RU2623692C2 - System and method for detecting diamonds in kimberlite and method for pre-beneficiating diamonds with their use - Google Patents
System and method for detecting diamonds in kimberlite and method for pre-beneficiating diamonds with their use Download PDFInfo
- Publication number
- RU2623692C2 RU2623692C2 RU2015144206A RU2015144206A RU2623692C2 RU 2623692 C2 RU2623692 C2 RU 2623692C2 RU 2015144206 A RU2015144206 A RU 2015144206A RU 2015144206 A RU2015144206 A RU 2015144206A RU 2623692 C2 RU2623692 C2 RU 2623692C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- kimberlite
- fragment
- diamonds
- diamond
- scan data
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION
Изобретение относится к технологии обнаружения алмазов в кимберлитовой породе, в частности к системе и способу для обнаружения алмазов в кимберлите с помощью двухэнергетической интроскопии на основе ускорителя электронов, а также к способу предварительного обогащения алмазов с применением такой системы и способа.The invention relates to a technology for detecting diamonds in kimberlite rock, in particular to a system and method for detecting diamonds in kimberlite using dual energy introscopy based on an electron accelerator, as well as to a method for preliminary enrichment of diamonds using such a system and method.
Уровень техникиState of the art
Применяемый в настоящее время процесс обогащения алмазосодержащего кимберлита предусматривает проведение дезинтеграции в дробилках и валковых прессах с последующим самоизмельчением руды в мельницах мокрого самоизмельчения до размера 0,2 мм и меньше, что влечет за собой высокую вероятность дробления крупных алмазов, имеющих большую ювелирную ценность. Обогащение руды производится рентгенолюминесцентным, гравитационным и флотационным методами.The process of enrichment of diamond-containing kimberlite currently used provides for disintegration in crushers and roller presses with subsequent self-grinding of ore in wet self-grinding mills to a size of 0.2 mm or less, which entails a high probability of crushing of large diamonds with great jewelry value. Ore dressing is carried out by X-ray, gravity and flotation methods.
Кроме того, имеется потребность в том, чтобы выявлять фрагменты кимберлита, содержащие алмазы, на самом раннем этапе добычи. Такая технология позволила бы отбрасывать пустую кимберлитовую породу на начальной стадии и направлять на дальнейшую переработку на обогатительных фабриках только те фрагменты породы, в которых выявлено наличие алмазов.In addition, there is a need to detect kimberlite fragments containing diamonds at an early stage of production. Such a technology would allow discarding empty kimberlite rock at the initial stage and sending only those fragments of the rock in which the presence of diamonds were detected for processing at the processing plants.
Для решения указанной задачи был предложен способ обнаружения алмазов во фрагменте материала, описанный в патенте RU 2334974, в соответствии с которым фрагмент материала облучают фотонами заданной энергии, обеспечивающей возбуждение гигантского дипольного резонанса (ГДР) для получения ядерной реакции фотонов с углеродом, и на основании взаимодействия вещества фрагмента с падающими фотонами осуществляют идентификацию фрагмента как потенциального алмаза или фрагмента породы, в котором возможно наличие алмазов.To solve this problem, a method was proposed for detecting diamonds in a fragment of a material described in patent RU 2334974, in accordance with which a fragment of a material is irradiated with photons of a given energy, providing excitation of a giant dipole resonance (GDR) to obtain a nuclear reaction of photons with carbon, and based on the interaction substances of the incident photon fragment identify the fragment as a potential diamond or rock fragment in which diamonds are possible.
Существенным недостатком данного способа является малая скорость обработки материала, поскольку фрагменты кимберлита подаются в средство идентификации не менее чем через 20 минут после их облучения, что обусловлено временем полураспада изотопа 11С.A significant disadvantage of this method is the low processing speed of the material, since kimberlite fragments are supplied to the identification means no less than 20 minutes after their irradiation, which is due to the half-life of the isotope 11 C.
Известен также способ обнаружения алмазов, основанный на регистрации характеристического гамма-излучения, возникающего при неупругом рассеянии нейтронов на ядрах исследуемого вещества, и описанный в патенте RU 2521723.There is also a known method for detecting diamonds based on the detection of characteristic gamma radiation arising from inelastic scattering of neutrons by the nuclei of a test substance, and is described in patent RU 2521723.
Указанный способ позволяет с высокой достоверностью обнаруживать малые массы алмазов в кусках кимберлита с линейными размерами до 10 см, полученных в результате предварительного дробления более крупных кусков кимберлита на специальной дробильной установке. Недостатком данного способа также является относительно высокая длительность обнаружения алмаза во фрагменте кимберлита, которая составляет порядка 15 минут.The specified method allows with high reliability to detect small masses of diamonds in pieces of kimberlite with linear dimensions up to 10 cm, obtained as a result of preliminary crushing of larger pieces of kimberlite in a special crushing plant. The disadvantage of this method is the relatively high duration of detection of diamond in the kimberlite fragment, which is about 15 minutes.
