锐的边缘界定在所述外壳的垂直内表面和其他表面之间，这些其他表面相对于垂直线倾斜，并因向下倾斜而逐渐远离所述边缘。
为了更好地理解本发明，并且显示本发明应如何实施，以实例的方式参考下列附图图1是用于分析微粒材料的设备的第一实施例的示意图；图2是图1的设备的侧视图；图3是图1和图2的设备的后视图；图4是图1到图3的设备的顶视平面图；图5是滑动阀下部的等角图并显示滑动阀的操作机构；
图6是用于在材料流管道中安装的一个结构的顶视平面图，该结构包括图1到图4的设备，图5的滑动阀和操作机构；图7是图6的结构的侧视图；图8是图6和图7的结构的示意图；图9是图6到图8的结构的后视图；图10是用于分析微粒材料的设备的第二实施例的示意图；图11是图10的设备的侧视图；图12是图11的设备的取自XII-XII线的剖面图；图13是图10到图12的设备的顶视平面图；图14是用于在材料流管道中安装的一个结构的示意图，该结构包括图10到图13的设备，图5的滑动阀和操作机构；图15是图14的结构的后视图；图16是图15的结构的取自XVI-XVI线的剖面图；和图17是图14和图15的结构的正视图。
具体实施例方式
首先参考图1到图4，该设备用10总体标示并包括一个垂直延长的外壳12，该外壳12附接到机箱14的侧面。
具体参考图1，外壳12的上边缘经倒角切削而提供倾斜的上表面16，该上表面16和外壳12的内部表面18相交，从而限定尖锐的边缘20。更具体地说，外壳12的内部表面18垂直并且和各个表面16相交，表面16向下向外倾斜而逐渐离开其和各个平面18的交线。
外壳12在其一个侧壁上有一个开口，该开口有一个安装在其上的耐磨损材料制作的透明盖22(图3和图4)。
外壳12的下端由滑动阀24(图5)部分关闭，而外壳12的上端在26处开口。
探头28(见图1到图4)从机箱14通过探头底座29(见图6到图8)突出。探头28以相对于水平30到60度的角度倾斜。探头28包括用于将光通过盖22射入外壳12的一个或多个光纤，以及用于收集反射光并将其送到光谱仪(未显示)的另外的一个或多个光纤。光谱仪连接到光缆(未显示)，光缆本身连接到探头28。可以理解，探头结构可以包括一个用于通过盖22发射光的第一探头和一个用于收集反射光的第二探头。
具体参考图5，滑动阀24包括一个U形部分30，该部分在其上有一个矩形的孔32。部分30和T形部分34形成一体。形成滑动阀24的操作机构的一部分的杆36通过柱头螺栓38的方法固定到T形部分34。延长的狭缝40设置在T形部分34上用于接纳螺栓42(见图2)，螺栓42旋入机箱14的基板上攻有螺纹的孔中。如图5所示，U形部分30的和孔32邻接的前边缘具有经倒角的内缘31，有助于防止流过孔32的材料的堆积和阻塞。
杆36穿过螺旋弹簧44和套管46。套管46在一端有一个凸缘48，在另一端有一个可移动的套环50。柱头螺栓52可释放地将凸缘48固定到杆36上。另一个柱头螺栓54将套环50固定到套管46上。手柄56通过另一个柱头螺栓58的方法附接到杆36上。滑动阀24可通过手柄56附接到其上的杆36的方法前后调整。滑动阀24的活动在图2中由箭头A显示。
现在参考图6到图9，图中显示的结构总体由60标示并包括两个短管62，64，两个可使该结构用螺栓安装到管线上的法兰66，68，和由70总体标示并限定分析腔的壁。管62形成通向腔体的进口，管64形成离开腔体的出口。
壁70包括两个可移动的板72，因此可以检查腔体内的条件。板72可以是透明的。
壁70进一步包括板74，机箱14通过板74附接到壁70的其余部分上。外壳12在分析腔内，外壳12的开口的上端26和进口管62对齐(见图6)。
