CN104096680A - 基于微波加热与红外线阵成像的矿石分选系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于微波加热与红外线阵成像的矿石分选系统，包括：用于将待选原矿颗粒输送至传送皮带的振动给料机；振动给料机包括料仓，料仓下端出口位于溜槽一端上方，溜槽一端安装于振动电机上，溜槽另一端出料口与光学检测装置相对应；用于将待选原矿颗粒传送至微波加热装置中以对其进行微波加热的传送皮带；用于对待选原矿颗粒进行微波加热的微波加热装置；红外线阵成像检测装置，包括红外线阵相机、背景辐射板、自动除尘装置，红外线阵相机接收被选原矿颗粒的红外辐射信号，经过A/D转换后将数字图像通过数据线传输至计算机分析处理；矿石分选装置，为与气源相连的阀岛，用于将被选原矿颗粒中废石颗粒吹离。本发明还公开了利用该系统的方法。

Description

基于微波加热与红外线阵成像的矿石分选系统及方法

技术领域

本发明涉及一种矿石分选技术，具体涉及一种基于微波加热与红外线阵成像的矿石分选系统及方法，针对颗粒粒度在12mm以上的原矿颗粒(包含矿石颗粒和废石颗粒)进行分选，将其分为矿石颗粒和废石颗粒。

背景技术

目前，针对粒度在12mm以上的原矿颗粒的分选，主要有湿选和干选两种方法。湿选方法是以水、重悬浮液或其它液态流体作为分选介质的一类分选方法。湿选存在工艺复杂、设备较多、耗费大量水资源、环境污染较大、投资运行成本较高等问题，而且在严重缺水的地区也限制了湿选方法的应用。相比于湿选，干选方法具有投资少，工艺简单，运行成本低的优点。传统的干选方法是人工干选，靠人眼根据被选原矿颗粒中矿石颗粒和废石颗粒在颜色、纹理上的区别来进行识别，然后用手将废石颗粒捡出。人工干选方法生产效率较低。为了提高生产效率，现有的干选系统一般是利用风力摇床或空气重介质流化床来分选，需要使用大量的压缩空气使原矿颗粒床层呈悬浮状态或使原矿颗粒床层流化，这种方式能耗高且噪音和粉尘大，不符合节能环保要求。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种基于微波加热与红外线阵成像的矿石分选系统及方法，其利用了矿石与废石对微波的介质损耗因数的差异来进行分选，具有分选提质、保证分选精度和效率、环保且耗能低的优点。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种基于微波加热与红外线阵成像的矿石分选系统，包括：

振动给料机，用于将待选原矿颗粒输送至传送皮带。振动给料机包括料仓，料仓下端出口位于溜槽一端上方，溜槽一端安装于振动电机上，溜槽另一端的出料口与传送皮带相对应，振动电机中的偏心块旋转产生振动，使原矿颗粒在溜槽上作抛掷或滑行运动(具体取决于振动给料机的参数)，均匀有间隔地从出料口抛落到传送皮带上；

传送皮带，用于将待选原矿颗粒传送至微波加热装置中以对其进行微波加热，之后再将微波加热后的待选原矿颗粒抛落至红外线阵成像检测装置中去。传送皮带的宽度应略大于振动给料机出料口的宽度，以避免物料的在传送皮带上的跌落；

微波加热装置，用于对待选原矿颗粒进行微波加热，包括微波发生器、微波辐射器、波导管、微波吸收器和引风器。微波能量由微波发生器产生。微波辐射器将微波能量辐射至波导管内。波导管将微波能量约束在固定管路中。微波吸收器是利用吸波材料防止微波能量辐射的逃逸。引风器是将微波能量加热原矿颗粒产生的蒸汽引出微波加热装置；

红外线阵成像检测装置，包括红外线阵相机、背景辐射板、自动除尘装置，红外线阵相机接收被选经微波加热后的原矿颗粒的红外辐射信号，经过A/D转换后将数字图像通过数据线传输至计算机分析处理；

矿石分选装置，为与气源相连的由一排高速气阀和喷嘴组成的阀岛，用于将待选原矿颗粒中的废石颗粒吹离。阀岛宽度与传送皮带的宽度一致；阀岛上的喷嘴间距根据入选原矿颗粒粒度范围选择，其值应小于入选原矿颗粒粒度范围的下限值。

