KR102708332B1 - Scrap iron separation system using XRF - Google Patents
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Abstract
본 발명은 컨베이어벨트를 따라 이송되는 철 스크랩에 함유된 비철금속을 선별하도록 하는 선별시스템에 있어서, 상기 컨베이어벨트를 따라 이송되는 철 스크랩의 성분 분석을 위하여 시료를 향하여 X선을 조사하는 X선 발생부와; 상기 시료와 접촉한 2차 X선을 포집하여 분석하는 정량분석부와; 상기 정량분석부를 통해 도출된 시료의 정량적 특성을 토대로 조건에 부합하지 않는 재료를 불순물로 선별하는 재료선별부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 X선 형광분석법을 이용한 철 스크랩 선별시스템을 개시한다. The present invention discloses a steel scrap sorting system using X-ray fluorescence analysis, characterized in that it comprises: an X-ray generating unit that irradiates X-rays toward a sample to analyze the components of the steel scrap conveyed along the conveyor belt; a quantitative analysis unit that captures and analyzes secondary X-rays that come into contact with the sample; and a material sorting unit that sorts materials that do not meet conditions as impurities based on the quantitative characteristics of the sample derived through the quantitative analysis unit.
Description
본 발명은 컨베이어벨트를 따라 이송되는 철 스크랩에 함유된 비철금속을 선별하기 위한 선별시스템에 있어서, 상기 컨베이어벨트를 따라 이송되는 철 스크랩의 성분 분석을 위하여 시료에 X선을 조사하는 X선 발생부와; 상기 시료와 접촉한 2차 X선을 포집하여 분석하는 정량분석부와; 상기 정량분석부를 통해 도출된 시료의 정량적 특성을 토대로 조건에 부합하지 않는 재료를 불순물로 선별하는 재료선별부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 X선 형광분석법을 이용한 철 스크랩 선별시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a steel scrap sorting system using X-ray fluorescence analysis, characterized in that it comprises: an X-ray generating unit that irradiates a sample with X-rays to analyze the components of the steel scrap conveyed along the conveyor belt; a quantitative analysis unit that captures and analyzes secondary X-rays that come into contact with the sample; and a material sorting unit that sorts materials that do not meet conditions as impurities based on the quantitative characteristics of the sample derived through the quantitative analysis unit.
제강 공정의 전로, STS 공정의 전기로나 미니밀 공정의 전기로의 원료로 사용되는 철 스크랩에는 철광석, 원료탄과 함께 3대(大) 제철 원료로서, 국내 철강생산의 약 40%가 철 스크랩을 원료로 사용하고 있으므로, 철 스크랩이 안정적으로 공급되는 것은 건설, 기계산업의 발전에도 영향을 미친다. Scrap iron is used as a raw material for the electric furnace in the STS process and the electric furnace in the mini-mill process. It is one of the three major raw materials for steelmaking along with iron ore and coking coal. Approximately 40% of domestic steel production uses scrap iron as a raw material. Therefore, a stable supply of scrap iron also affects the development of the construction and machinery industries.
이러한 철 스크랩은 여러 수집경로를 거친 후에 제강 공정에 투입되며, 수집 과정에서 불순물이나 이물질 등을 선별하는 작업이 이루어진다. These iron scraps are fed into the steelmaking process after passing through several collection routes, and during the collection process, impurities and foreign substances are sorted out.
수집된 철 스크랩에 섞인 불순물이나 이물질을 선별하는 작업이나 성분분석 작업은 숙련된 인력을 통해서도 가능하지만, 최근 심화되는 철 스크랩의 국제적 가격경쟁력을 위해서는 설비 자동화가 필수적이다. 특히, 철 스크랩을 압착하기 전 선별작업이 필요한데, 철 스크랩에 함유된 비철금속을 선별하는 것은 불량률을 낮출 수 있는 요인으로 작용하여 원가 절감 및 제품의 매출단가 상승에 기여하게 된다. The work of sorting out impurities or foreign substances mixed in collected iron scrap and the work of analyzing the components can be done by skilled personnel, but automation of equipment is essential for the international price competitiveness of iron scrap, which has been intensifying recently. In particular, sorting is necessary before pressing iron scrap, and sorting out non-ferrous metals contained in iron scrap can act as a factor that can reduce the defect rate, thereby contributing to cost reduction and increase in the sales price of the product.
