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Verfahren und Vorrichtung zum Sortieren von Erz
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Sortieren von Erz mit einer
radioaktiven Komponente sowie einen Erzsortierer zum Aussortieren von relativ hochgradig
radioaktivem Erz aus niedrigerem radioaktivem Erz und umgekehrt.
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Das Wort Erz in dieser Beschreibung soll jedes beliebige geförderte
oder abgebaute Material umfassen, das eine radioaktive Komponente besitzt.
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Erzsortieren in Abhängigkeit von den radioaktiven Eigenschaften der
Erzpartikel ist bekannt. Bei den meisten bekannten Systemen werden aus Wirtschaftlichkeitsgründen
die zu sortierenden Erzpartikel mit relativ hoher Geschwindigkeit an einem Kristall-Szintillationsdetektor
vorbeigefördert, der nur auf einer Seite des Weges der Partikel angeordnet ist und
die radioaktive Strahlung der Partikel mißt. Die Schwierigkeiten bei den bekannten
Systemen bestehen darin, daß erstens die radioaktive Strahlung von den Partikeln
häufig aufgrund der Strahlungsabschirmung durch das Partikelmaterial richtungsabhängig
ist, wodurch es möglich wird, daß ein hochgradig radioaktives Partikel von dem Kristall
nicht oder nur mit
einem fehlerhaft niedrigen Strahlungswert entdeckt
wird, und daß zweitens die Strahlungen von den Partikeln sporadisch auftreten und
daher von dem Kristalldetektor möglicherweise nicht aufgenommen werden, wenn ein
Partikel mit hoher Geschwindigkeit an diesem vorbeitransportiert wird.
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Diese beiden Schwierigkeiten beeinträchtigen die Sortierungswirksamkeit
von Vorrichtungen, die die Entdeckung radioaktiver Strahlung verwenden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung
zu schaffen, bei dem die oben genannten Schwierigkeiten herkömmlicher Sortierungssysteme
unter Verwendung der Messung radioaktiver Strahlung verringert werden.
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Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung ein Verfahren der
eingangs genannten Art vor, bei dem ein Erzstrom durch einen Ringdetektor hindurchgeführt
wird, um Erz in dem Strom zu entdecken, dessen radioaktive Strahlungsintensität
einen vorbestimmten Wert überschreitet und bei dem dieses Erz von dem Rest des Erzes
in dem Strom aussortiert wird.
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Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird die Masse jedes Erzpartikels
in dem Strom bestimmt und die Masse jedes Partikels mit dem Ausgangswert des Ringdetektors
korreliert, um ein Verhälntis von radioaktiver Strahlungsintensität zur Masse zu
bilden, wobei das Erz, dessen Verhältniswert einen vorbestimmten Wert überschreitet,
von dem Rest des Erzes in dem Strom aussortiert wird.
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Vorzugsweise wird der Erzstrom durch eine Vielzahl von Ringdetektoren
hindurchgeführt, wobei aus den Ausgangswerten der Detektoren Durchschnittswerte
gebildet werden, um einen Mittelwert für die radioaktive Strahlungsintensität für
jedes Partikel in dem Strom zu bilden.
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Die Erfindung schlägt weiterhin einen Erzsortierer zum Sortieren von
Erz mit einer radioaktiven Komponente vor5 der erfindungsgemäß einen Ringdetektor
sowie eine Sortierungseinrichtung aufweist, um Erz, dessen von dem Ringdetektor
gemessene radioaktive Strahlungsintensität einen vorbestimmten Wert überschreitet,
aus dem Rest des Erzes in dem Strom auszusortieren.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung enthält der Sortierer eine
Einrichtung zur Bestimmung der Masse jedes Erzpartikels in dem Strom sowie eine
Korrelierungseinrichtung zur Korrelierung der radioaktiven Strahlungsintensität
jedes Partikels mit seiner Masse, um ein Verhältnis von radioaktiver Strahlungsintensität
zur Masse für jedes Partikel zu bilden, wobei die Sortieruncseinrichtung von der
Korrelierungseinrichtung derart steuer- bzw. antreibbar ist, daß sie die Partikel
in dem Strom in Partikel oberhalb und unterhalb eines bestimmten Wertes des Verhältnisses
von radioaktiver Strahlungsintensität zu Masse aufteilt.