Наконец, известна технология обнаружения алмазов в кимберлите, разрабатываемая Институтом интегральных схем общества Фраунгофера (описанная, например, в источнике информации, размещенном (на 19 августа 2015 г.) по адресу http://www.ndt.net/article/wcndt2012/papers/397_wcndtfinal00397.pdf). В основе данной технологии лежит метод декомпозиции материала-основы, представляющий собой технологию формирования рентгеновских изображений с использованием дуальной энергии. Значения энергии рентгеновского излучения, генерируемого в рентгеновских трубках, применяемые согласно этому методу, лежат в диапазоне 70-160 кэВ. Указанная технология применяется в двух вариантах: двухмерном и трехмерном. При использовании двух источников рентгеновского излучения или детектора рентгеновского излучения дуальной энергии может применяться двухмерный вариант в системах с ленточным конвейером на предприятиях по добыче алмазов. Этот метод позволяет обнаруживать как раскрытые, так и скрытые алмазы. Трехмерный вариант может применяться для выявления больших включений алмазов с целью принятия решения о дальнейшей обработке руды.Finally, the technology for detecting diamonds in kimberlite is being developed by the Fraunhofer Institute for Integrated Circuits (described, for example, in a source of information posted (on August 19, 2015) at http://www.ndt.net/article/wcndt2012/papers /397_wcndtfinal00397.pdf). This technology is based on the decomposition of the base material, which is a technology for the formation of x-ray images using dual energy. The energy values of the x-ray radiation generated in the x-ray tubes used according to this method lie in the range of 70-160 keV. The specified technology is applied in two options: two-dimensional and three-dimensional. When using two sources of x-ray radiation or a dual-energy x-ray detector, a two-dimensional version can be used in systems with a conveyor belt at diamond mining enterprises. This method allows you to detect both open and hidden diamonds. The three-dimensional version can be used to identify large inclusions of diamonds in order to decide on further processing of ore.
Несмотря на то что указанный метод достаточно эффективен для выявления алмазов, в том числе малых фракций (крупностью ≥1 мм), относительно низкая проникающая способность рентгеновского излучения в диапазоне 70-160 кэВ не позволяет применять его для обнаружения алмазов крупных фракций (≥6 мм) в куске породы размером более 40 мм. Это влечет за собой необходимость дополнительного дробления и дезинтеграции добываемой породы, в ходе которого могут быть разрушены крупные алмазы, имеющие наибольшую ювелирную ценность.Despite the fact that this method is sufficiently effective for detecting diamonds, including small fractions (particle size ≥1 mm), the relatively low penetrating ability of x-rays in the range of 70-160 keV does not allow it to be used for the detection of large fraction diamonds (≥6 mm) in a piece of rock larger than 40 mm. This entails the need for additional crushing and disintegration of the produced rock, during which large diamonds with the highest jewelry value can be destroyed.
Таким образом, существует потребность в дальнейшем усовершенствовании технологии обнаружения алмазов, в том числе крупных (5-10 мм), на ранней стадии добычи руды, позволяющей повысить скорость выявления алмазов, снизить потери алмазов крупных фракций, возникающие в ходе дробления, уменьшить затраты и повысить качество выпускаемой продукции.Thus, there is a need for further improvement of the technology for detecting diamonds, including large ones (5-10 mm), at an early stage of ore mining, which allows to increase the detection rate of diamonds, reduce the loss of large fractions that occur during crushing, reduce costs and increase quality of products.
Из уровня техники известны способы интроскопического сканирования объектов, применяемые, в частности, для целей таможенного контроля, в основе которых лежит принцип облучения досматриваемых объектов тормозным излучением, генерируемым линейным ускорителем электронов.The prior art methods of introscopic scanning of objects, used, in particular, for customs control, which are based on the principle of irradiation of inspected objects with bremsstrahlung generated by a linear electron accelerator.
В частности, авторами настоящей заявки разработан способ интроскопического сканирования с применением тормозного излучения с дуальной энергией, в основе которого лежит поимпульсное переключение величины энергии ускоренного пучка электронов. Такой способ был впервые описан в источнике: Ogorodnikov, S.; Petrunin, V. (2002). "Processing of interlaced images in 4-10 MeV dual energy customs system for material recognition". Physical Review Special Topics - Accelerators and Beams 5 (104701) и получил свое дальнейшее развитие в других технических решениях, например в решении, раскрытом в патенте RU 149560.In particular, the authors of this application have developed a method of introscopic scanning using bremsstrahlung with dual energy, which is based on pulse-by-pulse switching of the energy of an accelerated electron beam. This method was first described in the source: Ogorodnikov, S .; Petrunin, V. (2002). "Processing of interlaced images in 4-10 MeV dual energy customs system for material recognition." Physical Review Special Topics - Accelerators and Beams 5 (104701) and was further developed in other technical solutions, for example, in the solution disclosed in patent RU 149560.
