DE2452060A1

DE2452060A1 - Automatic sorting of limestone from clay - by passing washed lumps through microwave beam circuit actuating a trap door

Info

Publication number: DE2452060A1
Application number: DE19742452060
Authority: DE
Inventors: Erich Bertsch; Marcel Dr Pochon
Original assignee: Lonza Werke GmbH
Current assignee: Lonza Werke GmbH
Priority date: 1974-09-13
Filing date: 1974-11-02
Publication date: 1976-03-25
Also published as: CH566551A5

Abstract

The determination or the water content of objects, where the objects are fed one after the other through a microwave beam and the change in transmitted radiation measured, for differentiating between (a) mineral lumps; (b) mineral lumps contg. sediment; and (c) lumps of sediment; is used for the automatic sorting of the three types of matl. after the mixt. of lumps has been washed. The process is pref. used to sort lumps of limestone; limestone contg. clay; and clay. The lumps are pref. fed along a V-shaped chute through a vertical beam, the chute being made of insulating matl. at least in the region of the beam. Used esp. for the automatic sepn. of limestone from clay as the latter impairs the quality of the CaO produced during calcining and also bakes onto the furnace plant, thereby interfering with the process.

Description

Anwendung eines Verfahrens zur Bestimmung des Wassergehalts von Objekten auf das Unterscheiden von Mineralstücken, sedimenthaltigen Mineralstücken und Sedimentstücken Beispielsweise in den meisten Kalksteinlagern kommen Behmeinschlüsse vor. Beim Abbau müssen nach dem Waschen die-Kalksteinstücke von den Kalksteinstücken mit Lehmeinschlüssen und den Behmknollen getrennt werden, weil nur die Kalksteinstäcke weiter ver-. Application of a method to determine the water content of objects to distinguish between pieces of mineral, pieces of mineral containing sediment and pieces of sediment For example, in most limestone deposits there are Behm inclusions. When dismantling After washing, the limestone pieces must be removed from the limestone pieces with clay inclusions and the Behm nodules are separated because only the limestone sticks continue to grow.

arbeitet werden dürfen. Andernfalls erreicht der Branntkalk nicht wie geforderte Reinheit und Qualität, und es treten beim Brennen Störungen durch Ans sintern und Zusammenbacken beim Betrieb des Ofens auf.be allowed to work. Otherwise the quicklime will not reach as required purity and quality, and malfunctions occur during firing Sintering and caking when the furnace is in operation.

Im Bereich der Körnung bis ca. 50 mm lässt sich der Lehm durch Auswaschen mechanisch zerreiben. Im Bereich über 50 mm ist kein mechanisches Nass-Verfahren bekannt, das einwandfrei funktioniert und wirtschaftlich arbeitet. Bisher wurden die Lehmknollen über 50 mm Grösse von Hand aussortiert, die Kalksteinstücke mit Lehmeinschlüssen konnten nicht erfasst werden. Bei den in Frage kommenden Mengen, die in Kalkwerken stündlich durchgesetzt werden (loO-loöo t/h), scheitert ein Auslesen von Hand am Personalproblem. In the grain size range up to approx. 50 mm, the clay can be washed out by washing mechanically grind. There is no mechanical wet process in the area over 50 mm known that works flawlessly and works economically. So far have been the clay lumps over 50 mm in size sorted out by hand, the limestone pieces with Clay inclusions could not be recorded. With the quantities in question, which are enforced every hour in lime works (loO-loöo t / h), fails a manual reading on the personnel problem.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Mineralstücke, sedimenthaltige Mineralstücke und Sedimentstücke, insbesondere Kalksteinstücke, Kalksteinstücke mit Behmeinschlüssen und Behmstücke selbsttätig zu sortieren. Dabei besteht das Hauptproblem darin, die zu sortierenden Stücke durch eine selbsttätig arbeitende Einrichtung voneinander zu unterscheiden. The invention is therefore based on the object, mineral pieces, sediment-containing Mineral pieces and pieces of sediment, in particular pieces of limestone, pieces of limestone with Behm inclusions and Behm pieces to be sorted automatically. There is The main problem is that the pieces to be sorted are handled by an automatic Establish to distinguish from each other.

Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung von folgenden Ueberlegungen aus: Sediment, insbesondere Lehm, ist hygroskopisch, das davon zu unterscheidende Mineral, insbesondere Kalkstein, ist jedoch praktisch nicht oder mindestens sehr viel weniger hygroskopisch. To solve this problem, the invention is based on the following considerations from: Sediment, especially clay, is hygroscopic, that which has to be distinguished from it However, mineral, especially limestone, is practically nonexistent, or at least very much much less hygroscopic.

Das Sortieren erfolgt regelmässig nach einem Waschen, so dass die zu unterscheidenden, in verschiedenem Masse hygroskopischen Stücke dabei verschiedenen Wassergehalt aufweisen. So haben Messungen beispielsweise an Kalkstein und Behm grosse Unterschiede des Wassergehaltes ergeben. Der Wassergehalt des Behm liegt bei 5 bis 15 Gew.-o, Kalkstein ist dagegen praktisch wasserfrei, sein Wassergehalt beträgt einschliesslich des ihn benetzenden Wassers nur 0,1 bis 0,2 Gew.%.Sorting takes place regularly after washing, so that the to be distinguished, in different degrees hygroscopic pieces thereby different Have water content. So have measurements on limestone and Behm, for example there are large differences in the water content. The water content of the Behm is At 5 to 15% by weight, limestone, on the other hand, is practically anhydrous, its water content including the water wetting it is only 0.1 to 0.2% by weight.

Es ist ein Verfahren zur Bestimmung des Wassergehalts von Objekten wenigstens annähernd einheitlicher Grösse bekannt, bei dem die Objekte nacheinander in eine Mikrowellenstrahlung gebracht werden; und die nach Absorption im jeweiligen Objekt von diesem erhaltene Mikrowellenstrahlung gemessen wird. It is a method for determining the water content of objects known at least approximately uniform size, in which the objects one after the other be brought into microwave radiation; and after absorption in the respective Object of this microwave radiation obtained is measured.

Es ist bekannt, dieses Verfahren auf das Unterscheiden stofflich - abgesehen vom Wassergehalt - einheitlicher Objekte gleicher Form und Grösse anzuwenden, um diese Objekte automatisch nach ihrem Wassergehalt zu sortieren. Solche Objekte waren z.B. in nicht metallischer Verpackung enthaltene Produkte, Fadenspulen, Seifenstücke, Fliesen, Ziegel, Dachziegel und Platten, aber auch fliessfähiges Gut, z.B. Sand, Kaffee' und Kunststoffgranulat, das an der Messstelle in einem Kanal mit nicht metallischen Wänden fliesst und dessen Querschnitt vollständig ausfüllt. It is known to use this method to differentiate materially - apart from the water content - to use uniform objects of the same shape and size, to automatically sort these objects according to their water content. Such objects were e.g. products contained in non-metallic packaging, spools of thread, bars of soap, Tiles, bricks, roof tiles and slabs, but also flowable goods, e.g. sand, Coffee 'and plastic granules that are at the measuring point in a channel with non-metallic Walls and completely fills its cross-section.

Bei dieser Anwendung wird vorausgesetzt, dass die Objekte zwei parallele, ebene Flächen haben, durch welche die gerichtete Mikrowellenstrahlung ohne Richtungsänderung hindurchgeht, um auf den Empfänger zu treffen. Bei fliessfähigem Gut muss der Kanal a-lde? Meßstelle dementprechend zwei parallele Wände haben. Fur sehr dicke oder sehr stark absorbierende Objekte mit nur einer ebenen Fläche wurde das Reflexionsverfahren empfohlen, bei dem die ebene Fläche des jeweiligen Objekts senkrecht auf der Winkelhalbierenden zwischen der Sende- und der Empfangsrichtung stehen muss. This application assumes that the objects are two parallel, have flat surfaces through which the directed microwave radiation without changing direction passes through to meet the receiver. In the case of flowable material, the channel must a-lde? Accordingly, the measuring point has two parallel walls. For very thick or Very strongly absorbing objects with only one flat surface became the reflection method recommended where the flat surface of the respective object is perpendicular to the bisector must stand between the sending and receiving directions.