所述料仓下端出口处设有水平插入其中能够调节开口大小的闸板，闸板与手轮相连。

所述背景辐射板用以为红外线阵相机成像提供单一的背景红外辐射。

所述背景辐射板以及红外线阵相机处均配备有用来吹除背景辐射板表面以及红外线阵相机镜头表面积落的灰尘的自动除尘装置。

所述自动除尘装置包括电磁阀和风刀，风刀与提供压缩空气的气源相连，电磁阀设置于风刀与气源相连的传输管道上，风刀上设有宽度0.05毫米的间隙；当电磁阀开启后，气源输出的压缩空气从传输管道进入风刀，通过宽度0.05毫米的间隙吹出，从而形成一个高速气流薄片；通过科恩达效应原理及风刀构造，此气流薄片将引流30到40倍的环境空气，形成高强度、大气流的冲击风幕。

所述气源装置包括压缩机、前置储气罐、前置过滤器、冷干机、后置过滤器和后置储气罐；压缩机产生的空气进入前置储气罐时撞击罐壁使罐内温度下降，掺杂其中的大量水蒸气液化，再经过前置过滤器，过滤掉部分液态水及一些微颗粒物；冷干机的主要作用是去除大部分水蒸气，使压缩空气中的含水量降到标准范围内，并将压缩空气中的油雾、油蒸气冷凝，然后通过冷干机中的气水分离器将其分离排出；从后置过滤器中出来的压缩空气已不含液态水及微颗粒物，有效避免高速气阀、自动除尘装置被异物堵塞；后置储气罐用来存储压缩空气同时作为缓冲来防止过滤器堵塞造成的气源系统气压不稳。

一种利用基于微波加热与红外线阵成像的矿石分选系统的分选方法，包括以下步骤：

1).被选原矿颗粒输送，待分选的原矿颗粒通过进料口被送到振动给料机的料仓里，振动给料机利用振动电机中的偏心块旋转产生振动，使原矿颗粒在溜槽上作抛掷运动且均匀地从出料口抛落至传送皮带上；传送皮带将待选原矿颗粒传送至微波加热装置中；

2).微波加热，利用微波能量对待选原矿颗粒进行微波加热。因矿石颗粒与废石颗粒的介质损耗因数差异较大，经过微波加热之后的矿石颗粒与废石颗粒的温度存在明显差异；微波加热后的待选原矿颗粒由传送皮带抛落至红外线阵成像检测装置中去；

3).红外图像数据采集，原矿颗粒的下落轨迹途经由红外线阵相机、背景辐射板组成的红外线阵成像检测装置，红外线阵相机接收到原矿颗粒的红外辐射信号，经过A/D转换后将数字图像通过数据线传输至计算机分析处理；为保证背景辐射板的表面以及红外线阵相机镜头表面不受灰尘积落的影响，分别为背景辐射板以及红外线阵相机配备自动除尘装置，用来吹除背景辐射板表面以及红外线阵相机镜头表面积落的灰尘；用户能够根据分选现场环境状况设置自动除尘装置的运行时间和启停间隔；

4).物料颗粒分选，经过微波加热之后的矿石颗粒与废石颗粒的温度存在明显差异，反映在红外热成像中矿石颗粒与废石颗粒的成像灰度有明显差异，利用这些特征即可对微波加热后的矿石和废石进行区分。计算机分析被选原矿颗粒的图像数据，通过提取矿石颗粒和废石颗粒在灰度、纹理方面的差异化特征，结合图像处理和模式识别理论，完成被选原矿颗粒中的废石颗粒的识别和定位，并将包含其位置坐标信息的高速气阀启动信号传送至高速气阀，废石颗粒下落至高速气阀喷嘴的瞬间，高速气阀开启从而将被选原矿颗粒中的废石颗粒吹离；高速气阀正常工作时需要的压缩空气由气源系统供应。