Предложенные авторами способ и система интроскопического сканирования обеспечивают возможность генерации и качественного детектирования двух импульсов тормозного излучения, следующих друг за другом на минимальном временном интервале, и позволяют с высокой точностью разделять и визуализировать на радиоскопических изображениях группы материалов по их атомному номеру, а также идентифицировать материалы внутри таких групп, сохраняя при этом высокую скорость сканирования досматриваемых объектов.The introscopic scanning method and system proposed by the authors provides the possibility of generating and high-quality detection of two bremsstrahlung pulses following each other at a minimum time interval, and allow high-precision separation and visualization of groups of materials on radioscopic images by their atomic number, as well as identification of materials inside such groups, while maintaining a high scanning speed of searched objects.
Принимая во внимание достоинства указанного способа и его успешное применение в системах таможенного контроля, авторами настоящего изобретения разработаны способ и система обнаружения алмазов в кимберлите, на основе двухэнергетической интроскопии с применением ускорителя электронов, а также способ предварительного обогащения алмазов с применением такой системы и такого способа.Taking into account the advantages of this method and its successful application in customs control systems, the authors of the present invention have developed a method and system for detecting diamonds in kimberlite, based on dual energy introscopy using an electron accelerator, as well as a method for preliminary diamond enrichment using such a system and such a method.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить систему и способ обнаружения алмазов в кимберлите, позволяющие выявлять фрагменты кимберлита, содержащие алмазы крупных фракций в относительно крупных кусках породы на самом раннем этапе добычи и с гораздо большей скоростью по сравнению с известными решениями. Кроме того, задача изобретения состоит в том, чтобы предложить способ предварительного обогащения алмазов с применением упомянутых системы и способа обнаружения алмазов.The objective of the present invention is to provide a system and method for detecting diamonds in kimberlite, allowing to identify fragments of kimberlite containing large fractions of diamonds in relatively large pieces of rock at an early stage of production and at a much greater speed compared to known solutions. In addition, the object of the invention is to provide a method for pre-dressing diamonds using the aforementioned system and method for detecting diamonds.
Поставленная задача решена согласно первому аспекту изобретения посредством системы для обнаружения алмазов в кимберлите, содержащей:The problem is solved according to the first aspect of the invention by means of a system for detecting diamonds in kimberlite, containing:
линейный ускоритель электронов, выполненный с возможностью генерации тормозного излучения в диапазоне 1-10 МэВ для облучения фрагмента кимберлита и с возможностью работы в режиме генерации импульсов с переключением энергии между двумя соседними импульсами; транспортер для подачи фрагмента кимберлита в зону облучения излучением, исходящим из линейного ускорителя электронов, выполненный с возможностью непрерывной подачи кимберлита;a linear electron accelerator configured to generate bremsstrahlung in the range of 1-10 MeV for irradiating a kimberlite fragment and with the possibility of operating in the pulse generation mode with switching energy between two adjacent pulses; a conveyor for feeding a kimberlite fragment to the irradiation zone by radiation emanating from a linear electron accelerator, configured to continuously feed kimberlite;
детекторный узел для приема и обработки излучения, прошедшего через фрагмент кимберлита, включающий в себя детекторные модули, содержащие чувствительные элементы, выполненные с возможностью приема тормозного излучения и его преобразования в электрический сигнал, аналого-цифровые преобразователи (АЦП), а также средства передачи цифровых данных в блок обработки данных;a detector assembly for receiving and processing radiation transmitted through a kimberlite fragment, including detector modules containing sensing elements configured to receive bremsstrahlung and convert it to an electrical signal, analog-to-digital converters (ADCs), as well as means for transmitting digital data to the data processing unit;
блок обработки данных, поступающих от детекторного узла, выполненный с возможностью оценки атомных номеров и массовых толщин материалов во фрагменте кимберлита отдельно по каждому пикселю радиоскопического изображения, соответствующему одному чувствительному элементу с формированием тем самым данных сканирования и передачи указанных данных сканирования в блок автоматического анализа и отображения;a processing unit for data coming from the detector unit, configured to estimate the atomic numbers and mass thicknesses of materials in the kimberlite fragment separately for each pixel of the radioscopic image corresponding to one sensitive element, thereby generating scan data and transmitting said scan data to the automatic analysis and display unit ;
блок автоматического анализа и отображения, выполненный с возможностью выполнения финальной обработки, включающей в себя по меньшей мере кластеризацию данных сканирования, полученных от блока обработки данных, оценку атомных номеров и массовых толщин материалов во фрагменте кимберлита отдельно по каждому кластеру, и оценку вероятности нахождения во фрагменте кимберлита алмаза заданной крупности, а также с возможностью визуализации радиоскопического изображения с колоризацией сегментов изображения на основании обработанных данных сканирования.an automatic analysis and display unit configured to perform final processing, which includes at least clustering the scan data received from the data processing unit, estimating the atomic numbers and mass thicknesses of materials in a kimberlite fragment separately for each cluster, and assessing the probability of being in the fragment diamond kimberlite of a given size, as well as with the ability to visualize a radioscopic image with colorization of image segments based on the processed data scan.