Mineralstücke, sedimenthaltige Mineralstücke und Sedimentstücke, insbesondere Kalksteinstücke, Kalksteinstücke mit Behmeinschlüssen und Lehmstticke, sind jedoch - auch wenn man vom unterschiedlichen Wassergehalt absieht,-stofflich nicht-einheitliche Objekte, sie haben keine einheitliche Form und wegen der Fdrmunterschiede auch nach Sortieren in Grössenklassen keine einheitliche Grösse. Zwei parallele Flächen könnten - abgesehen davon, dass eie höchst selten zufällig vorhanden sind - praktisch kaum selbsttätig festgestellt und jeweils in eine bestimmte Richtung in bezug auf die Mikrowellenstrahlung gebracht werden. Dies gilt entsprechend auch fur eine ebene Fläche, falls vorhanden, wenn das Reflexionsverfahren angewandt wurde. Mineral pieces, sediment-containing mineral pieces and sediment pieces, in particular pieces of limestone, pieces of limestone with earth inclusions and pieces of clay, are, however - even if one disregards the different water content - material non-uniform objects, they do not have a uniform shape and because of the fdrm differences no uniform size even after sorting into size classes. Two parallel Areas could - apart from the fact that they are very rarely present by chance - practically hardly determined automatically and each in a certain direction be brought with respect to the microwave radiation. This also applies accordingly for a flat surface, if any, if the reflection method was used.

Es war also nicht zu erwarten, dass dieses bekannte Verfahrens auf das Unterscheiden von unregelmässigen Mineralstücken, sedimenthaltigen Minerålstücken und Sedimentstiicken, insbesondere von Kalkstein stEcken, Kalksteinstücken mit Behmeinschlüssen und LehmstEcken anwendbar sei. So it wasn't to be expected that this well-known process would occur distinguishing between irregular pieces of mineral and sediment-containing pieces of mineral oil and pieces of sediment, especially pieces of limestone, pieces of limestone with earth inclusions and clay pieces are applicable.

Versuche haben überraschenderweise gezeigt, dass nach diesem Verfahren unregelmässig geformte, annähernd gleich grosse Stücke aus Kalkstein, Kalksteinstücke mit Behmeinschlüssen und Behmstücke nach dem Waschen dieser Stücke eindeutig voneinander unterschieden werden können. Es wird vermutet, dass dies aus den im Vergleich zum Kalkstein sehr viel höheren Wassergehalt des Behms zurückzuführen ist, insbesondere weil der vorgängige Waschvorgang einen relativ hohen Wassergehalt des Behms sicherstellt, während der Kalkstein dabei praktisch kein Wasser aufnimmt. Experiments have surprisingly shown that according to this method irregularly shaped, almost equally sized pieces of limestone, limestone pieces with Behm inclusions and Behm pieces clearly from each other after washing these pieces can be distinguished. It is believed that this is from the compared to the Limestone is due to the much higher water content of the beeh, in particular because the previous washing process ensures a relatively high water content in the Behm, while the limestone absorbs practically no water.

Demgemäss ist Gegenstand der Erfindung die Anwendung des bekannten Verfahrens zur Bestimmung des Wassergehalts von Objekten wenigstens annähernd einheitlicher Grösse, bei dem die Objekte nacheinander in eine Mikrowellenstrahlung gebracht werden und die nach Absorption im jeweiligen Objekt von diesem erhaltene Mikrowellenstrahlung gemessen wird, auf das Unterscheiden von Kalksteinstücken, Kalksteinstücken mit Behmeinschlüssen und Behmstücken nach dem Waschen dieser Stücke, zum automatischen Sortieren derselben. Accordingly, the invention relates to the application of the known Method for determining the water content of objects at least approximately more uniformly Size at which the objects are brought into microwave radiation one after the other and the after Absorption in the respective object obtained from this Microwave radiation is measured on the differentiation of limestone pieces, Limestone pieces with beeh inclusions and pieces of beehive after washing these pieces, to sort them automatically.

