201382. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés szilárd halmazállapotú anyagok mintavételezésére és mintaelőkészítésére
I HU 201382 B 2 A találmány tárgya eljárás és berendezés szilárd halmazállapotú anyagokból, különösen heterogén összetételű anyagokból, tipikusan bányászati nyers- és másodanyagokból álló úgynevezett reprezentatív, vagy jellemző minták vételére és előkészítésére, elsősorban bányászati nyersanyagok minőségének megállapításához. Heterogén összetételű anyagokból jellemző minták vételére számos eljárás és az eljárások foganatosítására szolgáló számos berendezés vált ismertté, és került az esetek egy részében szabványosításra is. Ilyen szabványosított eljárást ismertet pl. a bauxit vegyvizsgálatáról szóló magyar szabvány MSz-3295/3-88 számú, a minta előkészítésre vonatkozó része is. Ugyancsak mintavételi eljárást ismertet a G. J. S. GOVETT szerző „Rock Geochemistry in Mineral Exploration” cím alatt a 23-27. oldalon (Elsevier Scientific Publishing Company) Amsterdam-Oxford-New York 1983. ISBN (0-444-42021-5), valamint G. J. S. GOVETT szerző ..Analitical Methods in Geochemical Prospecting" cím alatt a 48-49. oldalon (Elsevier Scientific Publishing Company) Amsterdam-Oxford-New York. 1981. Isbn (0—144-4 1930—6) megjelent publikációja. Bányászati nyersanyagok, különösen szenek, ércek és bauxitok esetén az ismert eljárások közös jellemzője, hogy a későbbi vegyészeti és/vagy nukleáris analitikai vizsgálatokra kerülő jellemző mintánál lényegesen. esetenként több mint tízszer nagyobb anyagmennyiségű mintát megőrölnek, homogenizálnak, ezután több. pl. két részre osztanak, majd az egyik résszel a folyamatot megismétlik, és ezt mindaddig folytatják, míg a kívánt mintaméretet (tömeg, térfogat, stb.) el nem érik. A mintaelőkészítő berendezések ennek megfelelően alapvetően aprított, daraboló, porító. elegyítő és adagoló. illetve mérlegelő berendezésekből állnak. Az ismert eljárások és berendezések közös hátránya, hogy a szükséges minta tömegénél többszörös tömegű anyag előkészítése szükséges annak érdekében, hogy a szükséges minta elegendően jellemzővé váljék. A jellemző minta és a szükséges kiinduló anyag mennyisége közötti arány annál kedvezőtlenebb, minél inkább közelíti, illetve meghaladja a darabos anyag átlagos darabnagysága a szükséges minta nagyságát. Ennek következtében a mintaelőkészítés művelete idő-, energia- és költségigényes, továbbá különösen kemény anyagok, pl. kőzetek esetében, a különböző őrlők, malmok stb. élettartama kicsi, meghibásodási valószínűsége pedig magas. A találmánnyal célunk a fenti hiányosságok kiküszöbölése. olyan eljárás létrehozása, melynek során a szükséges mintatömeghez képest többszörös tömegű anyagból jellemző minta kapható anélkül is. hogy a teljes anyagmennyiséget fel kellene dolgozni. A* találmányhoz az a felismerés vezetett, hogy a jellemzőnek elfogadott anyagmennyiségből, annak ismételt őrlése és osztása nélkül is. az anyagössztételre és tulajdonságukra jellemző mintát kapunk, ha a jellemzőnek elfogadott anyagmennyiségből több helyen differenciális anyag mintákat veszünk, és azokat összekeverjük, amikor is a differenciális mintavétel során a jellemzőnek elfogadott anyagmennyiséget tömörítjük. majd abból fúrással anyagmintát veszünk. 1 A találmány értelmében szilárd halmazállapotú anyagok mintavételezését és mintaelőkészítését olyan eljárással végezzük, amelynek során az anyagból önmagában ismert módon az anyagösszetételre és az anyagok tulajdonságaira jellemző mennyiséget választunk külön, majd a különválasztott anyagmennyiséget tömörítjük, a tömörített anyagmennyiséget megfúrjuk, és a fúrás során nyert anyagból reprezentatív anyagmintát állítunk össze. Jelen találmány keretei között a „reprezentatív anyagminta” megnevezés olyan anyagmintákra vonatkozik, amelyek átlag tulajdonságai a mintavételezett anyaghalmaz átlag tulajdonságaival adott szórással megegyeznek. Hogy a fúró mozgása közben a jellemző anyagmennyiségben lévő kemény darabokat ne nyomja el oldalirányba, és biztonsággal átfúrja azokat, előnyös a jellemző anyagmennyiséget formába sajtolva tömöríteni, és a tömörítettség fúrás közbeni fennmaradásának biztosítása céljából előnyös a jellemző anyagmenynyiséget fúrás közben is nyomás alatt tartani. Ez esetben a jellemző anyagmennyiség geometriája azonos marad, és a fúrással történő mintavételezés mindig azonos, jól definiált feltételek mellett történik. A differenciális anyagmintákból álló reprezentatív anyagminták korrelációs együtthatója növelhető, ha a differenciális anyagminták számát és/vagy a fúrási hosszakat növeljük. Amennyiben bármelyik fúrási paraméter függvényében a differenciális anyagmintákat szelektáljuk, a fúrási paraméter szerinti anyagminőség felbontóképessége növekszik, aminek következtében pontosabb meghatározás érhető el. Fúrási paraméternek előnyösen konstans fúrási nyomás vagy fordulatszám esetén a fúrási sebesség/út diagramját, konstans előtolás esetén az út és a nyomás diagramját, esetleg a nyomaték/elmozdulás diagramját választhatjuk. Az ismertetett eljárás foganatosítására olyan berendezést használunk, amelynek jellemző anyagmennyiségét elkülönítő mintavevője és ehhez kapcsolt mintaadagolója, célszerűen mérlege van. A mintaadagoló a jellemző anyagmennyiséget befogadó anyagrögzítővel ellátott préshez van kapcsolva, amikor is az anyagrözítőhöz anyagkimenetével anyaggyűjtőhöz kapcsolt fúróberendezés, célszerűen vezérelt fúróberendezés csatlakozik. A vezérelt fúróberendezés vezérlő bemenete és fúrási paraméter- kimenete vezérlőhöz, célszerűen számítógépes, intelligens vezérlő és értékelő egységhez van kötve. Az anyaggyűjtő mintaanyag - kimenetére előnyösen pneumatikus szállítón át mintaösszeállító van kapcsolva. A mintaösszeállító vezérlő be- és kimenetei a vezérlőhöz vannak kötve. A berendezés automatikus működtetése szempontjából előnyös, ha az anyagrögzítő présforma, vagyis olyan minta, amely a jellemző anyagmennyiségnek meghatározott alakot ad. A differenciális anyagminták heterogén összetétele miatt előnyös pneumatikus rendszerű anyaggyűjtőt alkalmazni. A találmány szerinti eljárás és berendezés a felsoroltakon túl. azzal a nem várt előnnyel is jár. hogy lehetővé válik a fúrási paraméterek szerinti, a minta rendeltetése szempontjából kedvező, differenciált minta összeállítása, mimellett a differenciálás mértéke 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
