根據(jù)各獨立權(quán)利要求的前序部分，本發(fā)明涉及一種用于混合松散巖石材料的設(shè)備和一種用于混合松散巖石材料的方法，以提供具有預(yù)定份量的不同礦物成分的混合巖石材料。

背景技術(shù)：

本發(fā)明所述的“巖石材料”采用具有不同礦物成分且組成多變的松散硫酸鹽巖石材料作為示例。當(dāng)然此松散巖石也可以是另一種材料。硫酸鹽巖石是被發(fā)現(xiàn)的天然礦物巖石硫酸鈣二水合物(CaSO4·2H2O)，通常被稱為石膏、灰泥或熟石膏，并且在不同水合物階段存在無水的硬石膏(CaSO4)。破碎生石膏礦石并通常將其存放在工廠附近用于進一步加工，即用于在石膏墻板的制造。

石膏和硬石膏巖石材料是沉積在厚巖床或?qū)又械某练e巖，在采石場和地下礦山中開采。石膏和硬石膏兩種礦物均用于石膏工業(yè)，作為含石膏產(chǎn)品的原料，用于控制凝固時間等。在天然礦床中，較低的硬石膏層被位于其上的石膏層所覆蓋。這些地層的厚度和性質(zhì)變化極大。在相鄰地層的界面處，巖石材料以各種形式結(jié)合。石膏和硬石膏在典型巖層的兩個不同地層界面處混合，即在硬石膏晶體處，該硬石膏晶體現(xiàn)為由石膏包圍的均勻“晶狀體”硬石膏礦床。

來自結(jié)合面的混合巖石材料的應(yīng)用受到限制，這是因為其沒有恒定的礦物組成，而這可能會帶來變化的化學(xué)特性。在石膏和硬石膏層的結(jié)合面處，在單位體積的石膏或硬石膏中礦物組成是不均勻的。單一巖石成分應(yīng)用的技術(shù)領(lǐng)域是不同的。與在各個單獨的地層中發(fā)現(xiàn)的純石膏或硬石膏不同，“混合巖石”的應(yīng)用非常有限。具體地，如果單一礦物的組成份量在混合巖石中變化，則其可用性就會局限于礦物組成不重要的那些應(yīng)用領(lǐng)域。有限的應(yīng)用導(dǎo)致混合巖石的價格很低。

為了獲得具有已知均勻性的材料混合物，增加開采巖石材料的單位體積價格。可預(yù)測的均勻性可為更多的應(yīng)用領(lǐng)域提供材料。從不同巖石材料堆積的混床堆(mixed-bed dumps)中均勻化單一礦物成分是為人所知的。問題是混床堆相關(guān)的投資與維護成本很高。此外，由此獲得的巖石組成仍表現(xiàn)出波動很大的組成成分。

可以容易地想到，通過利用布置在輸送開采巖石材料的輸送機處的攝像機來分離不同的巖石材料。攝像機需布置成允許光學(xué)檢測輸送的材料。通過攝像機檢測光學(xué)外觀來區(qū)分礦物。然而，該技術(shù)限于檢測具有不同視覺特征的礦物，并且不適用于具有相同視覺外觀的不同礦物的情況。

巖石材料中礦物成分的檢測可以通過瞬發(fā)伽馬中子活化分析(PGNAA)進行，該分析技術(shù)已在礦物工業(yè)中應(yīng)用并且允許礦物在線分析。“在線”意思是指在輸送途中分析礦物(或巖石材料)，例如，在輸送帶上。PGNAA分析儀中使用配置為發(fā)射中子的中子發(fā)生器作為中子源。檢測器配置為檢測進入測量空間中的伽馬輻射，該測量空間配置為減弱所發(fā)射的中子。該檢測器提供基于檢測到的材料所產(chǎn)生的電傳感器信號。PGNAA分析儀具的缺點是測量空間有限以及昂貴的投資。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明的目的是提供一種能夠混合礦物組成多變的松散巖石材料的設(shè)備和方法，其克服或至少大大減少了現(xiàn)有技術(shù)中已知的缺點，這意味著可以低投資成本實現(xiàn)用來提供恒定混合率的巖石材料的設(shè)備。