Vorzugsweise dient als Unterscheidungskriterium der grösste Momentanwert oder der Mittelwert der Dämpfung der Mikrowellenstrahlung vom Sender zum Empfänger beim Vorbeigehen des jeweiligen der zu sortierenden Stücke. The greatest instantaneous value is preferably used as the distinguishing criterion or the mean value of the attenuation of the microwave radiation from the transmitter to the receiver when passing the respective pieces to be sorted.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Einrichtung zum selbst tätigen Sortieren von Kalksteinstiicken, Kalksteinstlicken mit Behmeinschlüssen und Behmstücken, Fig. 2 ein Diagramm von Signalen, die im Betrieb derEinrichtung nach Fig. 1 von deren Empfänger geliefert werden und zur Steuerung des Sortiervorgangs dienen. In the following an embodiment of the invention is based on the described in more detail in the accompanying drawing. 1 shows a schematic view a device for sorting limestone pieces by yourself, limestone pieces with behm inclusions and behm pieces, Fig. 2 is a diagram of signals during operation of the device according to Fig. 1 are supplied by the receiver thereof and for the control serve the sorting process.

Die dargestellte Einrichtung hat eine Förderbahn 1 für die zu sortierenden Stücke 2, nämlich Kalksteinstücke, Kalksteinstücke mit Behmeinschlüssen und Behmstücke (Lehmknollen). Der Querschnitt der Förderbahn 1 ist annähernd V-förmig. Dadurch wird erreicht, dass die Stücke 2 sich stets in der Mitte des Querschnitts befinden. The device shown has a conveyor track 1 for the to be sorted Pieces 2, namely limestone pieces, limestone pieces with cement inclusions and cement pieces (Clay bulbs). The cross section of the conveyor track 1 is approximately V-shaped. Through this it is achieved that the pieces 2 are always in the middle of the cross section.

Am Anfang der Förderbahn 1 ist eine nicht dargestellte Vorrichtung angeordnet, welche die zu sortierenden Stücke 2 in zeitlichen Abständen einzeln auf die Förderbahn 1 gibt. Die Stücke werden vorher nach Grössenklassen sortiert und es werden jeweils Stücke derselben Grössenklasse in Abständen voneinander auf die Förderbahn gegeben.At the beginning of the conveyor track 1 is a device, not shown arranged, which the pieces to be sorted 2 at time intervals individually on conveyor track 1. The pieces are beforehand according to size classes sorted and pieces of the same size class are separated from each other given on the conveyor track.