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Vorzugsweise enthält der Sortierer eine Vielzahl von Ringdetektoren,
durch die die Zuführeinrichtung den Erzstrom hindurchführt, sowie eine Einrichtung
zum Akkumulieren und zur Durchschnittsbildung der Ausgangswerte des Ringdetektors,
um eine Durchschnittsmessung der radioaktiven Strahlungsintensität für jedes Partikel
in dem Strom durchzuführen.
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In dieser Beschreibung bedeutet der Ausdruck "Ringdetektor" ein Gerät,
das einen von einer im Querschnitt im wesentlichen kontinuierlich verlaufenden Wand
gebildeten Durchgang enthält, durch den ein Erzpartikel hindurchgehen kann, wobei
das Gerät in der Lage ist, von dem Partikel während seines Weges durch den Durchgang
ausgehende radioaktive Strahlung zu messen. Der Detektor kann zwei Kristalle wie
hierin beschrieben enthalten, die zwischen sich den Durchgang für
das
Partikel bilden, er kann aber auch eine Vielzahl von Kristallen enthalten, die Seite
an Seite in einem Ring angeordnet sind, um den Durchgang zu bilden.
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Die Erfindung betrifft also eine Vorrichtung und ein Verfahren zum
Sortieren von Erz mit einer radioaktiven Komponente. Nach dem Verfahren wird ein
Strom von Erzpartikeln durch einen Ringdetektor hindurchgeführt, um Erz in dem Strom
zu entdecken, dessen radioaktive Strahlungsintensität einen bestimmten Wert überschreitet,
und anschließend wird dieses Erz von dem Rest des Erzes in dem Strom aussortiert.
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Vorzugsweise wird die Masse jedes Erzpartikels bestimmt und die Masse
und die radioaktiven Strahlungsmessungen miteinander korreliert, um den Grad der
Strahlung des Partikels zu bestimmen.
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Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorzüge der Erfindung ergeben sich
aus den Unteransprüchen, der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungstormen
der Erfindung sowie anhand der Zeichnung.
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Hierbei zeigen: Fig. 1 eine schematische perspektivische Ansicht einer
Ausführungsform des erfindungsgemäßen Erzsortierers; Fig. 2 eine schematische Seitenansicht
des Sortierers nach Fig.l; Fig. 3 eine schematische Seitenansicht einer zweiten
Ausführungsform des erfindungsgemäßen Erzsortieres; Fig. 4 eine schematische Seitenansicht
einer dritten Ausführungsform und
Fig. 5 eine schematische Seitenansicht
einer nochmals weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sortierers.
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Die in den Fig.l und 2 dargestellte Ausführungsform der Erfindung
enthält ein endloses Förderband 10, einen mit 12 bezeichneten Kristall-Szintillationsdetektor,
eine Vibrationszuführeinrichtung 14, eine rotierende Bürste 16, eine Massenmeßeinrichtung
17 sowie einen Luftstromsortierer 18.
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Der Kristall-Szintlationsdetektor 12 ist in einer in der Zeichnung
nicht dargestellten Bleiabschirmung gegen Radioaktivität angeordnet.
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Der Kristalldetektor 12 enthält zwei rechteckige Kristalle 28, die
jeweils einen Foto-Multiplier 30(SEV) enthalten.
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Die Kristalle 28 enthalten jeweils eine im Querschnitt halbkreisförmige
Nut und bilden, wenn sie derart wie in Fig.l und 2 gezeigt angeordnet sind, zwischen
sich einen zylindrischen Durchgang durch die zusammengesetzten Kristalle.
