Зі швидким розвитком фотоелектричної промисловості та сектору напівпровідників зростає попит на кремнієві матеріали високої чистоти. Технологія сортування кольорів із високоточними й високоефективними можливостями розділення тихо стає важливою ланкою в покращенні якості кремнієвих матеріалів. Під час видобутку та переробки кремнезему (кварцового піску, кремнієвої руди, гальки, кварцових родовищ пегматитового типу тощо) вдосконалення технології сортування безпосередньо впливає на чистоту та економічну цінність продуктів. Традиційні методи ручного сортування та механічного просіювання не тільки неефективні, але й не відповідають суворим вимогам таких галузей промисловості, як фотоелектрична та електронна промисловість, щодо кремнезему високої чистоти.
Кварцовий пісок має унікальні фізико-хімічні властивості, що робить його придатним для виробництва скла, вогнетривів, виплавки феросиліцію, металургійних флюсів, кераміки, шліфувальних матеріалів. У будівельній промисловості його висока стійкість до кислот і корозії середовищ використовується для виробництва кислотостійкого бетону та розчину. Як основна сировина для виробництва кремнію, кварцовий пісок відіграє вирішальну роль у виробництві матеріалів на основі кремнію.
В даний час очищення кварцового піску в основному досягається методами магнітної сепарації і флотації. Однак після цих процесів залишаються численні домішки, і, окрім ручного сортування, немає ефективного методу їх видалення. На основі різниці кольорів між чистим кварцовим піском і домішками для розділення можна використовувати фотоелектричні машини для сортування кольорів. Ці машини відрізняються простими методами виявлення, високою швидкістю сортування, високою системною інтеграцією та низькою ціною.
Технологія оптоелектронного вибору кольору стосується використання спеціальних розпізнаючих лінз для захоплення сигналів елемента зображення поверхні матеріалів, збору сигналів пропускання матеріалу або вимірювання вологості матеріалу та іншої інформації про компоненти за допомогою інфрачервоного, ультрафіолетового та інших методів. Він обробляється процесором для досягнення фотоелектричного перетворення сигналу та порівнюється зі стандартними сигналами для аналізу якості матеріалів. Потім для видалення неякісних матеріалів використовуються приводи. Це високотехнологічна комплексна технологія, яка об’єднує світло, електрику, газ і машини.
Вартість ручного сортування зростає, а різниця у вартості між кварцовим піском високої чистоти та кварцовим піском низької чистоти дуже велика. З економічної чи екологічної точки зору застосування фотоелектричних сортувальних машин є надзвичайно вигідним і ефективним. Тому вивчення технології вибору кольору кварцового піску має величезне значення.
Кольоровий сортувальник в основному складається з системи подачі, системи оптичного виявлення, системи обробки сигналів і системи виконання поділу. Його принцип роботи — це високотехнологічне обладнання, яке використовує технологію оптичного виявлення для автоматичного сортування частинок різного кольору в гранульованих матеріалах на основі відмінностей у їхніх оптичних характеристиках.
① Матеріал надходить у машину з верхнього бункера, і через вібрацію вібраційного живильника вибраний матеріал падає в жолоб.
② Матеріал проходить через вібратор у верхньому кінці жолоба та прискорюється вниз по жолобу в сортувальну коробку.
③ Після входу в коробку сортування він проходить між датчиком обробки зображень CCD і фоновим пристроєм. Під дією джерела світла ПЗС отримує синтезований світловий сигнал від обраного матеріалу, змушуючи систему генерувати вихідний сигнал, який посилюється та обробляється перед передачею в систему обробки FPGA+ARM. Потім система керування надсилає інструкції для запуску електромагнітного клапана розпилювача, і клапан розпилення видуває частинки різних кольорів у дефектний резервуар розвантажувального бункера та витікає.
④ Відібрані матеріали продовжують потрапляти в резервуар для готової продукції приймального бункера і витікають, досягаючи таким чином мети відбору.
Технічні бар’єри в промисловості кольорових сортувальників відносно високі, головним чином відображені в попиті на мультидисциплінарні технології, такі як оптико-електронні зображення, високошвидкісні сенсорні технології, обробка зображень і комп’ютерні алгоритми. Це означає, що компанії повинні постійно інвестувати ресурси в дослідження та розробки, щоб отримати конкурентоспроможність на ринку.
У майбутньому машини для сортування кольорів стануть більш інтелектуальними та автоматизованими, маючи можливість автоматично вивчати та точно визначати характеристики матеріалу. Щоб задовольнити дедалі різноманітніші потреби клієнтів, виробники випустили індивідуальні продукти та надали індивідуальні рішення. Водночас екологічна та екологічно чиста розробка кольорових сортувальних машин також є важливим напрямком для галузі.