本發(fā)明通過提供混合松散巖石材料的設(shè)備來實現(xiàn)上述目的，其特征在于獨立權(quán)利要求所要求保護的特征。本發(fā)明所提供的混合松散巖石材料的方法也解決了上述問題。有利的實施例從相應(yīng)的從屬權(quán)利要求的特征中得以顯現(xiàn)。

具體地，一種用于混合松散巖石材料的設(shè)備，所述松散巖石材料的礦物組成多變且具有不同的礦物成分，所述設(shè)備可提供具有預(yù)定份量的不同礦物成分的混合巖石材料。所述設(shè)備包括：輸送機，用于沿輸送方向輸送所述松散巖石材料，所述松散巖石材料沿所述輸送機布置在輸送方向上；第一容器，能夠?qū)⒌V物組成多變的巖石材料放置到所述輸送機上；第二容器以及第三容器。所述第二容器和第三容器均能夠?qū)⒉煌瑔我粠r石材料成分的巖石材料分別放置到輸送的巖石材料上。所述設(shè)備還包括聲學(xué)礦物檢測器單元，所述聲學(xué)礦物檢測器單元沿輸送方向布置在所述輸送機上，位于所述第一容器之后且在所述第二容器和第三容器之前。所述聲學(xué)礦物檢測器單元能夠檢測輸送的巖石材料中不同礦物成分的份量，并且能夠基于檢測到的份量來調(diào)節(jié)所述第二容器或第三容器分別放置的不同單一巖石材料的數(shù)量，以提供具有預(yù)定份量的不同礦物成分的巖石材料。

因此，本發(fā)明提供了一種設(shè)備，用于混合具有不同礦物成分且礦物組成多變的松散巖石材料，以提供具有預(yù)定份量的不同礦物成分的混合巖石材料。該設(shè)備能夠聲學(xué)檢測在檢測器處碰撞的輸送的單一礦物巖石的撞擊聲音，并且控制放置在輸送機上的特定礦物巖石的體積/質(zhì)量。因為所述碰撞取決于礦質(zhì)及物理性質(zhì)，如特定的礦物重量或密度，所以每種礦物發(fā)出的聲音是特定的。在檢測器處的撞擊期間，每種礦物具有特定的聲音。對于每種特定材料，檢測信號顯示出不同的頻率，其中通過信號強度和頻率，可以確定輸送機處的材料分布。術(shù)語“預(yù)定的”應(yīng)理解為包括可用于巖石材料(即50％第一礦物成分的巖石材料和50％第二礦物成分的巖石材料)進一步加工的任意混合。

“松散巖石材料”的一個例子是具有包括石膏(CaSO4·2H2O)巖石和硬石膏(CaSO4)巖石的礦物組成的巖石混合物。礦物組成多變的巖石材料或不同單一巖石材料的放置可通過相應(yīng)容器中的分離開口進行，其中術(shù)語“分離”是指能夠提供特定體積的每種單一巖石材料以實現(xiàn)要求的組成。該開口由聲學(xué)礦物檢測器單元控制，該單元包括檢測器和控制裝置?？刂蒲b置基于檢測到的不同成分來控制所提供的相應(yīng)巖石材料的體積。提供“單一巖石材料”應(yīng)理解為可提供一種巖石材料而沒有另一種巖石材料。另一種操作模式是通過以最大體積流量只提供一種成分，以保持一種成分恒定地盡可能低。預(yù)定份量可以在操作期間變化。

一方面，聲學(xué)礦物檢測器單元包括聲學(xué)檢測器，其能夠通過聲學(xué)感測由相對運動的松散巖石材料碰撞而產(chǎn)生的摩擦聲波來檢測松散巖石材料的不同材料成分。感測摩擦聲音并將檢測到的噪聲與已知巖石材料的參考摩擦噪聲測量值進行比較是有益的，因為這可以在工作中的輸送機上(例如，通過將巖石材料從一個輸送帶投放到另一輸送帶上)獲得摩擦聲。

另一方面，聲學(xué)檢測器包括壓電元件，其能夠?qū)⒛Σ谅暡ǖ臋C械能轉(zhuǎn)換為電輸出信號。

再另一方面，聲學(xué)礦物檢測器單元包括控制單元，該控制單元能夠處理壓電元件的電輸出信號，用于控制第二容器和第三容器，以允許基于檢測到的不同礦物成分來調(diào)節(jié)放下的不同單一巖石材料成分的質(zhì)量。