Благодаря высокой проникающей способности тормозного излучения в диапазоне 1-10 МэВ, испускаемого ускорителем электронов, удается обнаруживать алмазы во фрагментах кимберлита крупностью более 5-10 мм в кусках кимберлита толщиной до 400 мм. При этом скорость обработки фрагментов кимберлита может достигать 1 м/сек, что обеспечивает пропускную способность предложенной системы более 100 т/час.Due to the high penetrating power of bremsstrahlung in the range of 1-10 MeV emitted by an electron accelerator, it is possible to detect diamonds in fragments of kimberlite larger than 5-10 mm in pieces of kimberlite with a thickness of up to 400 mm. Moreover, the processing speed of kimberlite fragments can reach 1 m / s, which ensures a throughput of the proposed system of more than 100 t / h.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления, линейный ускоритель электронов представляет собой ускоритель с клистронным или магнетронным СВЧ-питанием ускоряющей системы.According to a preferred embodiment, the linear electron accelerator is an accelerator with a klystron or magnetron microwave power supply to the accelerating system.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления, энергия двух соседних импульсов ускорителя составляет 3,5 и 6 МэВ.According to a preferred embodiment, the energy of two adjacent accelerator pulses is 3.5 and 6 MeV.
В соответствии с другим предпочтительным вариантом осуществления, энергия двух соседних импульсов ускорителя составляет 4 и 8 МэВ.According to another preferred embodiment, the energy of two adjacent accelerator pulses is 4 and 8 MeV.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления, чувствительные элементы детекторного узла содержат сцинтилляционные кристаллы, причем материалом сцинтилляционных кристаллов является вольфрамат кадмия, при этом размер одного чувствительного элемента равен 1 мм, а глубина 20 мм.According to a preferred embodiment, the sensing elements of the detector assembly comprise scintillation crystals, the material of the scintillation crystals being cadmium tungstate, wherein the size of one sensing element is 1 mm and the depth is 20 mm.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления, транспортер для подачи кимберлита в зону облучения представляет собой ленточный конвейер.In accordance with a preferred embodiment, the conveyor for feeding kimberlite to the irradiation zone is a conveyor belt.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления, заданная крупность алмаза составляет более 5 мм.According to a preferred embodiment, the predetermined diamond size is more than 5 mm.
В соответствии с другим вариантом осуществления заданная крупность алмаза составляет более 8 мм.According to another embodiment, the predetermined size of the diamond is more than 8 mm.
Кроме того, поставленная задача решена во втором аспекте настоящего изобретения посредством предложенного способа обнаружения алмазов в кимберлите с применением вышеупомянутой системы, включающего в себя этапы, на которых:In addition, the task is solved in the second aspect of the present invention by the proposed method for detecting diamonds in kimberlite using the aforementioned system, which includes stages in which:
подают фрагмент кимберлита в зону облучения;a kimberlite fragment is supplied to the irradiation zone;
посредством линейного ускорителя электронов генерируют в направлении указанного фрагмента кимберлита тормозное излучение в диапазоне 1-10 МэВ в виде последовательности импульсов с переключением энергии между двумя соседними импульсами, при этом один из указанных импульсов имеет низкую энергию, а второй - высокую энергию;by means of a linear electron accelerator, bremsstrahlung in the range of 1-10 MeV is generated in the direction of the indicated kimberlite fragment in the form of a sequence of pulses with switching energy between two adjacent pulses, one of these pulses has low energy and the second has high energy;
принимают излучение, прошедшее через фрагмент кимберлита, посредством детекторного узла;receiving radiation transmitted through the kimberlite fragment through the detector assembly;
передают данные регистрации излучения от детекторного узла в блок обработки, в котором оценивают атомные номера и массовые толщины материалов во фрагменте кимберлита отдельно по каждому пикселю радиоскопического изображения, соответствующему одному чувствительному элементу с формированием тем самым данных сканирования; иtransmit radiation registration data from the detection unit to the processing unit, in which the atomic numbers and mass thicknesses of the materials in the kimberlite fragment are estimated separately for each pixel of the radioscopic image corresponding to one sensitive element, thereby generating scan data; and
передают данные сканирования в блок автоматического анализа и отображения, в котором выполняют финальную обработку, включающую в себя по меньшей мере кластеризацию данных сканирования, оценку атомных номеров и массовых толщин материалов во фрагменте кимберлита отдельно по каждому кластеру, и оценку вероятности нахождения во фрагменте кимберлита по меньшей мере одного алмаза заданной крупности, а также визуализацию радиоскопического изображения с колоризацией сегментов изображения на основании обработанных данных сканирования;transmit the scan data to the automatic analysis and display unit, in which the final processing is performed, which includes at least clustering the scan data, an estimate of the atomic numbers and mass thicknesses of the materials in the kimberlite fragment separately for each cluster, and an estimate of the probability of finding in the kimberlite fragment at least at least one diamond of a given size, as well as visualization of a radioscopic image with colorization of image segments based on the processed scan data;
по результатам автоматического анализа производят классификацию фрагмента кимберлита как содержащего алмаз заданной крупности или не содержащего алмаз заданной крупности.according to the results of automatic analysis, a kimberlite fragment is classified as containing a diamond of a given size or not containing a diamond of a given size.
