作为第一步，将原煤的尺寸减小至小于5厘米，以便提供透过煤炭样品的显著透射，同时如硫化物和硅酸盐等不透明污染物通过透过这些材料的X射线的透射百分比的减小而得到检测。图8中显示了由NIST吸收系数信息计算的透射百分比。
[0048]如图8中最佳可见，与其他材料所允许的透射相比，煤炭使得X射线能量极为容易透射。例如，据计算使用15KeV水平的X射线能量导致56.6%的穿过厚度为Icm的煤炭的透射，而厚度仅为Imm的污染物却具有较低的透射百分比:0% (FeS), 20.5% (S12)。通过第二实例，计算出对于厚度为Icm的煤炭使用20KeV水平的能量的X射线具有73.2%的透射百分比，与之相比，如FeS和3102等污染物的透射百分比分别为0%和50%。
[0049]实施例3:从煤炭分离污染物
[0050]对100镑经湿式洗涤的煤炭样品执行如下方法以便从煤炭中分离污染物。将样品在阳光下干燥以便除去由湿式洗涤步骤残留的水分。在阳光干燥后，将样品缩小至尺寸小于1cm的个体块。将一块样品置于X射线扫描装置(商购自SmithsDetect1n, Danbury, CT的第7555型行李扫描机)。将X射线装置调节来检测高达160KeV的X射线能量。在两个能量范围处测定穿过各个样品块的透射。将接收X射线能量透射的X射线检测器设定来使得穿过煤炭的透射产生与两个能量范围处的给出大致小于10的原子数的透射的关联。如本申请中所注，这些污染物会导致透过材料的X射线的透射百分比减小，从而在扫描装置中产生更高的原子数。将煤炭样品置于扫描机中以便扫描样品块的透射百分比值。煤炭样品内具有X射线透射减小的夹杂物的块被置于“排除”部分中。约10%的样品具有可检测的夹杂物且被置于“排除”群中。两部分样品均如下文进一步所述进行分析。这类分析通常可商业性实现。一个这类提供商是Hawkmtn Labs, Inc., Hazle Township, PA。样品的“排除”部分含有如所参考的ASTM国际标准方案所测定的以下特征:水分百分比(ASTM D5142):6.05% ;灰分百分比(ASTM D5142): 12.62% ；BTU/ 镑(ASTM D5865): 11834 ；硫百分比(ASTM D4239):6.59%;和汞:0.552毫克/克。相反，未被排出的煤炭样品部分具有以下特性:水分百分比(ASTM D5142):5.75% ;灰分百分比(ASTM D5142):7.05% ；BTU/镑(ASTM D5865): 12846 ;硫百分比(ASTM D4239): 1.32% ;和汞:0.091 毫克 / 克。可以注意到，“排除”部分具有更高的灰分百分比、硫百分比和汞水平。此外，未被排除的煤炭样品部分中的硫为1.027磅/MBTU，而“排除”部分为5.569磅/MBTU。
[0051]实施例4:从煤炭分离岩石
[0052]对包含煤炭和岩石的混合物的尺寸为1/4英寸?I英寸的样品进行分析。在设定好阈值后，如下文进一步所述，将样品通过差示X射线分选机进料。这类机器可作为称作zSort 的型号商购自 Nat1nal Recovery Technologies, Inc.，Nashville, TN。将样品以 6英尺/秒的处理速度通过该机器进行处理。在一个实施方式中，机器的阈值的设定包括以下步骤:将所述指示杆置于传送带上，测定平均信号电压，并将所有检测器像素的信号电压归一化为来自透射穿过所述指示杆的X射线的所述平均像素信号电压信号。
[0053]实验结果最佳可见于图9中。受测样品由约27.5盎司煤炭和42盎司岩石构成。这约为40%的煤炭和60%的岩石。随着样品经机器进料，将其设定为将煤炭分选至一个终点而将岩石分选至另一个终点。如图9中最佳可见，煤炭终点由96.4%的煤炭和3.6%的岩石构成。
[0054]实施例5:从煤炭分离岩石
[0055]根据实施例4所述的步骤分析由378盎司的煤炭和42盎司的岩石组成的另一个样品。样品混合物为约90%的煤炭和约10%的岩石。如图10中最佳可见，分选导致材料被置于煤炭终点，该材料为96.4%的煤炭和3.6%的岩石。此外还显示到达岩石终点的材料为85.7%的岩石和14.3%的煤炭。据信未被排出至岩石终点的14.3%的岩石主要是由于阀门时机问题而非检测问题。显而易见，本发明公开的方法有效且一致性地将岩石从煤炭中分开。
