CN113210117A - 一种基于红外热成像和微波加热的岩石分选与破碎系统 - Google Patents

Abstract

一种基于红外热成像和微波加热的岩石分选与破碎系统，包括给料仓、加热传送带、隧道加热腔、分选传送带、破碎机、红外热成像仪、摄像机、废石剔除装置、微波辅助破岩系统；给料仓排料口与第一加热传送带进料端正对；第一隧道加热腔套在第一加热传送带外侧并与一套微波辅助破岩系统相连；第一分选传送带进料端与第一加热传送带出料端相连，红外热成像仪和摄像机并列位于第一分选传送带上方；第二分选传送带进料端与第一分选传送带出料端相连；废石剔除装置位于第二分选传送带上方；第二加热传送带进料端与第一分选传送带出料端相连，第二加热传送带出料端与破碎机进料口相连；第二隧道加热腔套在第二加热传送带外侧并与两套微波辅助破岩系统相连。

Description

一种基于红外热成像和微波加热的岩石分选与破碎系统

技术领域

本发明属于岩石破碎及选矿技术领域，特别是涉及一种基于红外热成像和微波加热的岩石分选与破碎系统。

背景技术

利用机械破岩法破碎坚硬的矿物岩石时，机械刀具的磨损问题是最主要的问题之一，为了解决机械刀具的磨损问题，微波辅助破岩技术被提出。

微波辅助机械破岩技术微波加热技术和机械破岩技术相结合的混合破岩技术，通过微波快速加热岩石，以显著降低岩石的点荷载强度、单轴抗压强度和抗拉强度等力学特性，从而解决机械破岩刀具易磨损的问题，以充分发挥机械破岩的优势，从而实现提高岩石破碎的效率，以及降低岩石破碎的成本。但是，目前的微波辅助机械破岩技术主要处于实验室研究阶段，并未真正进入工程应用阶段。

由于微波加热对材料具有选择性特点，不同岩石对微波的吸收能力不同，会导致不同岩石对微波具有不同的加热效果和致裂效果，即微波加热岩石会产生致裂、熔融和无明显变化三种不同的效果。因此，目前的微波辅助机械破岩技术在用于破碎岩石时，并不适用于所有种类岩石，当采用微波加热那些微波吸收能力差的岩石，就会导致微波能量的浪费。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种基于红外热成像和微波加热的岩石分选与破碎系统，通过红外热成像扫描被微波初次加热后的矿物岩石，矿物岩石可以分为微波加热效果好矿石和微波加热效果差的废石，之后根据微波加热效果的优劣对矿物岩石分选，微波加热效果差的废石被直接剔除，留下的微波加热效果好矿石则进行二次微波加热，完成二次加热后的矿石直接进入破碎机中进行破碎，有效提高了岩石的破碎效率，同时也降低了能量的消耗。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种基于红外热成像和微波加热的岩石分选与破碎系统，包括给料仓、第一加热传送带、第一隧道加热腔、第一分选传送带、第二分选传送带、第二加热传送带、第二隧道加热腔、破碎机、红外热成像仪、摄像机、废石剔除装置、第一微波辅助破岩系统、第二微波辅助破岩系统及第三微波辅助破岩系统；所述给料仓位于第一加热传送带上方，给料仓的下端排料口与第一加热传送带的进料端正对；所述第一隧道加热腔套在第一加热传送带外侧，所述第一微波辅助破岩系统与第一隧道加热腔相连；所述第一分选传送带的进料端与第一加热传送带的出料端相连，所述红外热成像仪和摄像机并列位于第一分选传送带上方；所述第二分选传送带的进料端与第一分选传送带的出料端相连，第二分选传送带的出料端用于排放废石；所述废石剔除装置位于第二分选传送带上方；所述第二加热传送带的进料端与第一分选传送带的出料端相连，第二加热传送带的出料端与破碎机的进料口相连；所述第二隧道加热腔套在第二加热传送带外侧，所述第二微波辅助破岩系统及第三微波辅助破岩系统均与第二隧道加热腔相连。

所述第一微波辅助破岩系统、第二微波辅助破岩系统及第三微波辅助破岩系统结构相同，均包括微波源、第一传输波导、隔离器、调配器及第二传输波导；所述第一传输波导的微波输入端与微波源相连，第一传输波导的微波输出端依次通过隔离器和调配器与第二传输波导的微波输入端相连，第二传输波导的微波输出端与第一隧道加热腔/第二隧道加热腔相连；所述隔离器用于吸收未被岩石吸收而反射回的微波能量；所述调配器用于对阻抗进行自动匹配调节，使微波源产生的微波能量被岩石充分吸收；所述第一微波辅助破岩系统产生的微波能量从第一隧道加热腔的下方输入；所述第二微波辅助破岩系统产生的微波能量从第二隧道加热腔的下方输入；所述第三微波辅助破岩系统产生的微波能量从第二隧道加热腔的上方输入。