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Eine aus einem Strahlung nicht abschirmenden Material bestehende Führung
32 für das Förderband geht durch den Durchgang in den zusammengesetzten Kristallen
hindurch und ist derart geformt, daß sie eine Mulde für das Band bildet, während
dieses durch den Durchgang hindurchführt.
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Die Sortiereinrichtung 18 enthält eine oder mehrere Luftströmungsdüsen
34 und eine Rampe 36, die derart gegenüber dem Entladeende des Förderers 10 angeordnet
ist, daß ein Erzpartikel, das nicht von der Luftdüse abgelenkt wird, durch seinen
Impuls von dem Förderband auf die obere Oberfläche der Rampe 36 getragen wird.
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Beim Betrieb wird Erz von der Vibrationszuführeinrichtung 14
auf
eine Rutsche 38 aufgebracht, die es auf das hintere Ende des Förderers 12 aufbringt.
Die Bürste 16 wird mit der gleichen Geschwindigkeit wie das Förderband angetrieben
und dient dazu, die Erzpartikel abzubremsen, wenn sie die Rutsche 38 verlassen.
Die Partikel werden dann den Fördererl2 entlang in den Durchgang durch die Kristalle
28 geführt.
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Während die Erzpartikel längs des muldenförmigen Abschnitts des Förderbandes
bewegt werden, werden alle die Erzpartikel die vorher quer zur Breite des Bandes
angeordnet waren, auf dem Band bei ihrem Durchgang durch die Kristalle in die Mitte
des Bandes gebracht. Der Kristalldetektor mißt die Radioaktivität der durch den
Durchgang hindurchgelangenden Partikel und speichert die spezielle Band-Stellung
der Partikel mit einer radioaktiven Strahlungsintensität oberhalb eines vorbestimmten
Wertes in einem Speicher in einem nicht dargestellten Computer, der sowohl mit der
Massen-Meßeinrichtung 17,als auch mit der Sortiereinrichtung 18 verbunden ist. Nachdem
die Erzpartikel von dem Detektor 12 bezüglich ihres radioaktiven Gehaltes gemessen
sind, werden sie über die Massenmeßeinrichtung 17 bewegt, von der die Masse der
einzelnen Partikel durch die Ausbiegung des Förderbandes bestimmt und mit den radioaktiven
Messungen der Partikel korreliert wird.
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Der Computer enthält ein Verfolgungssystem zur Verfolgung der Position
einzelner Erzpartikel auf dem Förderer mit einem Verhältnis von radioaktiver Intensität
zu Masse oberhalb eines bestimmten Wertes bis zu dem Punkt,an dem ein spezielles
Erzpartikel den Förderer verläßt und den Trennungspunkt des Sortierers 18 erreicht.
Wenn das Partikel den Trennungs-bzw. Aussonderungspunkt des Sortierers 18 erreicht,
gibt der Computer ein Signal ab, das in Abhängigkeit davon, ob das Verhältnis von
radioaktiver Intensität zu Masse des Partikels oberhalb oder unterhalb des vorbestimmten
Wertes liegt, entweder die Luftstromdüse -34 zur Ablenkung des Partikels unter die
Rampe 36 auf einen nicht dargestellten Förderer
aktiviert oder
die Luftdüse 34 deaktiviert, um es zuzulassen, daß das Partikel unter dem Einfluß
seines eigenen Impulses von dem Förderband auf die Rampe 36 und von dort auf einen
ebenfalls nicht dargestellten Förderer gelangt.
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In den in den Fig.3 und 4 dargestellten Ausführungsformen des Sortierers
bezeichnen gleiche Bezugszeichen,gleiche Komponenten wie in Fig.l und 2.
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In den in Fig. 3 und 4 dargestellten Ausführungsformen des erfindungsgemäß
ausgebildeten Sortierers sind die Kristall-Szintillationsdetektoren derart angeordnet,
daß der Durchgang durch die zusammengesetzten Kristalle in senkrechter Richtung
verläuft. Die in der gleichen Art wie bei den Ausführungsformen nach Fig.l und 2
arbeitende Sortiereinrichtungl8 ist unterhalb des Durchgangs durch den Kristall
angeordnet.