[0056]就机器的通量而言，注意到样品(1.7镑)以单层密度散布于整个表面。这种样品的加料对于24英寸宽的zSort机产生约9吨/小时的通量速率，或对96英寸宽的zSort机产生36吨/小时的通量速率。假设在进料流表面有I平方英寸的空气喷射的排出足迹。传送带速度为72英寸/秒，从而进料流以0.072英寸/毫秒移动。假设约10毫秒的阀门开启时间，从而进料流在排出过程中移动约0.7英寸，给出1.7英寸长的排出路线。其后，对于每次排出都排出1.7平方英寸的进料流表面积。在此情形中，每28英寸长的传送带具有24次这类排出，从而排出24X 1.7平方英寸的材料。相应的进料流表面积是672平方英寸，因此可估计排出了 6%的进料流面积。在任何一次排出时，假设1/3的排出面积是岩石，2/3是煤炭。如果煤炭均勾分布，则可以估计对于96英寸宽的zSort单元上36吨/小时的处理速率而言，约4%的煤炭将随着95%?99%的岩石排出率而排出。因此，参照图10，排出的煤炭产品将为98.4%的煤炭和1.6%的岩石。就更大尺寸的样品块而言，处理能力将随着颗粒尺寸的增加而有效地线性增加。例如，如果材料的正常尺寸为1.5英寸，则处理能力将以两倍增加。如果煤炭尺寸为3英寸，则处理能力将以4倍增加。因此，据估计处理1.5英寸的颗粒尺寸将对96英寸单元产生72吨/小时的能力。此外，据估计处理3英寸的颗粒尺寸将对96英寸单元产生144吨/小时的能力。
[0057]通过参考特地并入本文所公开的所有参考文献、出版物和专利。
[0058]因此可见，本发明的方法轻易实现了所提及的和其中固有的那些目标和优点。尽管已经处于本公开的目的对本发明的某些优选实施方式进行了说明和描述，但本领域技术人员可以对所述方法进行多种变化，所述变化涵盖于由以下权利要求所限定的本发明的范围和主旨之内。
【主权项】
1.一种材料分选方法，包括: 提供样品； 将样品尺寸减小至10厘米以下； 测定样品的最厚床层深度的最小X射线吸收； 测定样品块的X射线吸收； 鉴定X射线吸收大于最厚床层深度的最小X射线吸收的样品块； 其中鉴定样品块是鉴定与样品的最厚床层深度的最小X射线吸收的X射线透射百分比相比X射线透射百分比减少20%以上的样品块； 从样品中分选出与样品的最厚床层深度的最小X射线吸收的X射线透射百分比相比X射线透射百分比减少20%以上的样品块。
2.如权利要求1所述的方法，其中分选还包括: 将样品运送至气动排出阵列；和 对该气动排出阵列的至少一个气动排出器供能以便基于所述鉴定来分选样品。
3.—种材料分选方法，包括: 提供样品； 将样品尺寸减小至10厘米以下； 测定样品的最厚床层深度的最小X射线吸收； 测定样品块的X射线吸收； 鉴定X射线吸收等于或小于最厚床层深度的最小X射线吸收的样品块； 从样品中分选出X射线吸收等于或小于最厚床层深度的最小X射线吸收的样品块。
4.如权利要求3所述的方法，其中分选还包括: 将样品运送至气动排出阵列；和 对该气动排出阵列的至少一个气动排出器供能以便基于对X射线吸收等于或小于最厚床层深度的最小X射线吸收的样品块的鉴定来分选样品。
5.如权利要求1所述的方法，其中测定X射线吸收还包括在多个能量水平测定X射线吸收。
6.—种材料分选方法，包括: 提供样品； 将样品尺寸减小至10厘米以下； 测定样品块的X射线吸收，其中测定X射线吸收是多于一次X射线吸收测定； 从样品中分选出X射线吸收大于样品X射线吸收测定平均值的样品块。
7.如权利要求6所述的方法，其中分选还包括: 将样品运送至气动排出阵列；和 对该气动排出阵列的至少一个气动排出器供能以便排出X射线吸收大于样品平均吸收测定的样品块。
8.如权利要求6所述的方法，其中分选还包括: 将样品运送至气动排出阵列；和 对该气动排出阵列的至少一个气动排出器供能以便排出X射线吸收等于或小于样品平均吸收测定的样品块。
【专利摘要】本发明公开了利用X射线线性吸收系数的差异来处理矿石并将原子数较高的元素从原子数较低的元素中除去。在矿山使用这种干法减少了污染和运输成本。本发明的一个实例是从煤炭中排出具有硫、硅酸盐、汞、砷和放射性元素的夹杂物。这减少了煤灰的量和毒性。这也减少了空气排放和清洁来自煤炭燃烧的烟道气所需的能量。所述排出元素的去除提高了热效率并减少了污染和发电的碳足迹。
【IPC分类】B07C5-346
【公开号】CN104772291
【申请号】CN201510088597
【发明人】查尔斯.E.鲁斯, 小爱德华.J.萨默
【申请人】矿物分离技术股份有限公司
【公开日】2015年7月15日
【申请日】2010年6月30日
【公告号】CN102166572A, CN102166572B, CN103962316A, CN103962317A