所述第一隧道加热腔与第二隧道加热腔结构相同，均包括第一微波吸收段、微波加热段及第二微波吸收段；所述第一微波吸收段和第二微波吸收段对称分布在微波加热段两侧；所述微波加热段采用双层结构，微波加热段的外层采用强微波反射材料制造，用于反射和屏蔽微波；所述微波加热段的内层采用透波材料制造；所述第一微波吸收段和第二微波吸收段均采用双层结构，第一微波吸收段和第二微波吸收段的外层采用强微波吸收材料制造，用于吸收微波；所述第一微波吸收段和第二微波吸收段的内层均采用透波材料制造。

所述的基于红外热成像和微波加热的岩石分选与破碎系统，还包括第一控制器、第二控制器及第三控制器；所述给料仓、第一加热传送带、第一微波辅助破岩系统的微波源均与第一控制器进行电连接，通过第一控制器对给料仓的启停及给料速度、第一加热传送带的启停及传送速度、第一微波辅助破岩系统的微波源的启停及微波输出功率进行调控；所述红外热成像仪、摄像机、废石剔除装置、第一分选传送带及第二分选传送带均与第二控制器进行电连接，通过第二控制器对红外热成像仪的启停及数据处理、摄像机的启停及数据处理、废石剔除装置的启停及动作执行、第一分选传送带的启停及传送速度、第二分选传送带的启停及传送速度进行调控；所述第二加热传送带、破碎机、第二微波辅助破岩系统的微波源及第三微波辅助破岩系统的微波源均与第三控制器进行电连接，通过第三控制器对第二加热传送带的给料速度、破碎机的启停及动作执行、第二微波辅助破岩系统的微波源的启停及微波输出功率、第三微波辅助破岩系统的微波源的启停及微波输出功率进行调控；所述第一控制器、第二控制器及第三控制器均与计算机进行电连接。

本发明的有益效果：

本发明的基于红外热成像和微波加热的岩石分选与破碎系统，通过红外热成像扫描被微波初次加热后的矿物岩石，矿物岩石可以分为微波加热效果好矿石和微波加热效果差的废石，之后根据微波加热效果的优劣对矿物岩石分选，微波加热效果差的废石被直接剔除，留下的微波加热效果好的矿石则进行二次微波加热，完成二次加热后的矿石直接进入破碎机中进行破碎，有效提高了岩石的破碎效率，同时也降低了能量的消耗。

附图说明

图1为本发明的基于红外热成像和微波加热的岩石分选与破碎系的结构示意图；

图2为本发明的第一/第二隧道加热腔的结构示意图；

图中，1—给料仓，2—第一加热传送带，3—第一隧道加热腔，4—第一分选传送带，5—第二分选传送带，6—第二加热传送带，7—第二隧道加热腔，8—破碎机，9—红外热成像仪，10—摄像机，11—废石剔除装置，12—微波源，13—第一传输波导，14—隔离器，15—调配器，16—第二传输波导，17—第一微波吸收段，18—微波加热段，19—第二微波吸收段，20—第一控制器，21—第二控制器，22—第三控制器，23—矿物岩石，24—矿石，25—废石。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。

如图1、2所示，一种基于红外热成像和微波加热的岩石分选与破碎系统，包括给料仓1、第一加热传送带2、第一隧道加热腔3、第一分选传送带4、第二分选传送带5、第二加热传送带6、第二隧道加热腔7、破碎机8、红外热成像仪9、摄像机10、废石剔除装置11、第一微波辅助破岩系统、第二微波辅助破岩系统及第三微波辅助破岩系统；所述给料仓1位于第一加热传送带2上方，给料仓1的下端排料口与第一加热传送带2的进料端正对；所述第一隧道加热腔3套在第一加热传送带2外侧，所述第一微波辅助破岩系统与第一隧道加热腔3相连；所述第一分选传送带4的进料端与第一加热传送带2的出料端相连，所述红外热成像仪9和摄像机10并列位于第一分选传送带4上方；所述第二分选传送带5的进料端与第一分选传送带4的出料端相连，第二分选传送带5的出料端用于排放废石；所述废石剔除装置11位于第二分选传送带5上方；所述第二加热传送带6的进料端与第一分选传送带4的出料端相连，第二加热传送带6的出料端与破碎机8的进料口相连，破碎机8具体可以采用颚式破碎机；所述第二隧道加热腔7套在第二加热传送带6外侧，所述第二微波辅助破岩系统及第三微波辅助破岩系统均与第二隧道加热腔7相连。