따라서, 철 스크랩 생산중 품질관리를 위하여, 시료의 성분을 비파괴적으로 신속하고 정량적으로 측정,분석할 수 있으며, 관리 기준에 맞춰서 품질을 선별할 수 있는 시스템이 필요하다. Therefore, in order to control the quality of scrap iron production, a system is needed that can non-destructively, quickly, and quantitatively measure and analyze the components of a sample, and select quality according to management standards.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로, 형광 X선의 스펙트럼 강도를 이용하여 철 스크랩의 성분을 비파괴적으로 신속하고 정량적으로 측정할 수 있으며, 측정 결과를 토대로 철 스크랩 중 불순물을 제거할 수 있는 선별시스템을 제공하는데 그 목적이 있다. The present invention was invented to solve the above problems, and the purpose of the present invention is to provide a sorting system capable of non-destructively, quickly, and quantitatively measuring the components of iron scrap using the spectral intensity of fluorescent X-rays, and removing impurities from iron scrap based on the measurement results.
상기와 같은 목적을 위하여 본 발명은 컨베이어벨트를 따라 이송되는 철 스크랩에 함유된 비철금속을 선별하기 위한 선별시스템에 있어서, 상기 컨베이어벨트를 따라 이송되는 철 스크랩의 성분 분석을 위하여 시료에 X선을 조사하는 X선 발생부와; 상기 시료와 접촉한 2차 X선을 포집하여 분석하는 정량분석부와; 상기 정량분석부를 통해 도출된 시료의 정량적 특성을 토대로 조건에 부합하지 않는 재료를 불순물로 선별하는 재료선별부;를 포함하되, 상기 X선 발생부는 X선을 조사하는 X선 튜브와, 상기 X선 튜브에서 조사되는 X선을 일정한 면적으로 시료에 조사하는 콜리메이터(Collimator)와, 특정 파장의 X선을 억제시켜 산란현상과 백그라운드를 감소시키는 필터와, 인가전압 및 전류를 제어하고, 상기 X선 튜브에 전원을 안정적으로 공급하는 제어부를 포함하고, 상기 정량분석부는 소정 면적을 갖는 판상형의 음극판(Cathode) 및 상기 음극판의 반대면에 여러개의 동심원 형태의 전극으로 둘러싸인 양극(Anode)을 포함하는 실리콘 드리프트 디텍터(Silicon Drift Detector, SDD)로 이루어지며, 상기 음극판(Cathode)이 시료에서 방출된 2차 X-선에 노출되었을 때 발생되는 전기장에 의해 상기 양극으로 모여 변환되는 전압을 검출하는 검출부 및 상기 검출부에 의해 변환된 전압의 크기를 사전에 저장된 기준값과 비교하여 해당 시료가 불순물에 해당하는지 여부를 판단하는 분석부를 포함하며, 상기 재료 선별부는 구동모터와, 상기 컨베이어벨트 상면의 양측 모서리에 컨베이어벨트의 설치방향을 따라 배치되되 일측 단부가 상기 구동모터와 연결되어 일측 단부를 회전축으로 하여 타측 단부가 상기 컨베이어벨트의 외측 방향으로 회동되면서 컨베이어벨트를 따라 이송되는 불순물을 상기 컨베이어벨트의 외측에 별도로 마련되는 선별수거함으로 안내하는 한 쌍의 선별가이드와, 상기 정량분석부로부터 불순물의 검출신호가 수신되면 상기 구동모터를 제어하여 선별가이드를 회동시키는 선별제어부를 포함하고, 상기 X선 발생부와 정량분석부는 상기 컨베이어벨트의 일측에 마련되는 검출영역에 배치되며, 상기 검출영역의 후방에는 상기 검출영역에서 검출된 불순물을 선별하는 선별영역이 마련되어, 상기 재료선별부는 상기 선별영역에 배치되는 것을 특징으로 한다. For the above purpose, the present invention provides a sorting system for sorting non-ferrous metals contained in iron scrap conveyed along a conveyor belt, comprising: an X-ray generating unit for irradiating a sample with X-rays to analyze the components of the iron scrap conveyed along the conveyor belt; a quantitative analysis unit for capturing and analyzing secondary X-rays that come into contact with the sample; A material selection unit for selecting materials that do not meet the conditions as impurities based on the quantitative characteristics of the sample derived through the above quantitative analysis unit; wherein the X-ray generation unit includes an X-ray tube for irradiating X-rays, a collimator for irradiating X-rays irradiated from the X-ray tube to a sample with a predetermined area, a filter for suppressing X-rays of a specific wavelength to reduce scattering and background, and a control unit for controlling applied voltage and current and stably supplying power to the X-ray tube, and the quantitative analysis unit is composed of a silicon drift detector (SDD) including a plate-shaped cathode having a predetermined area and an anode surrounded by several concentric electrodes on the opposite surface of the cathode, and a detection unit for detecting a voltage converted by gathering at the anode by an electric field generated when the cathode is exposed to secondary X-rays emitted from the sample, and comparing the magnitude of the voltage converted by the detection unit with a reference value stored in advance. An analysis