所述步骤1)中的振动给料机的振动主要是为了使原矿颗粒在溜槽上作抛掷运动，并使原矿颗粒均匀分布；不同种类的被选原矿颗粒适宜的振动强度是不同的，振动强度由振幅和频率决定，调节振动电机偏心块的夹角即可改变振幅。通过调节料仓上的手轮可调节给料量。通过选择合适的振动强度和给料量可使原矿颗粒在溜槽上呈单层均匀散布。

所述步骤2)中微波加热装置，包括微波发生器、微波辐射器、波导管、微波吸收器、引风器。微波能量由微波发生器产生。微波辐射器将微波辐射至波导管内。波导管将微波约束在固定管路中。微波吸收器是利用吸波材料防止微波辐射的逃逸。引风器是将微波加热原矿颗粒产生的蒸汽引出微波加热装置。

所述步骤3)中的自动除尘装置由电磁阀和风刀组成，风刀正常工作需要的压缩空气由气源系统供应；电磁阀作为风刀和气源系统之间控制气流的执行元件，能充分保证控制的灵活性和精度；当电磁阀开启后，气源系统输出的压缩空气从传输管道进入风刀，通过宽度极小(如0.05毫米)的间隙吹出，从而形成一个高速气流薄片。通过科恩达效应原理及风刀特殊的构造，此薄片将引流30到40倍的环境空气，形成高强度、大气流的冲击风幕，从而快速准确地吹除线光源、背景板以及线阵相机表面积落的杂质灰尘。

所述步骤4)中的气源包括压缩机、前置储气罐、前置过滤器、冷干机、后置过滤器和后置储气罐；压缩机产生的空气进入前置储气罐时撞击罐壁使罐内温度下降，掺杂其中的大量水蒸气液化，再经过前置过滤器，过滤掉部分液态水及一些微颗粒物；冷干机的主要作用是去除大部分水蒸气，使压缩空气中的含水量降到标准范围内，并将压缩空气中的油雾、油蒸气冷凝，然后通过冷干机中的气水分离器将其分离排出；从后置过滤器中出来的压缩空气已不含液态水及微颗粒物，有效避免高速气阀、自动除尘装置被异物堵塞；后置储气罐用来存储压缩空气同时作为缓冲来防止过滤器堵塞造成的气源系统气压不稳。

所述步骤4)中：从计算机采集到废石颗粒红外图像至输出高速气阀启动信号以吹离该废石颗粒的时间等于该废石颗粒从红外线阵相机扫描面下落至高速气阀的下落时间τ。因原矿颗粒脱离传送皮带后呈自由落体运动，原矿颗粒从红外线阵相机扫描面下落至高速气阀的下落时间τ可根据原矿颗粒脱离传送皮带的初速、传送皮带出料口距离红外线阵相机扫描面的距离以及出料口距离高速气阀吹气平面的距离而求出。原矿颗粒脱离传送皮带时的初速是固定的，可根据传送皮带的运动速度而得出。传送皮带出料口距离线阵相机扫描面的距离以及传送皮带出料口距离高速气阀吹气平面的距离可通过量具测量得到。当根据红外线阵相机扫描到的原矿颗粒图像判断其为废石颗粒后，延时τ后使高速气阀开启以喷出高速气流将其吹离，使其落到废石品槽，而成品颗粒继续下落进入矿石品槽，从而完成原矿颗粒的一次分选；为了提高分选精度，避免分选后废石中包含较多的误分选的矿石，可对落入废石品槽的颗粒进行二次分选。为保证原矿颗粒是单层下落，需要事先通过调节振动给料机料仓上的手轮和调节振动电机偏心块的夹角来选择合适的振动强度和给料量以使物料颗粒在溜槽上呈单层均匀散布。