Наконец, поставленная задача решена посредством предложенного в соответствии с третьим аспектом настоящего изобретения способа предварительного обогащения алмазов, включающего в себя этапы, на которых:Finally, the problem is solved by the proposed in accordance with the third aspect of the present invention a method of preliminary enrichment of diamonds, which includes the steps in which:
транспортируют алмазоносную руду от месторождения к установке предварительного обогащения;transporting diamondiferous ore from the deposit to the pre-concentration plant;
на участке предварительного обогащения производят обнаружение алмазов в руде вышеупомянутым способом;in the pre-beneficiation section, diamonds in ore are detected by the above-mentioned method;
по результатам классификации фрагментов кимберлита производят сортировку указанных фрагментов на концентрат, включающий в себя фрагменты, содержащие алмазы заданной крупности и подлежащий направлению на сохранное измельчение, и промежуточный продукт, не содержащий алмазов заданной крупности, подлежащий направлению на обогатительную фабрику для последующего обогащенияaccording to the results of the classification of kimberlite fragments, these fragments are sorted into concentrate, which includes fragments containing diamonds of a given size and subject to direction for safe grinding, and an intermediate product that does not contain diamonds of a given size, to be sent to an enrichment plant for subsequent enrichment
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
Далее изобретение описано более подробно со ссылками на чертежи, на которых:The invention is further described in more detail with reference to the drawings, in which:
на фиг. 1а схематически показан вид сбоку системы для обнаружения алмазов в кимберлите в соответствии с изобретением, иллюстрирующий основные элементы системы;in FIG. 1a is a schematic side view of a system for detecting diamonds in kimberlite in accordance with the invention, illustrating the main elements of the system;
на фиг. 1б схематически показан вид спереди системы с фиг. 1;in FIG. 1b is a schematic front view of the system of FIG. one;
на фиг. 1в в увеличенном виде показан фрагмент А с фиг. 1б, иллюстрирующий кристаллы детекторной линейки;in FIG. 1c is an enlarged view of fragment A of FIG. 1b illustrating crystals of the detector line;
на фиг. 2 показан увеличенный фрагмент диаграммы рассеяния с границами статистического разброса 3σ данных единичного детектора (чувствительного элемента) на основе вольфрамата кадмия для кимберлита размером 30 см (пунктирная линия) и алмаза размером 7 мм в кимберлите размером 29 см (сплошная линия) при оптимизированных радиационно-физических параметрах ускорителя;in FIG. Figure 2 shows an enlarged fragment of the scattering diagram with the boundaries of the statistical spread 3σ of the data of a single detector (sensitive element) based on cadmium tungstate for kimberlite 30 cm in size (dashed line) and diamond 7 mm in kimberlite in size 29 cm (solid line) with optimized radiation-physical accelerator parameters;
на фиг. 3 показана блок-схема процесса предварительного обогащения для действующих предприятий;in FIG. 3 shows a block diagram of the pre-enrichment process for existing enterprises;
на фиг. 4а и 4б показаны фрагменты упрощенных схем обогащения кимберлита на действующих предприятиях соответственно до и после внедрения технологии предварительного обогащения алмазов согласно настоящему изобретению;in FIG. 4a and 4b show fragments of simplified kimberlite enrichment schemes at existing plants, respectively, before and after the introduction of diamond pre-enrichment technology according to the present invention;
на фиг. 5 показан фрагмент упрощенной схемы цепи обогащения кимберлита на вновь создаваемых предприятиях с традиционной технологией и применением предварительного обогащения алмазов согласно настоящему изобретению;in FIG. 5 shows a fragment of a simplified diagram of the kimberlite enrichment chain in newly created enterprises with traditional technology and the use of diamond pre-enrichment according to the present invention;
на фиг. 6а и 6б показаны варианты визуального отображения результатов сканирования фрагмента кимберлита на выходе блока автоматического анализа и отображения в варианте осуществления заявленной системы.in FIG. 6a and 6b show options for visually displaying the results of scanning a kimberlite fragment at the output of an automatic analysis and display unit in an embodiment of the claimed system.