Die Strahlung 3 eines Mikrowellensenders 4 verläuft in der Mitte des Querschnitts der Förderbahn 1 von oben nach unten; etwa senkrecht zur Förderrichtung 5 und trifft unterhalb der Förderbahn 1 auf einen Mikrowellenempfänger 6, an den ein Signalindikator 11 mittels einer strichpunktiert dargestellten Leistung 7 angeschlossen ist. Der Mikrowellensender 4 kann einen Klystron- oder einen Gunn-Ossillator enthalten und eine Frequenz zwischen 1 und 10 Gigahertz haben. In der Zeichnung sind nur die Horn-Anennen des Senders 4 und Empfängers 5 dargestellt. Die Förderbahn 1 besteht mindestens im Bereich der Mikrowellenstrahlung 7 aus elektrisch isolierendem Material. Am Ende der Förderbahn 1 ist eine Vorrichtung mit einer Sortierklappe 8 angeordnet, welche die von der Förderbahn kommenden Stücke in der ausgezogen dargestellten Stellung der Sortierklappe 8 in der Richtung 9 und in der strichpunktiert dargestellten Lage der Förderklappe 8 in der Richtung 10 weiterleitet. Die Sortierklappe 8 wird von einer nicht dargestellten Steuervorrichtung in Abhangigkeit von den vom Empfänger 6 abgegebenen Signalen betätigt, um Kalksteinstücke in der Richtung 9, Kalksteinstücke mit Behmeinschlüsseln und Lehmstucke in der Richtung 10 weiterzuleiten! Zum Äussortieren von drei Sorten könnte eine zweite, ebenfalls von der Steuervorrichtung betätigte Sortierklappe vorgesehen werden, um die dritte Sorte in einer dritten Richtung weiterzuleiten.The radiation 3 of a microwave transmitter 4 runs in the middle of the Cross section of the conveyor track 1 from top to bottom; approximately perpendicular to the conveying direction 5 and meets below the conveyor track 1 on a microwave receiver 6 to the a signal indicator 11 is connected by means of a power 7 shown in phantom is. The microwave transmitter 4 can contain a klystron or a Gunn ossillator and have a frequency between 1 and 10 gigahertz. In the drawing there are only those Horn antenna of the transmitter 4 and receiver 5 are shown. The conveyor track 1 exists at least in the area of the microwave radiation 7 made of electrically insulating material. At the end of the conveyor track 1 a device with a sorting flap 8 is arranged, which the pieces coming from the conveyor track in the position shown in solid lines the sorting flap 8 in the direction 9 and in the position shown in phantom the conveyor flap 8 forwards in the direction 10. The sorting flap 8 is of a control device, not shown, as a function of the receiver 6 issued signals operated to limestone pieces in the direction 9, limestone pieces to forward with Behmeinschlüsseln and pieces of clay in the direction of 10! For sorting out of three types, a second could also be operated by the control device Sorting flap can be provided in order to forward the third sort in a third direction.

Im Betrieb der Einrichtung gehen die zu sortierenden Stücke 2 nacheinander durch die Strahlung 3 zwischen dem Sender 4 und dem Empfänger 6 hindurch. Dabei bewirkt jedes Stück eine vorübergehende Schwächung des Ausgangssignals des Empfängers 6. Fig. 2 zeigt das Ausgangssignal des Empfängers in Funktion der Zeitt,wobei auf Kalksteinstücke zurückzuführende Signale mit K, auf Lehmstiicke zurückzuführende. Signale mit L und auf mit Behm beschmierte Kalksteinstücke zurückzufahrende Signale mit K/L bezeichnet sind. Befindet sich keines der Stücke 2 im Strahlungsweg zwischen Sender 4 und Empfänger 6, so nimmt der Empfänger 6 praktisch die gesamte Strahlung des Senders 4 auf und liefert ein maximales Signal entsprechend dem Signalpegel a in Fig. 2. Die Strahlungsabsorption der im Bereich zwischen Sender 4 und Empfänger 6 aus Isoliermaterial bestehenden Förderbahn 1 ist unbedeutend. Läuft eine Behmknolle auf der Förderbahn durch die Strahlung 3 hindurch, so wird die Strahlung von dem in der Behmknolle enthaltenen Wasser stark absorbiert und das Empfangssignal nimmt vorübergehend bis auf den Signalpegel b ab. When the device is in operation, the pieces 2 to be sorted go one after the other through the radiation 3 between the transmitter 4 and the receiver 6. Included each piece causes a temporary weakening of the output signal of the receiver 6. Fig. 2 shows the output signal of the receiver as a function of time, where on Signals that can be traced back to pieces of limestone with K, signals that can be traced back to pieces of clay. Signals with L and signals to be driven back to pieces of limestone smeared with Behm are denoted by K / L. If none of the pieces 2 is in the radiation path between Transmitter 4 and receiver 6, the receiver 6 takes practically all of the radiation of the transmitter 4 and delivers a maximum signal according to the signal level a in Fig. 2. The radiation absorption in the area between transmitter 4 and receiver 6 made of insulating material conveyor track 1 is insignificant. Runs a tuber on the conveyor track through the radiation 3, the radiation from the The water contained in the Behm tuber is strongly absorbed and the reception signal decreases temporarily down to signal level b.