所述步骤4)中：提取的矿石颗粒和废石颗粒在灰度、纹理方面的差异化特征参数包括：待选原矿颗粒图像的平均灰度、方差、二阶矩能量、对比度、熵值、自相关特征参数；平均灰度反映待选原矿颗粒图像的灰度分布情况；方差反映待选原矿颗粒图像的高频部分的大小；二阶距能量反映待选原矿颗粒图像灰度分布均匀程度和纹理粗细度；对比度反映待选原矿颗粒图像的清晰度和纹理沟纹深浅的程度；纹理沟纹越深，其对比度越大，视觉效果越清晰；反之，对比度小，则沟纹浅，视觉效果模糊；熵值表征待选原矿颗粒图像所具有的信息量多少，表示图像中纹理的非均匀程度或复杂程度；自相关反应待选原矿颗粒图像纹理的一致性；事先通过对被选原矿颗粒的矿石颗粒样品和废石颗粒样品进行分析，获取矿石颗粒和废石颗粒在平均灰度、方差、二阶矩能量、对比度、熵值、自相关特征参数方面的差异情况，据此根据待选原矿颗粒图像的平均灰度、方差、二阶矩能量、对比度、熵值、自相关特征参数对该待选原矿颗粒进行分类，即判断该待原矿选颗粒是矿石颗粒或废石颗粒。

微波是指频率为0.3GHz～300GHz的电磁波，是无线电波中一个有限频带的简称，即波长在1毫米～1米之间的电磁波，是分米波、厘米波、毫米波的统称。微波透入介质时，由于微波能与介质发生一定的相互作用，以微波频率2450兆赫兹为例，可使介质的分子每秒产生24.5亿次的振动，介质的分子间互相摩擦，引起介质温度的升高，使介质材料内部、外部几乎同时加热升温。物质吸收微波的能力，主要由其介质损耗因数来决定。介质损耗因数大的物质对微波的吸收能力就强，相反，介质损耗因数小的物质吸收微波的能力就弱。由于各物质的介质损耗因数存在差异，微波加热就表现出选择性加热的特点。物质不同，产生的热效果也不同。在矿石分选领域，方铅矿石、黄铁矿石、黄铜矿石、辉钼矿石、以及煤炭矿石等的介质损耗因数与主要成分为碳酸钙、二氧化硅等的废石的介质损耗因数差异较大，经过微波加热之后这些矿石颗粒与废石颗粒的温度存在明显差异。然后利用红外热成像对物体温度敏感的特点，即可对微波加热后的矿石和废石进行区分，最终可通过使用高速压缩空气将废石分离出。

本发明的原理是利用待选原矿颗粒中矿石颗粒和废石颗粒介质损耗因数差异大的特点，经过微波加热之后这些矿石颗粒与废石颗粒的温度存在明显差异，再利用红外热成像对物体温度敏感的特点，由红外线阵相机接受微波加热后的原矿颗粒的红外辐射信号，通过计算机对所成红外数字图像信号进行识别处理识别定位出废石颗粒，输出高速气阀控制信号，控制高速气阀将废石颗粒从被选原矿颗粒中吹离。用户可以通过计算机提供的人机界面对整个分选系统的参数进行调整，包括设置自动除尘装置的运行时间和启停间隔，待选原矿颗粒的种类，振动给料机的供料速度，气阀吹气持续时间等。同时，人机界面给出分选系统运行的实时状况以及各部分的工作状态并提供故障报警和自诊断处理，提高了分选系统的自动化程度。自动除尘装置的加入，充分保证了分选系统长时间不间断工作状态下的分选精度。

本发明所提的矿石分选方法采用基于微波加热与红外线阵成像的矿石分选方法，结合光、机、电一体化技术。本发明针对不同种类的被选原矿颗粒，采用微波加热与红外线阵成像识别进行检测，能更好的检测出废石颗粒，降低误判率，提高整个系统的运行效率。本发明所涉及的方法，可有效改善被选原矿物料的质量品级，提高分选技术的自动化程度。

附图说明

图1为分选系统结构示意图；

图2为自动除尘装置结构示意图；

图3为气源系统结构示意图。

其中1.料仓，2.手轮，3.闸板，4.溜槽，5.出料口，6.振动电机，7.传送皮带，8.微波发生器，9.微波辐射器，10.波导管，11.微波吸收器，12.引风器，13.红外线阵相机，14.阀岛(由一排高速气阀和喷嘴组成)，15.计算机，16.自动除尘装置，17.气源，18.背景辐射板，19.矿石，20.废石，21.风刀，22.电磁阀，23.冲击气幕，24.压缩空气，25.压缩机，26.前置储气罐，27.前置过滤器，28.冷干机，29.后置过滤器，30.后置储气罐。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图1-3所示，基于微波加热与红外线阵成像的矿石分选系统，包括：