unit that determines whether a sample corresponds to an impurity, the material sorting unit includes a driving motor, a pair of sorting guides arranged along the installation direction of the conveyor belt at both ends of the upper surface of the conveyor belt such that one end is connected to the driving motor and the other end rotates in the outer direction of the conveyor belt using the one end as a rotation axis, and guides impurities transported along the conveyor belt to a sorting collection bin separately provided on the outer side of the conveyor belt, and a sorting control unit that controls the driving motor to rotate the sorting guides when a detection signal of an impurity is received from the quantitative analysis unit, the X-ray generation unit and the quantitative analysis unit are arranged in a detection area provided on one side of the conveyor belt, and a sorting area for sorting impurities detected in the detection area is provided at the rear of the detection area, and the material sorting unit is characterized in that it is arranged in the sorting area.
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상기와 같이 이루어지는 본 발명은 X선의 스펙트럼 강도를 이용하여 철 스크랩(또는 기타 금속 시료)의 성분을 비파괴적으로 신속하고 정량적으로 측정할 수 있으며, 측정 결과에 따라 공정상 불필요한 불순물이라고 판단되는 경우 선별분리함으로써 생산품의 구성요소가 원하는 기준에 들어오도록 품질관리를 수행할 수 있는 현저한 효과가 있다. The present invention, which is accomplished as described above, can non-destructively, quickly, and quantitatively measure the components of scrap iron (or other metal samples) using the spectral intensity of X-rays, and, if it is determined to be an unnecessary impurity in the process based on the measurement results, it can perform quality control so that the components of the product meet the desired standards by selectively separating them, thereby having a remarkable effect.
도 1은 본 발명에 따른 X선 형광분석법을 이용한 철 스크랩 선별시스템의 구성도.
도 2은 본 발명의 실시예에 따른 시료의 X선 스펙트럼.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 사용상태도.Figure 1 is a configuration diagram of a steel scrap sorting system using X-ray fluorescence analysis according to the present invention.
Figure 2 is an X-ray spectrum of a sample according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a usage state diagram according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 X선 형광분석법을 이용한 철 스크랩 선별시스템에 대하여 더욱 상세히 설명하도록 한다. Hereinafter, a steel scrap sorting system using X-ray fluorescence analysis according to the present invention will be described in more detail with reference to the attached drawings.
본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능에 대하여 이 분야의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다.In describing the present invention, if it is judged that the detailed description of related known functions that are obvious to those skilled in the art and may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted.
본 발명은 컨베이어벨트를 따라 이송되는 철 스크랩에 함유된 비철금속을 선별하도록 하는 선별시스템에 관한 것으로, 상기 철 스크랩 시료의 성분을 비파괴적으로 신속하고 정량적으로 측정, 분석할 수 있으며, 관리 기준에 맞춰서 품질을 선별할 수 있는 시스템을 개시한다. The present invention relates to a sorting system for sorting non-ferrous metals contained in iron scrap transported along a conveyor belt, and discloses a system capable of non-destructively, rapidly, and quantitatively measuring and analyzing the components of the iron scrap sample, and sorting the quality in accordance with management standards.
상기와 같은 목적을 위하여 본 발명은 X선 발생부(110)와, 정량분석부(120)와, 재료선별부(130)를 포함한다. For the above purpose, the present invention includes an X-ray generation unit (110), a quantitative analysis unit (120), and a material selection unit (130).