所述第一微波辅助破岩系统、第二微波辅助破岩系统及第三微波辅助破岩系统结构相同，均包括微波源12、第一传输波导13、隔离器14、调配器15及第二传输波导16；所述第一传输波导13的微波输入端与微波源12相连，第一传输波导13的微波输出端依次通过隔离器14和调配器15与第二传输波导16的微波输入端相连，第二传输波导16的微波输出端与第一隧道加热腔3/第二隧道加热腔7相连；所述隔离器14用于吸收未被岩石吸收而反射回的微波能量；所述调配器15用于对阻抗进行自动匹配调节，使微波源12产生的微波能量被岩石充分吸收；所述第一微波辅助破岩系统产生的微波能量从第一隧道加热腔3的下方输入；所述第二微波辅助破岩系统产生的微波能量从第二隧道加热腔7的下方输入；所述第三微波辅助破岩系统产生的微波能量从第二隧道加热腔7的上方输入。

所述第一隧道加热腔3与第二隧道加热腔7结构相同，均包括第一微波吸收段17、微波加热段18及第二微波吸收段19；所述第一微波吸收段17和第二微波吸收段19对称分布在微波加热段18两侧；所述微波加热段18采用双层结构，微波加热段18的外层采用强微波反射材料制造，用于反射和屏蔽微波；所述微波加热段18的内层采用透波材料制造，具体可选用石英玻璃，还可以在微波加热段18开始观察窗，便于观察隧道加热腔的内部情况；所述第一微波吸收段17和第二微波吸收段19均采用双层结构，第一微波吸收段17和第二微波吸收段19的外层采用强微波吸收材料制造，用于吸收微波；所述第一微波吸收段17和第二微波吸收段19的内层均采用透波材料制造，具体可选用石英玻璃。

所述的基于红外热成像和微波加热的岩石分选与破碎系统，还包括第一控制器20、第二控制器21及第三控制器22；所述给料仓1、第一加热传送带2、第一微波辅助破岩系统的微波源12均与第一控制器20进行电连接，通过第一控制器20对给料仓1的启停及给料速度、第一加热传送带2的启停及传送速度、第一微波辅助破岩系统的微波源12的启停及微波输出功率进行调控；所述红外热成像仪9、摄像机10、废石剔除装置11、第一分选传送带4及第二分选传送带5均与第二控制器21进行电连接，通过第二控制器21对红外热成像仪9的启停及数据处理、摄像机10的启停及数据处理、废石剔除装置11的启停及动作执行、第一分选传送带4的启停及传送速度、第二分选传送带5的启停及传送速度进行调控；所述第二加热传送带6、破碎机8、第二微波辅助破岩系统的微波源12及第三微波辅助破岩系统的微波源12均与第三控制器22进行电连接，通过第三控制器22对第二加热传送带6的给料速度、破碎机8的启停及动作执行、第二微波辅助破岩系统的微波源12的启停及微波输出功率、第三微波辅助破岩系统的微波源12的启停及微波输出功率进行调控；所述第一控制器20、第二控制器21及第三控制器22均与计算机进行电连接。

下面结合附图说明本发明的一次使用过程：

首先控制给料仓1出料，矿物岩石23从给料仓1下端排料口排出，并落入第一加热传送带2上，矿物岩石23在第一加热传送带2的运输作用下，会从第一隧道加热腔3中穿行而过，在穿行第一隧道加热腔3的过程中实现微波加热，完成微波加热后会直接进入第一分选传送带4上，当微波加热后的矿物岩石23会依次从红外热成像仪9和摄像机10下方经过时，由于矿物岩石23中的矿石24和废石25具有不同的微波加热效果，因此在红外热成像仪9获取的红外影像中，矿石24因微波加热效果而呈现红色，而废石25因微波加热效果差而呈现蓝色，除了红外影像外，由摄像机10实时获取的常规影像用于远程监控，当矿石24经过废石剔除装置11时，废石剔除装置11不启动，矿石24可顺利进入第二加热传送带6，当废石25经过废石剔除装置11时，废石剔除装置11启动并将废石25转移到第二分选传送带5上，进而通过第二分选传送带5将剔除下来的废石25统一运输到指定地点进行存放。