Wenn ein Kalksteinstück auf der Förderbahn 1 durch die Strahlung 3 läuft, sollte das Empfangssignal fast auf dem Maximalwert bleiben, da Kalkstein die Strahlung nur unbedeutend absorbiert. Die Kalkstein stücke haben aber beim Brechen völlig unregelmässige Formen mit zufällig verlaufenden Flächen erhalten. Wenn die Strahlung auf diese Flächen trifft, wird sie je nach der Lage der jeweiligen Fläche mehr oder weniger von der Empfangsrichtung abgelenkt. Der Empfänger misst beim Vorbeigehen eines Kalksteinstückes eine unregelmässig abgeschwächte Strahlung. Der grösste Augenblickswert des entsprechenden Empfangssignals ist kleiner als der Pegel a, der kleinste Augenblickswert ist nur wenig grösser als der Pegel b.If a piece of limestone on the conveyor track 1 by the radiation 3 is running, the received signal should remain almost at the maximum value, because limestone absorbs the radiation only insignificantly. However, the limestone pieces have when breaking received completely irregular shapes with randomly running surfaces. If the Radiation hits these surfaces, depending on the position of the respective surface more or less distracted from the receiving direction. The recipient measures Irregularly weakened radiation when passing a piece of limestone. The greatest instantaneous value of the corresponding received signal is smaller than that Level a, the smallest instantaneous value is only slightly higher than level b.

Der mittlere Wert, auf den das Empfangssignal durch ein Kalksteinstück herabgesetzt wird, unterscheidet sich sehr deutlich von dem Maximum a und dem Minimum b. Mit Behm beschmierte Kalksteinstücke werden noch als Kalksteinstücke klassiert. Ist ein Kalksteinstück lehmhaltig, so kommt das im Signal auch dann um Ausdruck, wenn es sich um einen inneren, aussen nicht erkennbaren Lehmeinschluss handelt.The mean value to which the received signal passes through a piece of limestone is decreased is very different from the maximum a and the minimum b. Pieces of limestone smeared with beem are still classified as limestone pieces. If a piece of limestone contains clay, the signal will also express it, if it is an inner, externally not recognizable clay inclusion.

Vor dem Sortieren wird empirisch für jede Grössenklasse der zu sortierenden Stücke festgestellt, innerhalb welcher Grenzen die Signalspannung bei den verschiedenen Sorten zuzuordnenden Stücken der betreffenden Grössenklasse abnimmt oder innerhalb welcher Grenzen der Mittelwert (z.B. Effektivwert) der Signalspannung dabei liegt. Before sorting, it is empirical for each size class to be sorted Pieces determined within what limits the signal voltage at the different Sorts to be assigned pieces of the relevant size class decreases or within the limits of the mean value (e.g. rms value) of the signal voltage.

Danach werden an der Steuervorrichtung die Signalgrenzwerte eingestellt, deren Ueber- bzw. Unterschreitung die Sortierklappe in die eine oder andere Richtung gestellt wird.Then the signal limit values are set on the control device, exceeding or falling below the sorting flap in one direction or the other is provided.

Claims

Application of a method for determining the water content of objects, in which the objects are brought into microwave radiation one after the other, and the. microwave radiation obtained from it after absorption in the respective object is measured on the differentiation of mineral pieces, sediment-containing mineral pieces and sediment pieces after washing these pieces for automatic sorting the same.

2. Application according to claim 1 to distinguish pieces of limestone, Limestone pieces with clay inclusions and pieces of clay.

3. Application according to claims 1 or 2, characterized in that that the microwave radiation passes vertically through the deepest point in a cross-section approximately V-shaped, at least in the area of microwave radiation, electrical insulating conveyor for the pieces being directed through.

L e r s e i t e