상기 X선 발생부(110)는 상기 컨베이어벨트(1)를 따라 이송되는 철 스크랩(10)의 성분 분석을 위하여 시료를 향하여 X선을 조사하는 것으로, X선 튜브(111)와, 콜리메이터(112)와, 필터(113)와, 제어부(114)를 포함한다. The above X-ray generator (110) irradiates X-rays toward a sample for component analysis of iron scrap (10) transported along the conveyor belt (1), and includes an X-ray tube (111), a collimator (112), a filter (113), and a control unit (114).
상기 X선 튜브(111)는 고전압에 의해 가속된 열전자를 양극과 충돌시켜 X선을 생성하고, 생성된 X선을 상기 컨베이어벨트(1)를 따라 이동하는 철 스크랩에 조사한다. 상기 X선 튜브(111)는 X선을 생성하여 조사해줄 수 있는 공지된 어떠한 X선 튜브로도 구비될 수 있다. The above X-ray tube (111) generates X-rays by colliding thermal electrons accelerated by high voltage with an anode, and irradiates the generated X-rays to iron scrap moving along the conveyor belt (1). The above X-ray tube (111) may be equipped with any known X-ray tube capable of generating and irradiating X-rays.
상기 콜리메이터(112, collimator)는 상기 X선 튜브(111)에서 조사되는 X선이 일정한 면적으로 시료에 조사되도록 하며, X선의 예정된 조사 방향 이외 X선 조사 방향의 선량을 차폐시킨다. The above collimator (112) allows X-rays irradiated from the X-ray tube (111) to irradiate a sample to a certain area, and shields the dose in X-ray irradiation directions other than the planned irradiation direction of the X-rays.
상기 필터(113)는 특정 파장의 X선을 억제시켜 측정 대상, 즉 시료로부터 투과되어 시료의 물질 특성에 의한 X선의 산란현상과 백그라운드를 감소시키며, 기하학적인 잔영을 제거시킨다. 즉, 시료로부터 투과된 X선 중 평행이 아닌 X선은 흡수하고, 평행 X선은 필터링하여, 평행 X선 만을 이용하여 X선 강도의 손실을 최소화시킴과 아울러, 시료의 물질 특성에 의한 산란현성과 백그라운드를 감소시키며, 기하학적인 잔영을 제거시킬 수 있다. 이를 위해, 상기 필터(113)는 금속(납이나 알루미늄 등)으로 이루어진 메쉬(Mesh) 또는 다공성 박막의 형태로 이루어질 수 있다. The above filter (113) suppresses X-rays of a specific wavelength, thereby reducing the scattering phenomenon and background of X-rays due to the material properties of the sample transmitted through the measurement target, i.e., the sample, and removes geometric afterimages. That is, among the X-rays transmitted through the sample, non-parallel X-rays are absorbed, parallel X-rays are filtered, and only parallel X-rays are used to minimize the loss of X-ray intensity, while reducing the scattering phenomenon and background due to the material properties of the sample and removing geometric afterimages. To this end, the filter (113) may be formed in the form of a mesh or porous thin film made of metal (such as lead or aluminum).
상기 제어부(114)는 인가전압 및 전류를 제어하고, 상기 X선 튜브에 전원이 안정적으로 공급되도록 제어한다. The above control unit (114) controls the applied voltage and current and controls power to be stably supplied to the X-ray tube.
다음으로, 상기 정량분석부(120)는 상기 시료와 접촉한 2차 X선을 포집하여 분석하는 것으로, 검출부(121)와 분석부(122)를 포함한다. Next, the quantitative analysis unit (120) captures and analyzes secondary X-rays that come into contact with the sample, and includes a detection unit (121) and an analysis unit (122).
본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 검출부(121)는 시료에서 방출되는 X선을 최대한 많이 검출하기 위해 소정 면적을 갖는 판상형의 음극판(Cathode) 및 상기 음극판의 반대면에 여러개의 동심원 형태의 전극으로 둘러싸인 양극(Anode)을 포함하는 실리콘 드리프트 디텍터(Silicon Drift Detector, SDD)로 이루어질 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the detection unit (121) may be formed of a silicon drift detector (SDD) including a plate-shaped cathode having a predetermined area and an anode surrounded by several concentric electrodes on the opposite surface of the cathode plate to detect as many X-rays as possible emitted from the sample.