有利地，該設(shè)備還包括至少一個附加容器，該附加容器在第一容器之后沿輸送方向C布置在輸送機上，并且能夠?qū)⒅辽僖环N另外的不同單一巖石材料成分的巖石材料單獨加入到輸送的巖石材料上。每個附加容器通過單獨放下另外的單一巖石材料而實現(xiàn)加入另外的不同單一礦物成分。

一方面，第一容器、第二容器、第三容器或至少一個附加容器中的至少一個，其包括可閉開口，用于放下巖石材料，每個可閉開口由控制單元單獨激活。該可閉開口允許控制相應(yīng)的從容器到輸送機上的單一巖石材料的體積流量，或更準(zhǔn)確地說，到輸送的材料上的單一巖石材料的體積流量。

另一方面，第一容器、第二容器、第三容器或至少一個附加容器中的至少一個包括輸送裝置，以輸送待放置的巖石材料。例如，該輸送裝置可以是帶式輸送機，單一巖石材料從帶式輸送機直接被放下到輸送機上。這使得通過調(diào)整相對輸送速度來控制所提供的巖石材料的混合成為可能。

再另一方面，第一容器、第二容器、第三容器或至少一個附加容器中的至少一個包括碎石機，以放下具有統(tǒng)一尺寸的巖石材料?？梢蕴峁┚_體積的破碎巖石，以實現(xiàn)預(yù)定的混合。

優(yōu)選地，輸送機為帶式輸送機，其具有輸送巖石材料的輸送帶。

在一個有利的方面，礦物組成多變的松散巖石材料包括礦物石膏和礦物硬石膏。在一個具體例子中，第二容器填充有石膏，第三容器填充有硬石膏。檢測到的礦物比例石膏/硬石膏允許從相應(yīng)容器中加入單一巖石材料。這意味著如果要提供具有50％石膏和50％硬石膏預(yù)定份量的混合巖石材料，并且檢測到松散巖石的礦物組成為25％石膏和75％硬石膏，則需要將石膏加入到第二容器。本例子僅說明如何提供混合物而不限于特定值。

另一方面，本發(fā)明還提供了一種用于混合松散巖石材料方法，所述松散巖石材料的礦物組成多變且具有不同的礦物成分，所述方法提供具有預(yù)定份量的不同礦物成分的混合巖石材料。所述方法包括以下步驟：輸送具有不同礦物成分且礦物組成多變的巖石材料；聲學(xué)檢測輸送的巖石材料中的不同礦物成分的份量；基于檢測到的不同礦物成分的份量，將不同礦物成分之一的一定體積的單一巖石材料分別放置到輸送的巖石材料上，以提供具有預(yù)定份量的不同礦物成分的巖石材料。

優(yōu)選地，聲學(xué)檢測不同礦物成分的份量包括以引起摩擦聲音的方式輸送巖石材料。例如，可以通過使巖石彼此落在一起來獲得摩擦聲波。

另一方面，將不同礦物成分之一的一定體積的單一巖石材料單獨放下到輸送巖石材料上的步驟是連續(xù)進行的。這可以通過利用連續(xù)輸送機作為容器來實現(xiàn)。

附圖說明

根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備和方法的進一步有利特征將通過以下對具體實施例的詳細(xì)描述與附圖的結(jié)合變得顯而易見，其中：