Осуществление изобретенияThe implementation of the invention
В основе настоящего изобретения лежит метод интроскопического сканирования объектов с применением тормозного излучения дуальной энергии, генерируемого линейным ускорителем электронов. Теоретические основы указанного метода описаны, например, в вышеупомянутом документе RU 149560 и в настоящей заявке подробно не обсуждаются. В соответствии с настоящим изобретением, указанный метод применяют для обнаружения алмаза во фрагменте кимберлита с его визуализацией и выделением на интроскопическом изображении графическими средствами программного обеспечения.The present invention is based on the method of introscopic scanning of objects using the bremsstrahlung of dual energy generated by a linear electron accelerator. The theoretical foundations of this method are described, for example, in the aforementioned document RU 149560 and are not discussed in detail in this application. In accordance with the present invention, this method is used to detect diamond in a kimberlite fragment with its visualization and isolation on an introscopic image by graphic software tools.
На фиг. 1 схематически представлена схема предпочтительного варианта осуществления системы для обнаружения алмазов в кимберлите, иллюстрирующая ее основные компоненты.In FIG. 1 is a schematic diagram of a preferred embodiment of a system for detecting diamonds in kimberlite, illustrating its main components.
Указанная система содержит линейный ускоритель 1 с коллиматором (С) для генерации излучения, облучающего фрагмент кимберлита К, который исследуют на наличие алмаза D. В качестве линейного ускорителя 1 могут применять любой известный ускоритель, предусматривающий возможность работы в режиме генерации импульсов с переключением энергии между двумя соседними импульсами, при этом один из указанных импульсов имеет низкую энергию, а второй - высокую энергию. В частности, в качестве такого ускорителя может использоваться ускоритель УЭРЛ-6-1-Д-4-03, или другой линейный ускоритель с клистронным или магнетронным СВЧ-питанием ускоряющей системы. Плоскость излучения ускорителя обозначена на фиг. 1 аббревиатурой PR.The specified system contains a
Очевидно, что более высокая энергия ускорителя 1 обеспечивает более высокую проникающую способность тормозного излучения и, следовательно, большую максимально допустимую толщину слоя инспектируемой породы. С другой стороны, опыт работы с высокоэнергетичным тормозным излучением свидетельствует о том, что повышение значения высокой энергии ускорителя 1 влечет за собой усложнение и удорожание радиационной защиты, необходимой для минимизации зоны отчуждения персонала во время работы излучателя. Кроме того, происходит неоправданное удорожание источника излучения с высокой частотой повторения, стабилизация параметров которого требует принятия специальных мер.Obviously, the higher energy of the
Вместе с тем, значения высокой энергии ниже 6 МэВ приводят к работе в диапазоне, не оптимальном для распознавания материалов, причем с областью неоднозначности решения для широкого диапазона массовых толщин.At the same time, high energy values below 6 MeV lead to operation in a range that is not optimal for material recognition, moreover, with a solution ambiguity region for a wide range of mass thicknesses.
Исходя из вышеизложенного, граничные значения высокой и низкой энергии тормозного излучения ускорителя 1 выбирают исходя из оптимизации эффективности обнаружения алмазов в кимберлитовой породе заданной фракции по эффективному атомному номеру.Based on the foregoing, the boundary values of the high and low energy of the bremsstrahlung of the
Например, граничные значения тормозного излучения ускорителя 1 могут составлять 6 МэВ и 3,5 МэВ или 8 МэВ и 4 МэВ.For example, the boundary values of the bremsstrahlung of
Расстояние от фокусного пятна (F) ускорителя 1 до чувствительного элемента определяется выбранной оптической схемой сканирования и может составлять около 1600 мм. Размер фокусного пятна ускорителя 1 рассчитывается с учетом динамики пучка электронов в ускоряющей системе и для линейного ускорителя электронов может не превышать 1 мм.The distance from the focal spot (F) of the
Минимальную мощность дозы определяет флюенс квантов тормозного излучения, необходимый для эффективного выявления и локализации алмаза в породе из соотношения сигнал/шум, регистрируемого системой детектирования сигнала. В общем случае мощность дозы определяется исходя из задачи оптимизации промышленной установки.The minimum dose rate is determined by the fluence of quanta of bremsstrahlung, which is necessary for the effective detection and localization of diamond in the rock from the signal-to-noise ratio recorded by the signal detection system. In the general case, the dose rate is determined based on the task of optimizing an industrial installation.