상기 실리콘 드리프트 디텍터의 음극판(Cathode)이 시료에서 방출된 2차 X선에 노출되면 검출된 X선의 특성 에너지에 비례하는 전하량을 가진 전자구름으로 바뀌게 된다. 이 전자구름은 동심원 형태의 전극에서 발생되는 전기장에 의해 드리프트(dirft)되어 상기 양극(Anode)로 모이게 되며, 모여진 전하는 다시 전압으로 변환된다. 상기 검출부는 이 전압의 크기를 통해 시료에서 방출된 X선의 에너지의 크기를 측정한다. When the cathode of the above silicon drift detector is exposed to secondary X-rays emitted from the sample, it changes into an electron cloud with a charge proportional to the characteristic energy of the detected X-rays. This electron cloud drifts due to an electric field generated from concentric electrodes and is collected at the anode, and the collected charge is converted into voltage again. The detector measures the energy of the X-rays emitted from the sample through the magnitude of this voltage.
상기 분석부(122)는 상기 검출부(121)에 의한 검출값을 저장된 금속시료의 구성물질 데이터베이스와 비교해서 현재의 시료가 어떤 금속인지 통계적으로 가장 가까운 결과를 제시한다. 예를 들어, 상기 분석부(122)는 상기 검출부(122)에 의해 변환된 전압의 크기를 사전에 저장된 기준값과 비교하여 해당 시료가 불순물에 해당하는지 여부를 판단하여 결과를 출력할 수 있다. The above analysis unit (122) compares the detection value by the above detection unit (121) with the database of the components of the stored metal sample and presents the statistically closest result to which metal the current sample is. For example, the analysis unit (122) can compare the magnitude of the voltage converted by the above detection unit (122) with a previously stored reference value to determine whether the corresponding sample corresponds to an impurity and output the result.
상기 X선 발생부(110)와 정량분석부(120)는 상기 컨베이어벨트의 일측에 마련되는 검출영역(2)에 배치되며, 상기 검출영역(2)에서 검출된 불순물을 선별하는 선별영역(3)이 상기 검출영역의 후방에 마련된다. The above X-ray generation unit (110) and quantitative analysis unit (120) are arranged in a detection area (2) provided on one side of the conveyor belt, and a selection area (3) for selecting impurities detected in the detection area (2) is provided at the rear of the detection area.
상기 재료선별부(130)는 상기 선별영역(3)에 배치되어, 상기 정량분석부(120)를 통해 도출된 시료의 정량적 특성을 토대로 조건에 부합하지 않는 재료를 불순물로 선별한다. The above material selection unit (130) is placed in the selection area (3) and selects materials that do not meet the conditions as impurities based on the quantitative characteristics of the sample derived through the quantitative analysis unit (120).
이를 위해, 상기 재료선별부(130)는 구동모터(131)와, 상기 컨베이어벨트(1)의 상면에 양측 모서리를 따라 배치되는 한 쌍의 선별가이드(132)와, 상기 구동모터를 제어하여 선별가이드를 회동시키는 선별제어부(133)를 포함할 수 있다. To this end, the material sorting unit (130) may include a driving motor (131), a pair of sorting guides (132) arranged along both edges on the upper surface of the conveyor belt (1), and a sorting control unit (133) that controls the driving motor to rotate the sorting guides.
여기에서, 상기 선별가이드(132)는 일측 단부가 상기 구동모터와 연결되어 일측 단부를 회전축으로 하여 타측 단부가 상기 컨베이어벨트의 외측 방향으로 회동 가능하게 마련될 수 있으며, 예를 들어 웜기어와 웜 휠을 매개로 상기 구동모터(131)의 동력을 선별가이드(132)에 전달할 수 있다. Here, the sorting guide (132) may be provided such that one end is connected to the driving motor and the other end can rotate in the outward direction of the conveyor belt with the one end as a rotation axis, and for example, the power of the driving motor (131) can be transmitted to the sorting guide (132) via a worm gear and a worm wheel.
