一种地勘样品加工用自动缩分器及其自动缩分的方法与流程

本发明涉及地质矿产分析测试领域，具体涉及一种地勘样品加工用的快速自动缩分器及其自动缩分的方法。

背景技术：

1、地质勘查单位、矿山或其他部门在地质矿产勘查和矿产开发利用工作中，从矿床或矿体中采集各类岩石样品送交实验室进行分析测试。送交的岩矿样品的原始重量有几千克甚至几十千克不等，且块度或颗粒较大，然而，分析测试所需的样品重量甚少，一般只要几克或几十克，并要求颗粒很细，它的化学成分等物质组成须与原始样品完全一致。因此需要将原始样品通过破碎、过筛、混匀、缩分等技术加工制成试样，所加工制成的试样必须均匀、并能保证整体原始样品的物质成分及其含量不变。缩分是保证分析测试质量的关键环节。

2、传统的实验室缩分器主要有二分器、旋转缩分器、四分法缩分器、网格法缩分工具等，这些工具的应用都需要人工进行相对复杂的计算和操作，操作人员的熟练程度和经验对样品缩分的代表性影响较大，缩分之前样品是否充分混匀也会直接影响样品缩分的代表性，这些因素都制约了地勘样品缩分自动化的发展，因此发明一种自动智能的缩分设备，对提高地勘样品加工工作效率和样品缩分的代表性具有重要意义。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种适用于地勘样品加工用的快速自动缩分器及其自动缩分的方法，可满足地质矿产实验室测试质量管理规范的要求，可根据切乔特样品缩分公式自动缩分出不同粒级下的保留样量。

2、本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：一种地勘样品加工用自动缩分器，包括机架，从上至下设有上层平面、中间平面和下层平面3个安装平面；外部设有防尘罩和操作面板，内部设有控制系统；所述操作面板与所述控制系统相连；给料机构，安装在所述上层平面上，包括给料斗、振动给料弹簧和称重传感器，所述给料斗后端下方装有所述振动给料弹簧，前端设有一落料口，所述振动给料弹簧安装在一支撑板上，所述支撑板下方装有所述称重传感器，所述称重传感器与所述控制系统相连、安装在所述上层平面上；

3、缩分移动平台，安装在所述中间平面上，设有安装平台、移动机构和轨道，所述轨道安装在所述机架上，所述安装平台可滑动安装在所述轨道上，并与所述移动机构相连，在所述移动机构的带动下做往复运动；盛样动作机构，安装在所述下层平面上，设有托架和水平移动机构，所述托架在所述水平移动机构的带动下水平移动，所述托架上方设有盛样桶，所述盛样桶包括弃样盛样桶、分析样盛样桶和粗副样盛样桶，依次并排安装在所述托架上；缩分总成，安装在所述缩分移动平台的安装平台上，包括4级缩分单元，从上至下依次连接，最上级缩分单元的上端连接有一锥形接料斗，所述锥形接料斗设置在所述落料口正下方，每级所述缩分单元均有两个出料口，其中一个所述出料口与下一级所述缩分单元对接，另一个所述出料口延伸至所述盛样桶的上方；每级所述缩分单元均由二分器和下料管道组成，所述二分器包括壳体和格槽，所述格槽的下料斜口下方设有一扰流板，所述扰流板与所述格槽的下料斜口呈钝角；气动激振器，与所述控制系统相连，设置在所述给料斗和各级缩分单元的壳体外侧，通过耐压气管与外部压缩空气储罐相连。

4、进一步的，所述控制系统为plc控制系统。

5、进一步的，所述移动机构为曲柄滑块机构，包括第一移动电机、传动机构和连杆，所述第一移动电机为可调速电机，与所述控制系统相连、安装在所述机架上，电机输出轴连接所述传动机构，所述传动机构包括主动轮、皮带和从动轮，所述第一移动电机的电机输出轴与所述主动轮相连，通过所述皮带带动所述从动轮转动，所述从动轮通过一转轴和轴承安装在所述机架上，所述从动轮的轮面偏心位置铰接设有所述连杆，所述连杆的另一端与所述安装平台相铰接，所述安装平台为中空长方形框，所述缩分总成的壳体上设有连接支架与所述安装平台固定连接。

6、进一步的，所述安装平台的四个角上装有滚轮，所述滚轮嵌入所述轨道内。

7、进一步的，所述水平移动机构为丝杆滑块机构，设有滑轨、滑块、丝杆和第二移动电机，所述滑轨固定安装在所述机架上，所述第二移动电机与所述控制系统相连，安装在所述机架上，所述滑块安装在所述丝杆上，所述丝杆与所述第二移动电机相连，所述托架放置在所述滑轨上同时连接所述滑块。