振动给料机，用于将待选原矿颗粒输送至传送皮带；

如图1所示，振动给料机包括料仓1，料仓下端出口位于溜槽4一端上方，溜槽4一端安装于振动电机6上，溜槽4另一端的出料口5与X射线检测装置相对应，料仓1下端出口处设有水平插入其中能够调节开口大小的闸板3，闸板3与手轮2相连。调整闸板3的位置，可改变振动给料机的给料量。

由振动给料机进行待选原矿颗粒的输送，振动给料机的可靠工作为微波加热和红外线阵成像检测装置的检测和分选装置的分选提供了前期保障。将待选原矿颗粒通过进料口送到振动给料机的料仓1里，振动给料机利用振动电机6中的偏心块旋转产生振动，使原矿颗粒在溜槽4上作抛掷或滑行运动(具体取决于振动给料机的参数)，均匀有间隔地从出料口5抛落至传送皮带7上。针对不同的待选原矿颗粒，通过调节振动电机偏心块夹角的方法，振动电机可以提供不同的振动强度。

传送皮带7，用于将待选原矿颗粒传送至微波加热装置中以对其进行微波加热，之后再将微波加热后的待选原矿颗粒抛落至红外线阵成像检测装置中去；

微波加热装置，用于对待选原矿颗粒进行微波加热；

如图1所示，微波加热装置包括微波发生器8、微波辐射器9、波导管10、微波吸收器11、引风器12。微波能量由微波发生器产生。微波辐射器将微波辐射至波导管内。波导管将微波约束在固定管路中。微波吸收器是利用吸波材料防止微波辐射的逃逸。引风器是将微波加热原矿颗粒产生的蒸汽引出微波加热装置。

红外线阵成像检测装置，包括红外线阵相机13、背景辐射板18、自动除尘装置16，红外线阵相机13接收被选原矿颗粒的红外辐射信号，经过A/D转换后将数字图像通过数据线传输至计算机15进行分析处理；背景辐射板18为红外线阵成像提供均匀的红外背景辐射；

由于分选系统工作时，会有灰尘粘附在背景辐射板表面以及红外线阵相机镜头表面，而且灰尘会越积越多，影响红外线阵相机图像采集的清晰度，因此红外线阵相机13以及背景辐射板18处均配备有用来吹除红外线阵相机13镜头表面以及背景辐射板18表面积落的灰尘的自动除尘装置16。

自动除尘装置16包括电磁阀22和风刀21，风刀21与提供压缩空气的气源17相连，电磁阀22设置于风刀21与气源17相连的传输管道上，电磁阀22作为风刀21和气源17之间的控制执行元件，能充分保证控制的灵活性和精度。风刀21上设有宽度0.05毫米的间隙；当电磁阀22开启后，气源17输出的压缩空气24从传输管道进入风刀21，通过宽度0.05毫米的间隙吹出，从而形成一个高速冲击气流薄片；通过科恩达效应原理及风刀21构造，此高速冲击气流薄片将引流30到40倍的环境空气，形成高强度、大气流的冲击气幕23。从而快速准确地吹除背景辐射板表面以及红外线阵相机镜头表面积落的杂质灰尘，充分保证分选系统长时间不间断工作状态下的分选精度。用户可根据分选现场环境状况设置自动除尘装置的运行时间和启停间隔。

矿石分选装置，为与气源17相连的阀岛14，将待选原矿颗粒中的废石颗粒吹离；

用户在分选工作前，通过计算机15设定待选原矿颗粒的种类，红外线阵成像采集的参数，振动给料机的供料速度、传送皮带的运动速度等各项参数。

计算机15对被选原矿颗粒的图像数据进行分析，通过提取矿石19颗粒和废石20颗粒在灰度、纹理等方面的差异化特征，结合图像处理和模式识别理论，完成被选原矿颗粒中的废石20颗粒的识别和定位，并将包含其位置坐标信息的高速气阀启动信号传送至阀岛14上的高速气阀。从计算机采集到废石颗粒图像至输出高速气阀启动信号以吹离该废石颗粒的时间等于该废石颗粒从红外线阵相机扫描面下落至高速气阀吹气平面的下落时间。当废石20颗粒到达阀岛14的喷嘴位置时，阀岛14上的高速气阀开启使喷嘴喷出高速气流将其吹离原下落轨迹，落到废石品槽，而矿石19颗粒继续下落进入矿石品槽，从而完成原矿物料的一次分选。为了提高分选精度，避免分选后废石中包含较多的误分选的矿石，可对落入废石品槽的物料进行二次分选。