상기 선별제어부(133)는 상기 정량분석부(120)로부터 불순물(20)의 검출신호가 수신되면 상기 구동모터(131)를 제어하여 선별가이드(132)를 회동시킴으로써 선별영역(3)에 도달한 불순물(20)이 컨베이어벨트(1) 외측에 별도로 마련되는 선별수거함(4)으로 선별분리되도록 제어한다. When the above-mentioned selection control unit (133) receives a detection signal of impurities (20) from the above-mentioned quantitative analysis unit (120), it controls the driving motor (131) to rotate the selection guide (132) so that the impurities (20) that have reached the selection area (3) are separated and sorted into a selection collection box (4) provided separately on the outside of the conveyor belt (1).
또한, 본 발명은 시료가 불순물인지 판단할 수 있는 조건을 설정할 수 있으며, 설정된 조건이나 현재 작동상태 등이 디스플레이되는 사용자 인터페이스(140)와, 상기 사용자 인터페이스에 설정된 조건에 따라 상기 X선 발생부(110), 정량분석부(120), 재료선별부(130)를 제어하는 메인 제어부(150)와, 전체 시스템의 전원 공급을 위한 전원부(160)를 포함할 수 있다. In addition, the present invention can set conditions for determining whether a sample is an impurity, and can include a user interface (140) that displays set conditions or current operating status, a main control unit (150) that controls the X-ray generation unit (110), quantitative analysis unit (120), and material sorting unit (130) according to the conditions set in the user interface, and a power supply unit (160) for supplying power to the entire system.
상기와 같이 이루어지는 본 발명은 X선의 스펙트럼 강도를 이용하여 철 스크랩(또는 기타 금속 시료)의 성분을 비파괴적으로 신속하고 정량적으로 측정할 수 있으며, 측정 결과에 따라 공정상 불필요한 불순물이라고 판단되는 경우 선별분리함으로써 생산품의 구성요소가 원하는 기준에 들어오도록 품질관리를 수행할 수 있는 현저한 효과가 있다. The present invention, which is accomplished as described above, can non-destructively, quickly, and quantitatively measure the components of scrap iron (or other metal samples) using the spectral intensity of X-rays, and, if it is determined to be an unnecessary impurity in the process based on the measurement results, it can perform quality control so that the components of the product meet the desired standards by selectively separating them, thereby having a remarkable effect.
이상, 본 발명은 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 등록청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.Above, the present invention has been described with reference to one embodiment, but this is merely exemplary, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent embodiments are possible from this. Therefore, the true scope of protection of the present invention should be determined only by the appended claims.
1 : 컨베이어벨트
2 : 검출영역 3 : 선별영역
4 : 선별수거함
10 : 철 스크랩(시료) 20 : 불순물
110 : X선 발생부
111 : X선 튜브
112 : 콜리메이터(Collimator)
113 : 필터
114 : 제어부
120 : 정량분석부
121 : 검출부
122 : 분석부
130 : 재료선별부
131 : 구동모터
132 : 선별가이드
133 : 선별제어부
140 : 사용자 인터페이스
150 : 메인 컨트롤러
160 : 전원부1: Conveyor belt
2: Detection area 3: Selection area
4: Sorting bin
10: Iron scrap (sample) 20: Impurities
110 : X-ray generator
111 : X-ray tube
112 : Collimator
113 : Filter
114 : Control Unit
120: Quantitative Analysis Department
121 : Detection Unit
122 : Analysis Department
130 : Material selection department
131 : Drive motor
132 : Selection Guide
133: Selection Control Unit
140 : User Interface
150 : Main Controller
160 : Power supply
Claims (4)
상기 컨베이어벨트를 따라 이송되는 철 스크랩의 성분 분석을 위하여 시료에 X선을 조사하는 X선 발생부(110)와;
상기 시료와 접촉한 2차 X선을 포집하여 분석하는 정량분석부(120)와;
상기 정량분석부를 통해 도출된 시료의 정량적 특성을 토대로 조건에 부합하지 않는 재료를 불순물로 선별하는 재료선별부(130);를 포함하되,
상기 X선 발생부(110)는 X선을 조사하는 X선 튜브(111)와, 상기 X선 튜브에서 조사되는 X선을 일정한 면적으로 시료에 조사하는 콜리메이터(Collimator)(112)와, 특정 파장의 X선을 억제시켜 산란현상과 백그라운드를 감소시키는 필터(113)와, 인가전압 및 전류를 제어하고 상기 X선 튜브에 전원을 안정적으로 공급하는 제어부(114)를 포함하고,