对于进入第二分选传送带5上的矿石24来说，矿石24在第一加热传送带2的运输作用下，会从第二隧道加热腔7中穿行而过，在穿行第二隧道加热腔7的过程中实现微波加热致裂，完成微波加热致裂的矿石24会直接进入破碎机8完成破碎，最终提高了岩石的破碎效率。

实施例中的方案并非用以限制本发明的专利保护范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均包含于本案的专利范围中。

Claims (4)

1.一种基于红外热成像和微波加热的岩石分选与破碎系统，其特征在于：包括给料仓、第一加热传送带、第一隧道加热腔、第一分选传送带、第二分选传送带、第二加热传送带、第二隧道加热腔、破碎机、红外热成像仪、摄像机、废石剔除装置、第一微波辅助破岩系统、第二微波辅助破岩系统及第三微波辅助破岩系统；所述给料仓位于第一加热传送带上方，给料仓的下端排料口与第一加热传送带的进料端正对；所述第一隧道加热腔套在第一加热传送带外侧，所述第一微波辅助破岩系统与第一隧道加热腔相连；所述第一分选传送带的进料端与第一加热传送带的出料端相连，所述红外热成像仪和摄像机并列位于第一分选传送带上方；所述第二分选传送带的进料端与第一分选传送带的出料端相连，第二分选传送带的出料端用于排放废石；所述废石剔除装置位于第二分选传送带上方；所述第二加热传送带的进料端与第一分选传送带的出料端相连，第二加热传送带的出料端与破碎机的进料口相连；所述第二隧道加热腔套在第二加热传送带外侧，所述第二微波辅助破岩系统及第三微波辅助破岩系统均与第二隧道加热腔相连。

2.根据权利要求1所述的一种基于红外热成像和微波加热的岩石分选与破碎系统，其特征在于：所述第一微波辅助破岩系统、第二微波辅助破岩系统及第三微波辅助破岩系统结构相同，均包括微波源、第一传输波导、隔离器、调配器及第二传输波导；所述第一传输波导的微波输入端与微波源相连，第一传输波导的微波输出端依次通过隔离器和调配器与第二传输波导的微波输入端相连，第二传输波导的微波输出端与第一隧道加热腔/第二隧道加热腔相连；所述隔离器用于吸收未被岩石吸收而反射回的微波能量；所述调配器用于对阻抗进行自动匹配调节，使微波源产生的微波能量被岩石充分吸收；所述第一微波辅助破岩系统产生的微波能量从第一隧道加热腔的下方输入；所述第二微波辅助破岩系统产生的微波能量从第二隧道加热腔的下方输入；所述第三微波辅助破岩系统产生的微波能量从第二隧道加热腔的上方输入。

3.根据权利要求2所述的一种基于红外热成像和微波加热的岩石分选与破碎系统，其特征在于：所述第一隧道加热腔与第二隧道加热腔结构相同，均包括第一微波吸收段、微波加热段及第二微波吸收段；所述第一微波吸收段和第二微波吸收段对称分布在微波加热段两侧；所述微波加热段采用双层结构，微波加热段的外层采用强微波反射材料制造，用于反射和屏蔽微波；所述微波加热段的内层采用透波材料制造；所述第一微波吸收段和第二微波吸收段均采用双层结构，第一微波吸收段和第二微波吸收段的外层采用强微波吸收材料制造，用于吸收微波；所述第一微波吸收段和第二微波吸收段的内层均采用透波材料制造。

4.根据权利要求3所述的一种基于红外热成像和微波加热的岩石分选与破碎系统，其特征在于：还包括第一控制器、第二控制器及第三控制器；所述给料仓、第一加热传送带、第一微波辅助破岩系统的微波源均与第一控制器进行电连接，通过第一控制器对给料仓的启停及给料速度、第一加热传送带的启停及传送速度、第一微波辅助破岩系统的微波源的启停及微波输出功率进行调控；所述红外热成像仪、摄像机、废石剔除装置、第一分选传送带及第二分选传送带均与第二控制器进行电连接，通过第二控制器对红外热成像仪的启停及数据处理、摄像机的启停及数据处理、废石剔除装置的启停及动作执行、第一分选传送带的启停及传送速度、第二分选传送带的启停及传送速度进行调控；所述第二加热传送带、破碎机、第二微波辅助破岩系统的微波源及第三微波辅助破岩系统的微波源均与第三控制器进行电连接，通过第三控制器对第二加热传送带的给料速度、破碎机的启停及动作执行、第二微波辅助破岩系统的微波源的启停及微波输出功率、第三微波辅助破岩系统的微波源的启停及微波输出功率进行调控；所述第一控制器、第二控制器及第三控制器均与计算机进行电连接。

Images