阀岛14正常工作所需的压缩空气由气源17提供。气源17中的压缩机25产生压缩空气后，经由前置储气罐26、前置过滤器27、冷干机28、后置过滤器29几个部分的处理后，最后进入后置储气罐30的压缩空气就成为无水蒸气无杂质颗粒的纯净压缩空气24，以供阀岛14和除尘装置的风刀21使用。用户通过计算机的人机界面可以观察到分选系统运行的实时状况及各部分工作状态。同时，计算机15会对发生的故障进行自诊断处理，并进行故障报警以提醒用户检修。

气源结构示意图如图3所示，由压缩机25、前置储气罐26、前置过滤器27、冷干机28、后置过滤器29和后置储气罐30构成。压缩机25产生的空气进入前置储气罐26时撞击罐壁使罐内温度下降，掺杂其中的大量水蒸气液化，再经过前置过滤器27，过滤掉部分液态水及一些微颗粒物。冷干机28的主要作用是去除大部分水蒸气，使压缩空气中的含水量降到标准范围内，并将压缩空气中的油雾、油蒸气冷凝，然后通过冷干机28中的气水分离器将其分离排出。从后置过滤器29中出来的压缩空气已不含液态水及微颗粒物，可有效避免阀岛14、自动除尘装置16被异物堵塞。后置储气罐30用来存储压缩空气24同时作为缓冲来防止过滤器堵塞等造成的气源系统气压不稳。

提取的矿石颗粒和废石颗粒在灰度、纹理等方面的差异化特征参数包括：待选原矿颗粒图像的平均灰度、方差、二阶矩能量、对比度、熵值、自相关等特征参数。平均灰度反映待选原矿颗粒图像的灰度分布情况。方差反映待选原矿颗粒图像的高频部分的大小。二阶距能量反映待选原矿颗粒图像灰度分布均匀程度和纹理粗细度。对比度反映待选原矿颗粒图像的清晰度和纹理沟纹深浅的程度。纹理沟纹越深，其对比度越大，视觉效果越清晰；反之，对比度小，则沟纹浅，视觉效果模糊。熵值可表征待选原矿颗粒图像所具有的信息量多少，表示图像中纹理的非均匀程度或复杂程度。自相关反应待选原矿颗粒图像纹理的一致性。事先通过对被选原矿颗粒的矿石颗粒样品和废石颗粒样品进行分析，可获取矿石颗粒和废石颗粒在平均灰度、方差、二阶矩能量、对比度、熵值、自相关等特征参数方面的差异情况，据此就可根据待选原矿颗粒图像的平均灰度、方差、二阶矩能量、对比度、熵值、自相关等特征参数对该待选原矿颗粒进行分类(即判断该待选原矿颗粒是矿石颗粒或废石颗粒)。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种基于微波加热与红外线阵成像的矿石分选系统，其特征是，包括：

振动给料机，用于将待选原矿颗粒输送至传送皮带，振动给料机包括料仓，料仓下端出口位于溜槽一端上方，溜槽一端安装于振动电机上，溜槽另一端的出料口与传送皮带相对应，振动电机中的偏心块旋转产生振动，使原矿颗粒在溜槽上作抛掷或滑行运动，均匀有间隔地从出料口抛落到传送皮带上；

传送皮带，用于将待选原矿颗粒传送至微波加热装置中以对其进行微波加热，之后再将微波加热后的待选原矿颗粒抛落至红外线阵成像检测装置中去；

微波加热装置，用于对待选原矿颗粒进行微波加热；

红外线阵成像检测装置，包括红外线阵相机、背景辐射板和自动除尘装置，红外线阵相机接收经微波加热后的被选原矿颗粒的红外辐射信号，经过A/D转换后将数字图像通过数据线传输至计算机分析处理；