圖1顯示了天然石膏/硬石膏礦床；

圖2示出了根據(jù)本發(fā)明第一實施例的僅具有第二容器和第三容器的設(shè)備；

圖3示出了工作在第一操作狀態(tài)下的圖2的設(shè)備；

圖4示出了工作在第二操作狀態(tài)下的圖2的設(shè)備；

圖5示出了根據(jù)本發(fā)明第二實施例的僅具有第二容器和第三容器的設(shè)備；

圖6示出了對應(yīng)頻率的檢測信號噪聲強度；

圖7示出了對應(yīng)噪聲強度的檢測信號發(fā)生率。

具體實施方式

化學(xué)上石膏Y是溶解在海水中的鹽。當(dāng)海水蒸發(fā)，鹽排出并沉積在殘留的水中。最初，較難溶解的碳酸鹽(在本圖中作為沉積物未示出)被排出，并隨著石膏Y進一步蒸發(fā)。在地質(zhì)時期，沉積物沉積在石膏上，并且該沉積物(即粘土石)的壓力，通過“擠壓”水將石膏Y轉(zhuǎn)化為硬石膏A。圖1是巖石礦物石膏Y/硬石膏A的天然礦床1的圖示。較低的硬石膏層12被位于其上的石膏層11所覆蓋，其中兩者的厚度變化極大。石膏層11和硬石膏層12在典型混合巖層中的結(jié)合面處混合，即在硬石膏晶體111處，該硬石膏晶體111為由石膏Y包圍的均勻“晶狀體”硬石膏A礦床。

在石膏-硬石膏結(jié)合面處開采的巖石材料，其礦物石膏和硬石膏的份量是未知的。使用未知組成的巖石材料的限制在開始部分已經(jīng)得到討論。圖2的設(shè)備可在低投資成本上提供統(tǒng)一混合組成的巖石材料。設(shè)備2具有第二容器23和第三容器24，每個容器允許單獨提供單一礦物成分為石膏222或硬石膏223的巖石材料。設(shè)備2包括帶式輸送機21，用于沿輸送方向C在輸送帶211上輸送松散巖石材料221。第一容器20、第二容器23和第三容器24布置在輸送帶211的上方。在一側(cè)的第一容器20和另一側(cè)的第二容器和第三容器23、24之間，設(shè)備2還包括聲學(xué)礦物檢測器單元25。聲學(xué)礦物檢測器單元25具有聲學(xué)檢測器25和控制單元26，控制單元26用于開啟第二容器23或第三容器24的開口。聲學(xué)礦物檢測器單元25包括壓電元件251，其感測輸送巖石材料的摩擦聲音。

在操作中，含有份量未知的石膏和硬石膏的松散巖石材料221經(jīng)由第一容器開口201從第一容器20被放下到輸送帶211上。巖石材料221在輸送方向C上輸送。輸送的巖石材料221經(jīng)過聲音礦物檢測器單元25的聲學(xué)檢測器25，聲學(xué)檢測器25檢測所輸送材料的摩擦聲音。根據(jù)檢測信號，控制單元26激活相應(yīng)的第二容器開口231或第三容器開口231。在第三容器和第二容器23、24中，石膏巖石材料和硬石膏巖石材料被分別儲存并能夠以需求的體積提供。所述需求的體積隨著混合巖石材料224的具體用途所需的預(yù)定混合(例如，50％石膏/50％硬石膏或40％石膏/60％硬石膏)變化。因此，設(shè)備2能夠聲學(xué)檢測輸送巖石材料221的聲音，并且控制要放下到輸送機上的特定礦物巖石223、224的體積/質(zhì)量。

現(xiàn)在通過圖3和圖4所示的兩種不同操作狀態(tài)來進一步舉例說明圖2設(shè)備2的操作。在圖3中，巖石材料221被下放到輸送機21上。巖石材料221包括石膏和硬石膏，它們以不同的陰影線顯示，其中未標(biāo)陰影線的巖石為石膏222，而標(biāo)有陰影線的巖石為硬石膏223。輸送的巖石材料221經(jīng)過壓電元件251(引起摩擦噪聲的附加裝置未示出)，壓電元件251檢測到過量的石膏222，從而使硬石膏223從第三容器開口241放下，以提供具有預(yù)定組成的巖石材料224。圖4示出了不同的操作狀態(tài)，其中在輸送機21處輸送的巖石材料221包括過量的硬石膏223，從而使石膏222經(jīng)由第二容器開口231下放到輸送帶211上。

在圖5中示出了上述設(shè)備2的另一個實施例，其中設(shè)備2包括附加容器27，其具有另一容器開口271。該實施例允許增加至少一種另外的礦物巖石材料或增加礦物成分之一的提供的體積。附加容器可以是多個容器，每個容器允許添加另外的礦物成分。

圖6示出了對應(yīng)頻率的檢測信號噪聲強度。硬石膏曲線32在石膏曲線31上方。圖7示出了對應(yīng)噪聲強度的檢測信號發(fā)生率，其中，硬石膏曲線32為右曲線，石膏曲線31為左曲線。