一种提高工业硅冶炼原料质量的脉石英色选方法及装置与流程

1.本发明属于工业硅冶炼技术领域，具体涉及一种提高工业硅冶炼原料质量的脉石英色选方法及装置。


背景技术：

2.硅石是脉石英、石英岩、石英砂岩的总称，而工业硅冶炼的所用的主要原料硅石属脉石英，较纯的脉石英为白色或乳白色，含铁杂质或其脉石矿物的颜色则呈微黄、浅黄色或浅褐色和灰色等，硅石与含铁杂质或脉石矿物的颜色差异是色选的关键。
3.实际操作过程中，因为脉石英脆性较大，在矿山开采过程中会产生约10%粒径在1～4cm的小粒硅石，该部分脉石英含铁0.15%
‑
0.18%，质量较差无法直接工业硅生产使用，需进一步除杂，因受工艺限制，常规的酸洗、重选、复选等技术都无法满足工业硅冶炼工艺配套建设要求，也无法实现对脉石英提质后回收利用，上述技术缺陷问题已成为制约工业硅生产企业提高资源综合回收利用率的一个关键技术难题。
4.因此，针对以上无法实现对脉石英提质后回收利用，进而造成资源浪费的技术问题缺陷，急需设计和开发一种提高工业硅冶炼原料质量的脉石英色选方法及装置。