矿石分选装置，为与气源相连的由一排高速气阀和喷嘴组成的阀岛，用于将待选原矿颗粒中的废石颗粒吹离。

2.如权利要求1所述的基于微波加热与红外线阵成像的矿石分选系统，其特征是，所述料仓下端出口处设有水平插入其中能够调节开口大小的闸板，闸板与手轮相连。

3.如权利要求1所述的基于微波加热与红外线阵成像的矿石分选系统，其特征是，所述微波加热装置，包括微波发生器、微波辐射器、波导管、微波吸收器和引风器，微波能量由微波发生器产生，微波辐射器将微波能量辐射至波导管内，波导管将微波能量约束在固定管路中，微波吸收器是利用吸波材料防止微波能量辐射的逃逸，引风器是将微波能量加热原矿颗粒产生的蒸汽引出微波加热装置。

4.如权利要求1所述的基于微波加热与红外线阵成像的矿石分选系统，其特征是，与红外线阵相机相对应的原矿颗粒后部设有为红外成像采集系统提供均匀单一红外背景辐射的背景辐射板；

所述背景辐射板以及红外线阵相机处均配备有用来吹除背景辐射板表面以及红外线阵相机镜头表面积落的灰尘的自动除尘装置。

5.如权利要求3所述的基于微波加热与红外线阵成像的矿石分选系统，其特征是，所述自动除尘装置包括电磁阀和风刀，风刀与提供压缩空气的气源相连，电磁阀设置于风刀与气源相连的传输管道上，风刀上设有宽度0.05毫米的间隙；当电磁阀开启后，气源输出的压缩空气从传输管道进入风刀，通过宽度0.05毫米的间隙吹出，从而形成一个高速气流薄片；通过科恩达效应原理及风刀构造，此气流薄片将引流30到40倍的环境空气，形成冲击风幕，从而快速准确地吹除线光源、背景板以及线阵相机表面积落的杂质灰尘。

6.一种利用如权利要求1所述基于微波加热与红外线阵成像的矿石分选系统的分选方法，其特征是，包括以下步骤：

1).被选原矿颗粒输送，待分选的原矿颗粒通过进料口被送到振动给料机的料仓里，振动给料机利用振动电机中的偏心块旋转产生振动，使原矿颗粒在溜槽上作抛掷运动且均匀地从出料口抛落至传送皮带上；传送皮带将待选原矿颗粒传送至微波加热装置中；

2).微波加热，利用微波加热装置产生的微波能量对待选原矿颗粒进行微波加热，因矿石颗粒与废石颗粒的介质损耗因数差异较大，经过微波加热之后的矿石颗粒与废石颗粒的温度存在明显差异；微波加热后的待选原矿颗粒由传送皮带抛落至红外线阵成像检测装置中去；

3).红外图像数据采集，原矿颗粒的下落轨迹途经由红外线阵相机、背景辐射板组成的红外线阵成像检测装置，红外线阵相机接收到原矿颗粒的红外辐射信号，经过A/D转换后将数字图像通过数据线传输至计算机分析处理；为保证背景辐射板的表面以及红外线阵相机镜头表面不受灰尘积落的影响，分别为背景辐射板以及红外线阵相机配备自动除尘装置，用来吹除背景辐射板表面以及红外线阵相机镜头表面积落的灰尘；用户能够根据分选现场环境状况设置自动除尘装置的运行时间和启停间隔；

4).物料颗粒分选，经过微波加热之后的矿石颗粒与废石颗粒的温度存在明显差异，反映在红外热成像中矿石颗粒与废石颗粒的成像灰度有明显差异，利用这些特征即可对微波加热后的矿石和废石进行区分；计算机分析被选原矿颗粒的图像数据，通过提取矿石颗粒和废石颗粒在灰度、纹理方面的差异化特征，结合图像处理和模式识别理论，完成被选原矿颗粒中的废石颗粒的识别和定位，并将包含其位置坐标信息的高速气阀启动信号传送至高速气阀，废石颗粒下落至高速气阀喷嘴的瞬间，高速气阀开启从而将被选原矿颗粒中的废石颗粒吹离；高速气阀正常工作时需要的压缩空气由气源系统供应。