Вторым существенным элементом предложенной системы является детекторный узел 2, осуществляющий прием тормозного излучения, прошедшего через фрагмент кимберлита, его преобразование в электрические сигналы, а также передачу цифровых данных в блок обработки данных.The second essential element of the proposed system is the
Детекторный узел 2, включает в себя детекторные модули, содержащие чувствительные элементы, выполненные с возможностью приема тормозного излучения и его преобразования в электрический сигнал, аналого-цифровые преобразователи (АЦП), а также средства передачи цифровых данных в блок обработки данных.
Чувствительные элементы представляют собой сцинтилляционные кристаллы, соединенные с фотодиодами, которые, в свою очередь, связаны с аналого-цифровыми преобразователями (АЦП), преобразующими электрические сигналы фотодиодов в цифровые сигналы для их последующей передачи в блок обработки, в котором происходит их обработка, состоящая, в частности, в оценке атомных номеров и массовых толщин материалов, содержащихся во фрагменте кимберлита. Выбор материала сцинтилляционных кристаллов чувствительных элементов обусловлен необходимостью регистрации двух следующих друг за другом импульсов ускорителя 1 для минимизации явления алиасинга при распознавании материалов по эффективному атомному номеру при высоких скоростях перемещения сканируемого фрагмента кимберлита. Материалом, обеспечивающим достаточное время высвечивания, является вольфрамат кадмия (CdWO4).Sensitive elements are scintillation crystals connected to photodiodes, which, in turn, are connected with analog-to-digital converters (ADCs), which convert the electrical signals of photodiodes into digital signals for their subsequent transmission to the processing unit, in which they are processed, consisting of in particular, in the assessment of atomic numbers and mass thicknesses of materials contained in a kimberlite fragment. The choice of material of scintillation crystals of sensitive elements is due to the need to register two consecutive pulses of
Оптимальная глубина чувствительного элемента для данного диапазона энергий тормозного излучения составляет около 20 мм.The optimum depth of the sensor for this range of bremsstrahlung energies is about 20 mm.
Шаг чувствительных элементов составляет примерно 1 мм, что связано как с технологией производства чувствительных элементов, так и с тем, что ускоритель 1 имеет фокусное пятно 1 мм, которое не может быть уменьшено и размер которого в том числе определяет разрешающую способность системы.The step of the sensitive elements is approximately 1 mm, which is related both to the technology for the production of sensitive elements and to the fact that the
В систему для обнаружения алмазов в кимберлите входит также блок обработки данных (на фигурах не показан), поступающих от детекторного узла 2, в котором производится математическая обработка данных с применением двух критериев распознавания: по эффективному атомному номеру алмаза (углерода) и по массовой толщине минералов с учетом разницы плотностей алмаза и кимберлита.The system for detecting diamonds in kimberlite also includes a data processing unit (not shown in the figures) coming from
При этом скорость обработки фрагментов кимберлита в предложенной системе может достигать 1 м/сек, что обеспечивает пропускную способность системы более 100 т/час. Указанная скорость достигается за счет особенностей предложенной системы, в частности благодаря возможности работы ускорителя в импульсном режиме с высокой частотой следования импульсов и конструкции детекторного узла, способного детектировать следующие с высокой частотой импульсы тормозного излучения, прошедшего через кимберлит.In this case, the processing speed of kimberlite fragments in the proposed system can reach 1 m / s, which ensures a system throughput of more than 100 t / h. The indicated speed is achieved due to the features of the proposed system, in particular, due to the possibility of the accelerator operating in a pulsed mode with a high pulse repetition rate and the design of a detector assembly capable of detecting the following high-frequency pulses of bremsstrahlung transmitted through kimberlite.