技术实现要素：

5.本发明的第一目的在于提供一种提高工业硅冶炼原料质量的脉石英色选方法。
6.本发明的第二目的在于提供一种提高工业硅冶炼原料质量的脉石英色选装置。
7.本发明的第一目的是这样实现的：所述方法包括如下具体步骤：获取原料脉石英表面颜色数据；根据采集到的原料脉石英表面颜色数据和颜色阈值，生成色差值；根据所述色差值，控制气阀气流流速；通过所述气阀气流流速，筛选获得符合杂质含量预设值的原料脉石英。
8.本发明的第二目的是这样实现的：所述装置具体包括：用于获取原料脉石英表面颜色数据的颜色获取机构，用于根据采集到的原料脉石英表面颜色数据和颜色阈值，生成色差值的色差值生成机构，以及用于根据所述色差值，控制气阀气流流速的气流流速控制机构和用于通过所述气阀气流流速，筛选获得符合杂质含量预设值的原料脉石英的脉石英筛选机构。
9.本发明通过一种提高工业硅冶炼原料质量的脉石英色选方法，获取原料脉石英表面颜色数据；根据采集到的原料脉石英表面颜色数据和颜色阈值，生成色差值；根据所述色差值，控制气阀气流流速；通过所述气阀气流流速，筛选获得符合杂质含量预设值的原料脉石英，以及与所述方法相对应的色选装置，可以提高工业硅冶炼原料质量，实现对脉石英提质后回收利用，也就是说，通过本发明方案可以提高硅石质量，避免了对脉石英资源的浪费。
附图说明
10.图 1为本发明一种提高工业硅冶炼原料质量的脉石英色选方法之流程架构示意图；图2为本发明一种提高工业硅冶炼原料质量的脉石英色选方法之气阀气流筛选之一架构示意图；图3为本发明一种提高工业硅冶炼原料质量的脉石英色选方法之气阀气流筛选之二架构示意图；图4为本发明一种提高工业硅冶炼原料质量的脉石英色选装置架构示意图；图中：1
‑
原料脉石英；2
‑
气阀；3
‑
气流。
具体实施方式
11.下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，以便所属领域技术人员详细了解本发明，但不以任何方式对本发明加以限制。依据本发明的技术启示所做的任何变换或改进均属于本发明的保护范围。
12.以下结合附图对本发明作进一步阐述。
13.如图1~4所示，一种提高工业硅冶炼原料质量的脉石英色选方法，所述方法包括如下具体步骤：s1、获取原料脉石英表面颜色数据；s2、根据采集到的原料脉石英表面颜色数据和颜色阈值，生成色差值；s3、根据所述色差值，控制气阀气流流速；s4、通过所述气阀气流流速，筛选获得符合杂质含量预设值的原料脉石英。
14.于步骤获取原料脉石英表面颜色数据之前，还包括如下步骤：s01、采集原料脉石英，并对所述原料脉石英进行第一次筛选。
15.所述对所述原料脉石英进行第一次筛选，具体为筛选出粒径1～4cm脉石英小颗粒。
16.于步骤获取原料脉石英表面颜色数据之中，还包括如下步骤：s11、根据原料脉石英表面颜色数据，实时对原料脉石英颗粒角度旋转处理。
17.于步骤根据采集到的原料脉石英表面颜色数据和颜色阈值，生成色差值之中，还包括如下步骤：s21、获取原料脉石英至少一张图片，并对所述原料脉石英至少一张图片二值化处理；s22、根据采集到的脉石英表面颜色数据结合原料脉石英图片二值化处理后数据，生成至少一个脉石英表面颜色值；s23、获取预设颜色阈值，并实时比对脉石英表面颜色值与预设颜色阈值，生成色差值于步骤根据所述色差值，控制气阀气流流速之中，还包括如下步骤：s31、根据色差值，生成所述色差值相应的气阀气流控制指令；s32、根据所述气阀气流控制指令，生成至少两股非平行气阀气流。
18.所述气阀气流的流速具体为至少一个档位流速；所述档位流速和所述色差值中的阶梯色差值唯一对应。
19.所述色差值具体为阶梯色差值；所述阶梯色差值具体为至少一个档位阶梯色差值。
20.所述气阀气流具体为至少两股交叉气阀气流；所述杂质含量预设值与所述气阀气流流速唯一对应；于步骤通过所述气阀气流流速，筛选获得符合杂质含量预设值的原料脉石英之中，还包括如下步骤：s41、通过至少两股气阀气流交叉点流速，筛选出符合杂质含量预设值的原料脉石英。
21.具体地，在本发明实例中，首先采集原料脉石英，并对所述原料脉石英进行第一次筛选处理，较佳地，将采集到的原料脉石英筛选出粒径1～4cm脉石英小颗粒，便于提高后续的色选有效率，根据第一次筛选处理后，实时获取每一颗原料脉石英至少一张图片，并对所述每一颗原料脉石英至少一张图片二值化处理，于此同时还获取到每一颗原料脉石英表面颜色数据，优选地，获取每一颗原料脉石英表面颜色数据包括获取经第一次筛选后每一颗原料脉石英多个面的颜色数据，故在获取每一颗原料脉石英表面颜色数据时，通过设置的每一颗原料脉石英角度旋转机构实时对原料脉石英颗粒角度旋转处理，以便获取到每一颗原料脉石英至少两个面的颜色数据。
22.较佳地，在本发明实施例中，所述表面颜色数据包括杂质含量高的原料脉石英表面颜色数据和杂质含量低的原料脉石英表面颜色数据，也就是说，可以通过杂质含量不同来确定如何进行色选杂质含量高或低的原料脉石英，即可以通过气流流速色选出符合杂质含量预设值的原料脉石英或不符合杂质含量预设值的原料脉石英。
23.也就是说，通过获取原料脉石英至少一张图片，并对所述原料脉石英至少一张图片二值化处理；然后根据采集到的脉石英表面颜色数据结合原料脉石英图片二值化处理后数据，生成至少一个脉石英表面颜色值，而后结合预设颜色阈值，并实时比对脉石英表面颜色值与预设颜色阈值，生成色差值。所述预设颜色阈值具体根据脉石英中杂质含量值来设定，换言之，原料脉石英中杂质含量不同对应的杂质含量预设值就不同，也就是说，根据原料脉石英图片二值化处理以及采集到的原料脉石英表面颜色数据和颜色阈值，生成色差值。
24.优选地，在本发明具体实施例中，在获取获取原料脉石英表面颜色数据时，通过设置了曝光机构对原料脉石英或第一次筛选处理后的原料脉石英进行实时曝光，以便弥补原料脉石英颗粒表面光线的不足，提高原料脉石英表面颜色数据采集以及获取图片进而二值化处理的准确度，即生成更为准确的色差值，可有效的提高本发明方案的色选准确率。