7.如权利要求6所述的方法，其特征是，所述步骤1)中的振动给料机的振动主要是为了使原矿颗粒在溜槽上作抛掷运动，并使原矿颗粒均匀分布；不同种类的被选原矿颗粒适宜的振动强度是不同的，振动强度由振幅和频率决定，调节振动电机偏心块的夹角即能改变振幅。

8.如权利要求6所述的方法，其特征是，所述步骤4)中的气源包括压缩机、前置储气罐、前置过滤器、冷干机、后置过滤器和后置储气罐；压缩机产生的空气进入前置储气罐时撞击罐壁使罐内温度下降，掺杂其中的大量水蒸气液化，再经过前置过滤器，过滤掉部分液态水及一些微颗粒物；冷干机的主要作用是去除大部分水蒸气，使压缩空气中的含水量降到标准范围内，并将压缩空气中的油雾、油蒸气冷凝，然后通过冷干机中的气水分离器将其分离排出；从后置过滤器中出来的压缩空气已不含液态水及微颗粒物，有效避免高速气阀和自动除尘装置被异物堵塞；后置储气罐用来存储压缩空气同时作为缓冲来防止过滤器堵塞造成的气源系统气压不稳。

9.如权利要求6所述的方法，其特征是，所述步骤4)中：从计算机采集到废石颗粒红外图像至输出高速气阀启动信号以吹离该废石颗粒的时间等于该废石颗粒从红外线阵相机扫描面下落至高速气阀的下落时间τ；因原矿颗粒脱离传送皮带后呈自由落体运动，原矿颗粒从红外线阵相机扫描面下落至高速气阀的下落时间τ可根据原矿颗粒脱离传送皮带的初速、传送皮带出料口距离红外线阵相机扫描面的距离以及出料口距离高速气阀吹气平面的距离而求出；原矿颗粒脱离传送皮带时的初速是固定的，能根据传送皮带的运动速度而得出；传送皮带出料口距离线阵相机扫描面的距离以及传送皮带出料口距离高速气阀吹气平面的距离能通过量具测量得到；

当根据红外线阵相机扫描到的原矿颗粒图像判断其为废石颗粒后，延时τ后使高速气阀开启以喷出高速气流将其吹离，使其落到废石品槽，而成品颗粒继续下落进入矿石品槽，从而完成原矿颗粒的一次分选；为了提高分选精度，避免分选后废石中包含较多的误分选的矿石，对落入废石品槽的颗粒进行二次分选；为保证原矿颗粒是单层下落，需要事先通过调节振动给料机料仓上的手轮和调节振动电机偏心块的夹角来选择合适的振动强度和给料量以使物料颗粒在溜槽上呈单层均匀散布。

10.如权利要求6所述的方法，其特征是，所述步骤4)中：提取的矿石颗粒和废石颗粒在灰度、纹理方面的差异化特征参数包括：待选原矿颗粒图像的平均灰度、方差、二阶矩能量、对比度、熵值和自相关特征参数；平均灰度反映待选原矿颗粒图像的灰度分布情况；方差反映待选原矿颗粒图像的高频部分的大小；二阶距能量反映待选原矿颗粒图像灰度分布均匀程度和纹理粗细度；对比度反映待选原矿颗粒图像的清晰度和纹理沟纹深浅的程度；纹理沟纹越深，其对比度越大，视觉效果越清晰；反之，对比度小，则沟纹浅，视觉效果模糊；熵值表征待选原矿颗粒图像所具有的信息量多少，表示图像中纹理的非均匀程度或复杂程度；自相关反应待选原矿颗粒图像纹理的一致性；事先通过对被选原矿颗粒的矿石颗粒样品和废石颗粒样品进行分析，获取矿石颗粒和废石颗粒在平均灰度、方差、二阶矩能量、对比度、熵值和自相关特征参数方面的差异情况，据此根据待选原矿颗粒图像的平均灰度、方差、二阶矩能量、对比度、熵值和自相关特征参数对该待选原矿颗粒进行分类，即判断该待原矿选颗粒是矿石颗粒或废石颗粒。