8、进一步的，各缩分单元的所述出料口均设有下料管道延伸至所述盛料桶上方，所述下料管道的上部为锥形斗，下部为方管，所述锥形斗与所述壳体底部无缝连接，所述扰流板从所述格槽的下端斜向下延伸至所述锥形斗内，与所述锥形斗内壁之间有足够的落料空隙。

9、一种地勘样品加工用自动缩分器的自动缩分方法，包括如下步骤：步骤一：通过操作面板预设待缩分样品的k值和粒度d；步骤二：将待缩分样品倒入所述给料斗内，所述称重传感器将样品原重m反馈给所述控制系统；步骤三：所述控制系统根据切乔特缩分公式计算该粒度d的最小留样量，按照的逻辑计算出分析样出料的二分器单元级数n（n=1,2,3,4）；步骤四：所述控制系统驱动所述第二移动电机动作，带动所述盛样桶移动，自动将所述分析样盛样桶对准到相应的缩分级数n下方，此时，所述弃样盛样桶承接的是n级之前所有所述出料口的缩分物料，所述粗副样盛样桶承接的是n级之后所有所述出料口的缩分物料；步骤五：所述控制系统启动所述缩分移动平台，通过所述第一移动电机带动所述安装平台沿所述轨道做往复运动；步骤六：所述控制系统开启外部压缩空气储罐，压缩空气通过所述耐压气管驱动所述气动激振器，使所述给料斗和所述缩分总成处于高频振动状态；待缩分样品在高频振动的驱动下从所述给料斗均匀落入所述缩分总成内，通过所述二分器均匀散开后进入下一级所述缩分单元，缩分样依次从各级所述出料口排出至自动定位好的所述弃样盛样桶、分析样盛样桶和粗副样盛样桶内，实现一次缩分同时获得分析样、粗副样和弃样。

10、本发明的有益效果是：1、通过设计一种串联多级的缩分总成，可将粒度<2mm粉末样品一次性缩分出原样重量的1/2、1/4、1/8和1/16的缩分样，通过plc控制系统预设的计算程序，驱动盛样桶，在这四种重量中分别自动承接该样品所需的分析样、粗副样和弃样，如此，未经混匀的待缩分样，可通过一次缩分即可同时得到满足地质矿产实验室测试质量管理规范要求的有代表性的分析样、粗副样和弃样；2、通过每个缩分单元外壁均采用无缝连接，确保多级缩分过程在密闭容器内进行，降低缩分过程中样品的扬尘损失，综合损失率≤5%；3、通过在plc系统中预设切乔特公式、缩分系数k值和样品最大粒径，结合plc接收到的称重传感器信号对应的缩分前样品重量，自动计算出分析样的最小留样量，plc再根据计算结果驱动步进电机，推动盛样桶定位至对应的缩分样出料口，可使8kg以内的地勘样品一次缩分即可同时获得分析样、粗副样和弃样；4、采用本发明，缩分未经混匀的粒度<2mm粉末地勘样品，一次性缩分所得的分析样、粗副样和弃样，按规范制样程序分别加工成均匀的化学成分分析样品后，该三份缩分样的目标成分分析结果的极差落在相应分析方法标准允差以内的概率≥95%。

技术特征：

1.一种地勘样品加工用自动缩分器，其特征是，包括：机架，从上至下设有上层平面、中间平面和下层平面3个安装平面；外部设有防尘罩和操作面板，内部设有控制系统；所述操作面板与所述控制系统相连；给料机构，安装在所述上层平面上，包括给料斗、振动给料弹簧和称重传感器，所述给料斗后端下方装有所述振动给料弹簧，前端设有一落料口，所述振动给料弹簧安装在一支撑板上，所述支撑板下方装有所述称重传感器，所述称重传感器与所述控制系统相连、安装在所述上层平面上；缩分移动平台，安装在所述中间平面上，设有安装平台、移动机构和轨道，所述轨道安装在所述机架上，所述安装平台可滑动安装在所述轨道上，并与所述移动机构相连，在所述移动机构的带动下做往复运动；盛样动作机构，安装在所述下层平面上，设有托架和水平移动机构，所述托架在所述水平移动机构的带动下水平移动，所述托架上方设有盛样桶，所述盛样桶包括弃样盛样桶、分析样盛样桶和粗副样盛样桶，依次并排安装在所述托架上；缩分总成，安装在所述缩分移动平台的安装平台上，包括4级缩分单元，从上至下依次连接，最上级缩分单元的上端连接有一锥形接料斗，所述锥形接料斗设置在所述落料口正下方，每级所述缩分单元均有两个出料口，其中一个所述出料口与下一级所述缩分单元对接，另一个所述出料口延伸至所述盛样桶的上方；每级所述缩分单元均由二分器和下料管道组成，所述二分器包括壳体和格槽，所述格槽的下料斜口下方设有一扰流板，所述扰流板与所述格槽的下料斜口呈钝角；气动激振器，与所述控制系统相连，设置在所述给料斗和各级缩分单元的壳体外侧，通过耐压气管与外部压缩空气储罐相连。