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In beiden Ausführungsformen, sowohl nach Fig.3 als auch nach Fig.4,
werden Erzpartikel von der Vibrationszuführeinrichtungl4 in eine senkrechte Rutsche
entladen, durch die die Erzpartikel in den Durchgang durch die Detektorkristalle
geleitet werden.
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Der in Fig.3 dargestellte Sortierer enthält mindestens zwei rotierende
Bürsten 40, die in den Rutschen zur Partikelführung so wie in den Zeichnungen dargestellt
angeordnet sind.
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Während des Betriebes fallen Erzpartikel von der Vibrationszuführeinrichtung
14 in die Rutsche und werden mit Hilfe der rotierenden Bürsten 40 axial mit dem
Durchgang durch die Kristalle ausgerichtet.
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Bei der Ausführungsform nach Fig.4 besteht die Rutsche aus einer ringförmigen
Kammer, in die Druckluft zugeführt wird, um die Kammer als Luftströme zu verlassen,
die derart ausgebildet sind, daß sie alle durch die Rutsche fallenden Partikel in
die Mitte der Rutsche bringen und dort halten.
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Die Massenbestimmung der Partikel wird bei den Ausführungsformen nach
Fig.3 und 4 durch eine bekannte Lichtschrankenanordnung
41 durchgeführt,
die quer zu dem Partikelweg angeordnet ist, wo dieser den Durchgang durch den Kristall
verläßt.
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Die Lichtschranke 41 ist derart ausgebildet, daß sie die Länge der
Partikel messen und ihre Form in zwei Dimensionen während ihres Durchganges durch
die Schranke bestimmen kann.
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Aus dieser Information wird die Masse jedes Partikels berechnet und
wie bei der Ausführungsform nach Fig.1 und 2 mit seiner radioaktiven Messung korreliert,
um die Kategorie zu bestimmen, in die es von der Sortiereinrichtung 18 sortiert
werden soll.
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Obwohl die Ausführungsformen der dargestellten Sortierer nur einen
Detektor 12 besitzen, können die Sortierer vorzugsweise 2 oder mehr Detektoren aufweisen,
die hintereinander um den Partikelstromweg angeordnet sind. Diese Detektoren sind
elektrisch derart ausgebildet, daß sie die radioaktiven Strahlungswerte von jedem
Partikel akkumulieren, wobei aus den akkumulierten Strahlungswerten schließlich
eine Durchschnittsbildung durchgeführt wird, um einen mittleren radioaktiven Wert
für jedes Partikel zu bilden, der anschließend mit der Massenmessung korreliert
wird. Durch diese Einrichtung und zusammen mit der Tatsache, daß die Detektoren
die von jedem Partikel in alle Richtungen ausgestrahlte Strahlung messen, können
mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung wesentlich
genauere radioaktive-Messungen für jedes mit hoher Geschwindigkeit bewegte Partikel
durchgeführt werden, als mit den bekannten Verfahren und Vorrichtungen. Zusätzlich
sieht die Erfindung ein genaues Messungsverfahren für die radioaktive Strahlung
von Partikeln vor, die einen geringeren Strahlungswert aufweisen, als er mit bekannten
Sortierern festgestellt und zur Sortierung verwendet werden konnte.
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Die in Fig.5 dargestellte Ausführungsform des Sortierers ist zum Massensortieren
von Granulat-Material bestimmt.
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Sie enthält einen Behälter 42 für Schüttgut, eine rotierende Zuführeinrichtung
44 für abgeteilte Mengen, einen zweiten Behälter 46, in den die Zuführeinrichtung
44 mündet und die selbst durch eine lange Röhre 48 mit einem verengten Auslaß abwärts
führt, wobei die Röhre 48 von zwei beabstandeten Kristall-Szjntiflations-Ringdetektoren
12 und einer mechanischen Sortiereinrichtung 50 umgeben ist.