向下逐渐变细的锥体76(图7到图9)形成由壁70为界的分析腔和管道64之间的通路。
为了装配滑动阀24及其操作机构，杆36在图7中被从右到左地推过板74上的孔。此时板74被从壁70的其余部分分离。套管46，然后是弹簧44被滑到杆36上并且套管46用柱头螺栓52紧固。套管46通过板74上的孔，通过紧固柱头螺栓54将套环50再紧固到套管46的将处于分析腔内部的一端上。如图7所示，弹簧44将套管46和杆36推向右边，使套环50邻接板74的内表面。然后手柄56通过柱头螺栓58的方法固定到杆36上，滑动阀24用穿过延长狭缝40的螺栓42的方法固定到机箱14上。螺栓42和狭缝40配合使滑动阀24可释放地附接到机箱14上，同时允许滑动阀24如双头箭头A所示那样前后滑动(图2)。然后板74附接到壁70的其余部分上。
可以理解，通过将套管46从杆36上释放并将杆36滑过套管46，就可以调整杆36，然后调整阀24的位置。然后套管46再紧固到杆36上。这样套管46相对于板74的位置没有变化，但部分30已经相对于外壳12有了位移。
在操作中，滑动阀24的U形部分30处于外壳12的下部。滑动阀24的U形部分30和T形部分34之间的矩形孔32正好突出在外壳22的其上有盖22的壁的另一边。处于该壁的另一边的孔32的区域因此就处在由外壳12界定的区域中并形成一个狭缝，已经从上进入外壳12的材料可以通过该狭缝从外壳12离开。
在管道62中流动并通过管道62的微粒材料在外壳12中堆积，剩余的材料围绕外壳12流到出口管64。
为了清除堵塞，如图2所示将手柄56推向右边。这样做压缩弹簧44并将滑动阀24移向孔32和外壳12套准的位置。这样就使任何堵塞出口狭缝的材料能落到外壳12的底部外。当手柄56被释放时，弹簧44在凸缘48上发出推力并将滑动阀24移回套环50抵靠板74的操作位置。
在工作中，将进行光谱图形分析的矿物或其他材料通过开口26以超过其能通过狭缝流出外壳12的速率流进外壳12的上端。外壳12就这样堆满材料，剩余的材料简单地向下流到外壳12的外面。
存在一个通过由孔32形成的出口狭缝的材料流，而外壳12中的材料柱稳定地向下移动而通过盖22。从探头28通过盖22进入外壳12的光从材料通过漫射而反射回，由收集器光纤采集并送到光谱仪。狭缝的位置保证最大比率的材料流处于外壳12的由盖22限定的一侧。
现在参考图10到图13，图中显示了设备的另一种形式，该形式由80总体标示。实际应用中采用和图1到图9相同的参考数字。设备80包括一个机箱82，机箱82包括由垂直延长的板84分隔的两个部分82.1，82.2。垂直延长的外壳12附接到部分82.1上。板84上有一个孔(未显示)，滑动阀24的套管46通过该孔。设备80中的滑动阀24的装配和操作和上述设备10相同。
现在参考图14到图16，图中显示的结构用86总体标示并和图6到图9中显示的设备60相似。在实际应用中采用相同的参考数字。
结构86包括一个L形的闸门控制阀88，该闸门控制阀88可如图16中的双头箭头所示那样滑动，以调整将透过盖22分析的材料流。
另外，和结构60的两块板72相似的可移动的板90(图16和图17)附接到壁70上，使分析腔内部的条件可以被检查。板90可以是透明的。
结构86的装配和操作如上文和结构60相关的叙述。
设备10，结构60，设备80和结构86都以垂直的取向显示和叙述，但也可以相对于垂直稍许倾斜。
将由结构60和结构86分析的微粒形式材料可以是干燥粉末的形式，或可以悬浮在液体中而形成泥浆。
上述结构的特征是1.材料通过透明盖而移动；1.1在每次测量周期期间暴露大量微粒；1.2在每次测量周期期间暴露大量微粒取向；1.3平均来自任何微粒的任何强烈的镜面(类似反射镜)反射。