2.根据权利要求1所述的一种地勘样品加工用自动缩分器，其特征在于：所述控制系统为plc控制系统。

3.根据权利要求1所述的一种地勘样品加工用自动缩分器，其特征在于：所述移动机构为曲柄滑块机构，包括第一移动电机、传动机构和连杆，所述第一移动电机为可调速电机，与所述控制系统相连、安装在所述机架上，电机输出轴连接所述传动机构，所述传动机构包括主动轮、皮带和从动轮，所述第一移动电机的电机输出轴与所述主动轮相连，通过所述皮带带动所述从动轮转动，所述从动轮通过一转轴和轴承安装在所述机架上，所述从动轮的轮面偏心位置铰接设有所述连杆，所述连杆的另一端与所述安装平台相铰接，所述安装平台为中空长方形框，所述缩分总成的壳体上设有连接支架与所述安装平台固定连接。

4.根据权利要求3所述的一种地勘样品加工用自动缩分器，其特征在于：所述安装平台的四个角上装有滚轮，所述滚轮嵌入所述轨道内。

5.根据权利要求3所述的一种地勘样品加工用自动缩分器，其特征在于：所述水平移动机构为丝杆滑块机构，设有滑轨、滑块、丝杆和第二移动电机，所述第二移动电机与所述控制系统相连，安装在所述机架上，所述滑轨固定安装在所述机架上，所述滑块安装在所述丝杆上，所述丝杆与所述第二移动电机相连，所述托架放置在所述滑轨上同时连接所述滑块。

6.根据权利要求5所述的一种地勘样品加工用自动缩分器，其特征在于：各缩分单元的所述出料口均设有下料管道延伸至所述盛料桶上方，所述下料管道的上部为锥形斗，下部为方管，所述锥形斗与所述壳体底部无缝连接，所述扰流板从所述格槽的下端斜向下延伸至所述锥形斗内，与所述锥形斗内壁之间有足够的落料空隙。

7.一种利用权利要求5所述的地勘样品加工用自动缩分器进行自动缩分的方法，其特征是，包括如下步骤：步骤一：通过操作面板预设待缩分样品的k值和粒度d；步骤二：将待缩分样品倒入所述给料斗内，所述称重传感器将样品原重m反馈给所述控制系统；步骤三：所述控制系统根据切乔特缩分公式计算该粒度d的最小留样量，按照的逻辑计算出分析样出料的二分器单元级数n（n=1,2,3,4）；步骤四：所述控制系统驱动所述第二移动电机动作，带动所述盛样桶移动，自动将所述分析样盛样桶对准到相应的缩分级数n下方，此时，所述弃样盛样桶承接的是n级之前所有所述出料口的缩分物料，所述粗副样盛样桶承接的是n级之后所有所述出料口的缩分物料；步骤五：所述控制系统启动所述缩分移动平台，通过所述第一移动电机带动所述安装平台沿所述轨道做往复运动；步骤六：所述控制系统开启外部压缩空气储罐，压缩空气通过所述耐压气管驱动所述气动激振器，使所述给料斗和所述缩分总成处于高频振动状态；待缩分样品在高频振动的驱动下从所述给料斗均匀落入所述缩分总成内，通过所述二分器均匀散开后进入下一级所述缩分单元，缩分样依次从各级所述出料口排出至自动定位好的所述弃样盛样桶、分析样盛样桶和粗副样盛样桶内，实现一次缩分同时获得分析样、粗副样和弃样。

技术总结
本发明公开了一种地勘样品加工用自动缩分器及其自动缩分的方法，包括机架、给料机构、缩分总成、缩分移动平台、盛样桶、盛样动作机构和操作面板。本发明通过设计一种串级二分单元，可将粒度<2mm粉末样品一次性缩分出原样重量的1/2、1/4、1/8和1/16的缩分样，通过PLC控制系统预设的计算程序，驱动盛样桶，在这四种重量中分别自动承接该样品所需的分析样、粗副样和弃样，如此，未经混匀的待缩分样，可通过一次缩分即可同时得到满足地质矿产实验室测试质量管理规范要求的有代表性的分析样、粗副样和弃样。

技术研发人员：龙秀甲,陈祝海,赖绍辉,罗荣根,赖秋祥,包卫东,邱盛香,冯开水
受保护的技术使用者：福建紫金矿冶测试技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13