상기 정량분석부(120)는 소정 면적을 갖는 판상형의 음극판(Cathode) 및 상기 음극판의 반대면에 여러개의 동심원 형태의 전극으로 둘러싸인 양극(Anode)을 포함하는 실리콘 드리프트 디텍터(Silicon Drift Detector, SDD)로 이루어지며, 상기 음극판(Cathode)이 시료에서 방출된 2차 X-선에 노출되었을 때 발생되는 전기장에 의해 상기 양극으로 모여 변환되는 전압을 검출하는 검출부(121) 및 상기 검출부에 의해 변환된 전압의 크기를 사전에 저장된 기준값과 비교하여 해당 시료가 불순물에 해당하는지 여부를 판단하는 분석부(122)를 포함하며,
상기 재료 선별부(130)는 구동모터(131)와, 상기 컨베이어벨트 상면의 양측 모서리에 컨베이어벨트의 설치방향을 따라 배치되되 일측 단부가 상기 구동모터와 연결되어 일측 단부를 회전축으로 하여 타측 단부가 상기 컨베이어벨트의 외측 방향으로 회동되면서 컨베이어벨트를 따라 이송되는 불순물을 상기 컨베이어벨트의 외측에 별도로 마련되는 선별수거함(4)으로 안내하는 한 쌍의 선별가이드(132)와, 상기 정량분석부로부터 불순물의 검출신호가 수신되면 상기 구동모터를 제어하여 선별가이드를 회동시키는 선별제어부(133)를 포함하고,
상기 X선 발생부(110)와 정량분석부(120)는 상기 컨베이어벨트의 일측에 마련되는 검출영역(2)에 배치되며,
상기 검출영역의 후방에는 상기 검출영역(2)에서 검출된 불순물을 선별하는 선별영역(3)이 마련되어, 상기 재료선별부(130)는 상기 선별영역(3)에 배치되는 것을 특징으로 하는 X선 형광분석법을 이용한 철 스크랩 선별시스템.
In a sorting system for sorting non-ferrous metals contained in iron scrap transported along a conveyor belt,
An X-ray generator (110) that irradiates X-rays onto a sample to analyze the components of iron scrap transported along the conveyor belt;
A quantitative analysis unit (120) that captures and analyzes secondary X-rays that come into contact with the sample;
A material selection unit (130) that selects materials that do not meet the conditions as impurities based on the quantitative characteristics of the sample derived through the above quantitative analysis unit;
The above X-ray generator (110) includes an X-ray tube (111) that irradiates X-rays, a collimator (112) that irradiates X-rays irradiated from the X-ray tube to a sample with a certain area, a filter (113) that suppresses X-rays of a specific wavelength to reduce scattering and background, and a control unit (114) that controls the applied voltage and current and stably supplies power to the X-ray tube.
The above quantitative analysis unit (120) is composed of a silicon drift detector (SDD) including a plate-shaped cathode having a predetermined area and an anode surrounded by several concentric electrodes on the opposite side of the cathode, and includes a detection unit (121) that detects a voltage converted by being gathered to the anode by an electric field generated when the cathode is exposed to secondary X-rays emitted from a sample, and an analysis unit (122) that compares the magnitude of the voltage converted by the detection unit with a previously stored reference value to determine whether the sample corresponds to an impurity.
The above material sorting unit (130) includes a driving motor (131), a pair of sorting guides (132) arranged along the installation direction of the conveyor belt at both ends of the upper surface of the conveyor belt, with one end connected to the driving motor and the other end rotating in the outer direction of the conveyor belt with the one end as a rotation axis to guide impurities transported along the conveyor belt to a sorting collection bin (4) separately provided on the outer side of the conveyor belt, and a sorting control unit (133) that controls the driving motor to rotate the sorting guide when an impurity detection signal is received from the quantitative analysis unit.
The above X-ray generation unit (110) and quantitative analysis unit (120) are placed in a detection area (2) provided on one side of the conveyor belt.
A steel scrap sorting system using X-ray fluorescence analysis, characterized in that a sorting area (3) for sorting impurities detected in the detection area (2) is provided behind the detection area, and the material sorting unit (130) is positioned in the sorting area (3).
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