2.为了将有可能划伤透明盖并降低其透明度的磨蚀力减至最小，透明盖垂直或基本垂直定位。
3.包括大批材料流的不同的材料类型和微粒尺寸之间的偏离通过下述措施减至最小3.1从中等量的材料流切割样品并避免被搅动的各个侧面；3.2以最大程度地减小对落入垂直延长腔体的样品的搅动的方式切割样品，以及通过应用顶部的非对称切割边缘将其余样品向外推。
4.通过将腔体定位在快速流动的材料流中并结合连续向下收回材料使其通过腔体，避免在腔体顶部经常发生锥体形的材料堆积。结果的材料堆积因此而成为凹形而形状不规则，避免在象锥体的凸形的各个侧面上发生的偏离。
5.光学透明的盖由于材料微粒的通过而自行清洁，将盖的透明度由于粉尘造成的影响减至最小。
6.光学透明的盖可以用诸如蓝宝石的硬质材料或软质的可抛光的聚碳酸酯制成以保证透明度。
权利要求
1.一种分析微粒形式材料的方法，该方法包括使该材料作为微粒流流进一个外壳的开口的上端并流出该外壳的下端，该外壳有一个受限制的出口，而且流进外壳的速率超过流出的速率，从而使材料从出口倒退流并充满该外壳，将光射入正在外壳中从上端向下端向下移动的材料，收集从移动的材料反射的光，然后将收集的光送入光谱仪。
2.用于分析微粒形式材料的设备，该设备包括一个具有开口的上端和在下端的受限制的出口的外壳，在外壳的一个壁上的透明盖和一个用于将光通过所述盖射入外壳并收集从外壳中的微粒材料反射的光的探头结构。
3.如权利要求2所述的设备，其特征在于，其中该设备包括使来自外壳的出口的面积能进行调整的装置。
4.如权利要求3所述的设备，其特征在于，其中所述装置为滑动阀。
5.如权利要求4所述的设备，其特征在于，其中所述滑动阀包括一个在其上带有孔的部分，该部分可相对于外壳移动，以便改变在外壳中的孔的面积。
6.如权利要求5所述的设备，其特征在于，其中所述盖的内表面所在的平面和所述孔相交，从而使孔的一部分处在外壳的里面而孔的一部分处在外壳的外面，在外壳里面的那部分孔形成所述受限制的出口。
7.如权利要求6所述的设备，其特征在于，其中所述滑动阀具有一个向前的位置，在该位置孔和外壳套准，从而打开所述狭缝，允许堆积在外壳中的任何材料从外壳下落。
8.如权利要求2到7的任何一项所述的设备，其特征在于，其中所述外壳的开口的上端由一些平面界定，这些平面互相相交而形成一些尖锐的边缘，这些边缘切割流动的材料并且将材料流分成进入外壳的部分和绕外壳流动的部分。
9.如权利要求8所述的设备，其特征在于，其中所述尖锐的边缘界定在所述外壳的垂直内表面和其他表面之间，这些其他表面相对于垂直线倾斜，并因向下倾斜而逐渐远离所述边缘。
全文摘要
本发明公开一种用于分析微粒形式材料的设备(10)。该设备(10)包括一个具有开口的上端(26)和在下端的受限制的出口的垂直延长的外壳(12)。探头(28)用于将光通过设置在外壳(12)的一个壁上的透明盖(22)射入外壳并收集从外壳(12)中的微粒材料反射的光。包括U形部分(30)和T形部分(34)以及该两者之间的孔(32)的滑动阀(24)部分关闭外壳(12)的出口。通过手柄(56)，杆(36)和螺旋弹簧(44)的方法使滑动阀(24)活动，滑动阀(24)的活动使通过设备(10)的材料的流动速率得到调整，以及使可能在设备(10)的出口处发生的材料的堆积得到清除。
文档编号G01N1/20GK1667397SQ20051000919
公开日2005年9月14日 申请日期2005年2月1日 优先权日2004年3月11日
发明者富兰科思·爱伯哈德特·杜普雷西思, 约翰尼斯·科恩拉德·范·怀科·杜普雷西思 申请人:布鲁科博知识产权(私人)有限公司