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Die Zuführeinrichtung 44 enthält einen scheibenförmigen Rotor, der
eine Anzahl von beabstandeten kreisförmigen Uffnungen oder Taschen 52 enthält. Der
Rotor ist drehbar um seine Achse in einem Gehäuse angeordnet, das einen Einlaß unterhalb
des Behälters 42 und einen Auslaß in den Behälter 46 aufweist.
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Während des Betriebes werden die Taschen 52 der Zuführeinrichtung
44 aus dem Behälter 42 gefüllt und nacheinander in den Behälter 46 entladen, der
sich bis zu einer vorbestimmten Höhe füllt, die von Parametern bestimmt ist, beispielsweise
den Abmessungen der Taschen 52, des Behälters 46, der Röhre 48 und der Einschnürung
an dem Auslaß der Röhre 48, so daß Erz durch die Röhre 48 mit einer etwa konstanten
Geschwindigkeit hindurchrutscht. Sobald das Granulatmaterial mit dem Erz durch die
Röhre 48 und an den Detektoren 12 vorbeirutscht, wird die Strahlung jedes querverlaufenden
Bandes von Erz in der Röhre 48 hintereinander von jedem der Detektoren 12 gemessen,
wobei die Messungen in einem Speicher eines Computers gespeichert werden. Die beiden
zu jedem speziellen Erzband gehörenden radioaktiven Messungen werden wie oben beschrieben
integriert, um einen Durchschnittswert der Radioaktivität für beide Messungen jedes
Erzbandes zu erhalten, welches anschließend mit der Bahnverfolgungsinformation verknüpft
wird, um ein Schaltsignal für die Sortiereinrichtung 50 abzuleiten.
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Die Sortiereinrichtung 50 enthält eine Einlaßrutsche, die
sich
in zwei Auslaßrutschen aufteilt, sowie ein Tor 54, um eine der beiden Auslaßrutschen
zu schließen.
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Wenn eine Erzladung mit einer mittleren radioaktiven Intensität oberhalb
eines bestimmten Wertes die Verengung der Röhre 48 verläßt und den Aussonderungspunkt
der Sortiereinrichtung 50 erreicht, wird das Tor 54 zur Schaltung betätigt, so daß
Erz mit einer radioaktiven Intensität oberhalb eines bestimmten Wertes aus dem einen
Auslaß entladen wird, während Erz unterhalb des vorbestimmten radioaktiven Intensitätswertes
aus dem anderen Auslaß entladen wird.
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Die Sortiereinrichtung 50 könnte ebenfalls drei Auslaßrutschen und
zwei synchronisierte Tore enthalten, so daß von der Sortiereinrichtung 50 drei Klassen
von Erz sortiert werden könnten.
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Die Erfindung ist nicht auf die genauen Konstruktionseinzelheiten
beschränkt wie sie hierin beschrieben wurden. Beispielsweise könnte die Massen-Meßeinrichtung
17 bei der Ausführungsform nach Fig.l und 2 von einer Lichtschranke ersetzt werden,
beispielsweise durch die unter Bezugnahme auf die Ausführungsformen nach Fig.3 und
4 beschriebene Schranke 41. In diesem Fall würde die Schranke im Bereich des Weges
der Erzpartikel angeordnet sein, wo sie den Förderer 10 verlassen.
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Außerdem könnte die Lichtschranke 41 bei den Ausführungsformen nach
Fig.3 und 4 oberhalb des Partikeldurchgangs durch die Kristalle angeordnet sein,
und zusätzlich zur Bestimmung der Masse der Partikel, sobald sie den Durchgang betreten,
könnte die Lichtschranke dazu verwendet werden, die Zählungszeit der Strahlungsdetektoren
nur auf den Zeitraum zu begrenzen, in dem jedes Partikel innerhalb der unmittelbaren
Abtastzone des Detektors bzw. der Detektoren ist, um die Strahlungswirkung der vorhergehenden
und folgenden Partikel auf jedes Partikel in der unmittelbaren Abtastzone eines
bestimmten Detektors zu verringern.
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