色选机在海绵钛行业的应用及发展

色选机在海绵钛行业的应用及发展

摘要：围绕“中国制造2025”战略，国家新材料产业发展会在钛及钛材应用领域不断扩展，海绵钛

产能的持续增长势不可挡，随着产量的不断增加，后续加工企业对高端产品原料的要求也将会逐渐提升，海

绵钛企业不仅要在还原蒸馏生产阶段控制好产品质量，更要加大产品的挑选力度，确保高品质产品供给客户。在海绵钛挑选作业中采用高精度自动分选设备代替传统的人工分拣也将成为优化改进的必然趋势，由此达到

降低人为因素导致的质量风险、增加工作效率、降低挑选成本的目的。

关键词：色选机海绵钛

1 前言

从2014年开始，国内个别海绵钛企业已开始尝试采用在茶叶、种子等领域

运用较广泛的色选机对海绵钛产品进行分选，由于海绵钛产品色差较小、粒度范

围广等原因，当时的色选机精度无法满足分选要求，整体使用效果并不乐观。随

着科技的不断进步，色选机的技术日趋成熟，自动化程度越来越高，色选机设备

的价格也逐年降低，随着近两年国内海绵钛行业的回暖，多数企业在色选机的运

用上从观望转变为实践，海绵钛产品全自动分选值得期待。

2 色选机的基本介绍

色选机是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一色

颗粒自动分拣出来的设备。目前色选机被用于散体物料或包装工业品、食品品质

检测和分级等领域[1]。

2.1 目前行业内色选机的组成

2.1.1 高分辨率彩色CCD图像传感器

光学探测系统是色选机工作的核心，主要功能是通过采集光信号与识别物料，根据光信号将成品和次品分开，物料通过检测区时通过光信号识别将信号反馈给

处理系统分辨成品和次品。目前海绵钛色选机采用2048像全素彩色CCD相机，

可识别出轻微的色差和较小的色差。

2.1.2 信号处理系统

如上所述，信号处理系统主要是通过图像传感器反馈的图像分辨出成品与次品。在物料经过检测区域时由图像传感器将图像转变为信号传达到信号处理系统，再由信号处理系统通过物料的光学特性将有缺陷的次品与成品识别出来并传达给

分离系统，由分离系统将成品与次品分开，是物料检测的重要组成部分。

2.1.3 分离系统

现阶段主要应用的是气动喷嘴，气动喷嘴有着速度快、准确性高、使用寿命

长的特点。

2.1.4 操作系统

主要是电气系统和软件控制系统组成，软件控制系统主要可对所选物料建立

数据库以便于更好地识别出次品。也可对色选的精度、色选速度进行调节。随着

科技不断发展，相信色选机的操作系统可以配备更多功能。

2.1.5 履带式传送系统

履带式结构输送物料，均匀的送料速度配合图像传感器不仅能大大增加色选

精度，又能增加色选机的工作区间，提高产能。

2.2色选机在海绵钛中的工作原理：

被选物从顶部的料斗进入机器，通过振动器装置的振动，被选物料沿通道下滑，到达传送带，以固定的速度和方向进入分选室内的观察区，并从传感器和背

景板间穿过。在光源的作用下，根据光的强弱以及颜色的变化，使系统产生输出

信号驱动电磁阀工作吹出异色颗粒至接料斗的废腔内，而好的被选物料继续下落

至接料斗成品腔内，从而达到甄别目的。

3 海绵钛的基本描述

国标GB/T2524-2019中对海绵钛的外观质量描述：产品应为浅灰色或银灰色

海绵状，表面清洁，目视无可见夹杂物，可允许有部分有缺陷的海绵钛块。

有缺陷的海绵钛块是指：具有明显的暗黄色或者亮黄色的氧化海绵钛块；带有暗黄色或亮黄色痕迹的氧化和富氮的海绵钛块；带有明显氯化物残余的海绵钛块；带有残渣的海绵钛块；高铁及其伴生元素的海绵钛块；带有吸潮痕迹的表面呈暗灰色的海绵钛等[2]。

3.1常见的外观不合格的海绵钛及杂物

铁高：颜色发亮、绿色边皮。主要为超温结晶或与铁反应形成钛铁合金或在还原蒸馏过程的反应器罐壁未除锈完全或使用新反应器。

氯高：钛块泛白色、发黄、发蓝、发黑。主要由于蒸馏不完全导致含氯化物高或是海绵钛放置时间过长，氯化物变质。

氮高：钛块发灰、发黄。主要由于还原蒸馏过程进入空气，或是原料氮高。

氧高：亮黄色。主要为还原蒸馏过程进入空气或是剪切破碎过程中海绵钛温度过高氧化。

被污染品：局部粘上油漆、铁锈、线头等、线头、头发、扫帚须、皮带上的胶皮等。

其它如明亮块，单面或多面发亮的钛块，薄皮状的海绵钛等。

4 为什么要对海绵钛进行挑选

海绵钛是钛及钛合金产品的重要原料，质量必须满足国家标准的要求。国标对海绵钛的粒度、元素含量、布氏硬度和外观质量有着明确的规定。但海绵钛内在的质量在还蒸生产工序已经基本确定，海绵钛的破碎筛分主要是将海绵钛块破碎成粒度符合要求的海绵钛产品，在破碎过程中，通过破碎机齿盘与海绵钛块之间剪切从而达到破碎效果，但在生产过程中连续作业导致齿盘发热，在与钛块的接触过程中部分钛块受热氧化导致表面颜色发生变化，有表面发黄和发蓝现象，属于外观不合格产品，而外观质量的控制主要集中在海绵钛挑选这道工序。通过购买市场上主要几个海绵钛生产厂家的产品对比，发现里面有大量非钛物和变色

的变质钛。所以海绵钛如果不经过仔细的分拣，势必会给钛及钛合金的产品质量

造成不利影响[3-4]。

4.1目前海绵钛挑选过程中存在的问题

目前国内海绵钛的挑选主要存在两种形式，一种是平台挑选，是将破碎后的

海绵钛散落在平台上，由人工进行挑选。另一种是皮带挑选，是分拣工在运行的

皮带上挑选。两种形式都需要大量的人力，随着全球高新技术产业的发展，对海

绵钛的需求量急剧上升，传统的人工分拣若想跟得上产量的增加，必须增加人员，但人工分拣海绵钛也有一些缺点，如人工分拣除去杂质等，挑选难度较大。大批

量的生产增加员工的劳动强度，而且人工挑选对环境的要求较高，尤其是光源对

挑选质量的影响，长时间工作还会导致员工发生眼花、视力下降等职业病。

5 目前的应用与发展

色选机的色选精度、生产效率、色选带出比是海绵钛挑选中的核心，色选精

度高则海绵钛的外观质量有保证，间接地影响着化学元素的检测。色选效率高工

作效率快，单位时间的产量就会增加。色选带出比的降低则会减少废钛的产生，

成品多则售价高。因此色选机的应用需要考虑到效率和质量的结合。

伴随着色选机行业技术的不断发展，现已有多家海绵钛生产企业采用了色选

机对海绵钛进行分拣。以下是海绵钛生产企业中海绵钛色选机使用的基本情况：