25.具体地，所述色差值具体为阶梯色差值；所述阶梯色差值具体为至少一个档位阶梯色差值，也就是说，在本发明实施例中，所述色差值具体为阶梯曲线色差值，在阶梯曲线色差值中设置有至少一个档位色差值，不同的色差值对应着不同的档位，比如说档位越高对应的色差值就越大或档位越高对应的色差值就越小。
26.此外，在本发明具体的实施例中，将根据色差值，生成所述色差值相应的气阀气流
控制指令；并根据所述气阀气流控制指令，生成至少两股非平行气阀气流。也就是说，不同档位的色差值对应着不同的气阀气流控制指令，而不同的述气阀气流控制指令将控制着气阀气流流速度，比如通过不同的指令控制气阀气流流速度的快或慢，抑或是强与弱。具体地，所述气阀气流的流速具体为至少一个档位流速；也就是说，在本发明具体实施例中，气阀气流的流速设置有相应的档位流速，不同气阀气流的流速对应着不同的气阀气流的流速速度。比如通过不同档位对应着不同气阀气流流速度的快或慢，抑或是强与弱。较佳地，所述档位流速和所述色差值中的阶梯色差值唯一对应。也就是说，在本发明实施例中，档位流速和所述色差值中的阶梯色差值唯一值对应的，即气阀气流流速度对应着有唯一的色差值中的阶梯色差值。
27.较佳地，在本发明实施例中，设置生成有至少两股非平行气阀气流，也就是说，所述气阀气流具体为至少两股交叉气阀气流；也就是说，在本发明方案中，是通过至少两股交叉气阀气流的交叉点位置，对待色选的原料脉石英颗粒进行筛选，比如对符合杂质含量预设值的原料脉石英筛选或对不符合杂质含量预设值的原料脉石英筛选。通过交叉气流的色选提高了待筛选原料脉石英颗粒的准确度，提高了本发明方案的色选准确率。具体地，所述杂质含量预设值与所述气阀气流流速唯一对应；也就是说，不同的杂质含量预设值对应着气阀气流流速度，可以通过此操作可以筛选出多种不同杂质含量的原料脉石英，换言之，通过唯一值的对应设置，可以根据具体情况需求，对不同杂质含量的原料脉石英进行分层次的筛选，最终通过至少两股气阀气流交叉点流速，筛选出符合杂质含量预设值的原料脉石英或不符合杂质含量预设值的原料脉石英或具有不同杂质含量预设值的具有层次梯队渐变原料脉石英。优选地，所述至少两股气阀气流位于杂质含量的原料脉石英的一侧或分别位于杂质含量的原料脉石英的两侧。
28.也就是说，本发明方案色选原理具体为，根据物料光学特性的差异，利用光电探测技术将颗粒物料中的异色颗粒自动分拣出来。脉石英因杂质含量不同，其外观颜色也存在一定差异，含二氧化硅较高的呈白色或乳白色，含铁杂质或其脉石矿物的颜色则呈微黄、浅黄色或浅褐色和灰色。利用色泽差异，采用色选设备对脉石英进行分选，具体是小粒度脉石英送入料仓
‑
皮带送入色选机
‑
机器拍照识别
‑
皮带送入分选仓
‑
高速摄像机抓拍
‑
压缩空气气阀分选。即原料从色选机下料口通过皮带送入色选机，机器智能系统拍照识别需分选物料，识别后由皮带送入分选仓，皮带与分选仓有一定落差，入仓前高速摄像机抓拍后传达指令至气阀，物料下落压缩空气阀吹走需选物料，达到分选目的。
29.在本发明方案中，小颗粒硅石采用色选技术分选后，硅石质量明显提高，对工业硅产品质量影响较大的铁含量由0.173%降至0.066%，下降率达61.85%、铝含量由0.578%降到0.087%，下降率达84.95%、钛由0.0182%下降到0.0051%，下降率达71.98%、磷由0.0015%下降到0.00066%，下降率达56%；具体地如下表1所示：表1硅石色选结果统计表样品名称fealcasio2tip硅石色选前0.1730.5780.01498.360.01820.0015硅石色选后0.0660.0870.00598.710.00510.00066为实现本发明方案目的，还提供一种提高工业硅冶炼原料质量的脉石英色选装置，所述装置具体包括：用于获取原料脉石英表面颜色数据的颜色获取机构，用于根据采集
到的原料脉石英表面颜色数据和颜色阈值，生成色差值的色差值生成机构，以及用于根据所述色差值，控制气阀气流流速的气流流速控制机构和用于通过所述气阀气流流速，筛选获得符合杂质含量预设值的原料脉石英的脉石英筛选机构。
30.所述装置中还设置有用于采集原料脉石英，并对所述原料脉石英进行第一次筛选的初选机构；所述对所述原料脉石英进行第一次筛选，具体为筛选出粒径1～4cm脉石英小颗粒。
31.所述颜色获取机构中还设置有用于根据原料脉石英表面颜色数据，实时对原料脉石英颗粒角度旋转处理的原料脉石英角度旋转机构；所述色差值生成机构中还设置有用于获取原料脉石英至少一张图片，并对所述原料脉石英至少一张图片二值化处理的二值化处理机构；用于根据采集到的脉石英表面颜色数据结合原料脉石英图片二值化处理后数据，生成至少一个脉石英表面颜色值的第一生成机构，以及用于获取预设颜色阈值，并实时比对脉石英表面颜色值与预设颜色阈值，生成色差值的第二生成机构。
32.所述气流流速控制机构中还设置有用于根据色差值，生成所述色差值相应的气阀气流控制指令的第三生成机构，以及用于根据所述气阀气流控制指令，生成至少两股非平行气阀气流的第四生成机构，在本发明方案装置实施例中，所述气阀气流的流速具体为至少一个档位流速；所述档位流速和所述色差值中的阶梯色差值唯一对应。
33.较佳地，所述色差值具体为阶梯色差值；所述阶梯色差值具体为至少一个档位阶梯色差值。
34.优选地，所述气阀气流具体为至少两股交叉气阀气流；所述杂质含量预设值与所述气阀气流流速唯一对应；所述脉石英筛选机构中还设置有用于通过至少两股气阀气流交叉点流速，筛选出符合杂质含量预设值的原料脉石英的交叉筛选机构。
35.本发明方案装置的原理过程和本发明方法相应对应，具体的详见上述，在这就不再赘述。
36.本发明通过一种提高工业硅冶炼原料质量的脉石英色选方法，获取原料脉石英表面颜色数据；根据采集到的原料脉石英表面颜色数据和颜色阈值，生成色差值；根据所述色差值，控制气阀气流流速；通过所述气阀气流流速，筛选获得符合杂质含量预设值的原料脉石英，以及与所述方法相对应的色选装置，可以提高工业硅冶炼原料质量，实现对脉石英提质后回收利用，也就是说，通过本发明方案可以提高硅石质量，避免了对原料脉石英资源的浪费。