Частота следования импульсов излучения клистронного линейного ускорителя 1 электронов при высокой или низкой энергии может составлять до 2000 Гц, а частота следования импульсов при поимпульсной модуляции энергии до 2×1000 Гц. Повышение частоты следования импульсов ускорителя 1 позволяет повысить пропускную способность установки по обнаружению алмазов.The pulse repetition rate of the klystron
Обработка данных, поступающих от детекторного узла 2, производится с использованием математического аппарата, описывающего процессы генерации тормозного фотонного излучения в веществе с учетом данных массового коэффициента ослабления гамма-квантов в веществе и детекторе, и лежащего в основе обнаружения алмазов, расположенных внутри фрагмента кимберлита в соответствии со способом, предложенным настоящим изобретением.Processing of the data received from the
Радиоскопическая прозрачность барьера с массовой толщиной t и атомным номером Z для пучка рентгеновского излучения с граничной энергией Ее равнаThe radioscopic transparency of a barrier with mass thickness t and atomic number Z for an X-ray beam with a boundary energy E e is
где функция под знаком интеграла является произведением спектрального распределения интенсивности и функции отклика детектора:where the function under the integral sign is the product of the spectral intensity distribution and the detector response function:
Содержащиеся в приведенном выше выражении полный (μdet) и энергетический (μdet en) коэффициент ослабления для кристаллов детектора вычисляется по формуле для сложных веществ:The total (μ det ) and energy (μ det en ) attenuation coefficient for the detector crystals contained in the above expression is calculated by the formula for complex substances:
где μ - коэффициент ослабления, Ai - атомный вес, и ni - число атомов i-го элемента в молекуле вещества.where μ is the attenuation coefficient, A i is the atomic weight, and n i is the number of atoms of the i-th element in the molecule of the substance.
Полный и энергетический коэффициент ослабления для компонентов кимберлита с учетом элементного состава кимберлита исследуемого месторождения вычисляется по формуле для сложных веществ:The total and energy attenuation coefficient for the kimberlite components, taking into account the elemental composition of the kimberlite of the studied field, is calculated by the formula for complex substances:
где μi - коэффициент ослабления, Ai - атомный вес i-го элемента, и ni - число атомов i-го элемента в молекуле вещества.where μ i is the attenuation coefficient, A i is the atomic weight of the i-th element, and n i is the number of atoms of the i-th element in the substance molecule.
Формулы (1) и (2) позволяют построить зависимость прозрачности от толщины слоя горной кимберлитовой породы со средней плотностью 2,4 г/см3 при двух граничных энергиях излучения.Formulas (1) and (2) allow us to build the dependence of transparency on the thickness of the layer of rock kimberlite with an average density of 2.4 g / cm 3 at two boundary radiation energies.
Для того, чтобы смоделировать прохождение излучения через слой кимберлитовой породы (kimberlite), в которой находится алмаз (Diamond) с толщиной t в формулу для прозрачности добавляется второй фактор ослабления:In order to simulate the passage of radiation through a layer of kimberlite rock (kimberlite), in which there is a diamond (Diamond) with a thickness t, a second attenuation factor is added to the formula for transparency:
где массовая толщина слояwhere is the mass layer thickness
ρ - плотность материала в г/см3;ρ is the density of the material in g / cm 3 ;
х - толщина материала в направлении пучка излучения в см.x is the thickness of the material in the direction of the radiation beam in cm
Ключевым фактором для оценки эффективности распознавания материалов по Z является отношение логарифмированных прозрачностей барьера при номинальной Е1 и дуальной E2 граничных энергиях тормозного излучения:The key factor for assessing the recognition efficiency of materials by Z is the ratio of the logarithmic transparency of the barrier at nominal E 1 and dual E 2 boundary energies of bremsstrahlung:
Данная величина характеризует эффект распознавания материалов наиболее оптимальным и удобным способом.This value characterizes the effect of material recognition in the most optimal and convenient way.
Кроме эффекта распознавания по эффективному атомному номеру, обнаружение алмазов возможно также и по массовой толщине с учетом разницы плотностей кимберлита (ρ=2,4 г/см3) и алмаза (ρ=3,5 г/см3).In addition to the recognition effect by the effective atomic number, the detection of diamonds is also possible by mass thickness, taking into account the difference in densities of kimberlite (ρ = 2.4 g / cm 3 ) and diamond (ρ = 3.5 g / cm 3 ).
Существование фотонного шума обусловлено статистической природой гамма-излучения, которое подчиняется фундаментальным законам квантовой физики. Распределение вероятности для n фотонов за интервал времени Т подчиняется статистике ПуассонаThe existence of photon noise is due to the statistical nature of gamma radiation, which obeys the fundamental laws of quantum physics. The probability distribution for n photons over the time interval T obeys Poisson statistics
где ρ - интенсивность излучения (количество фотонов за единицу времени).where ρ is the radiation intensity (the number of photons per unit time).
Для Пуассоновского распределения вероятности имеем среднее число фотонов и среднеквадратичное отклонение σFor the Poisson probability distribution, we have the average number of photons and the standard deviation σ
Ожидаемое количество попадающих на единичный детектор гамма-квантов при высокой и низкой энергии излучения рассчитывается из табулированных значений флюенса потока гамма квантов.The expected number of gamma rays incident on a single detector at high and low radiation energy is calculated from the tabulated fluence values of the gamma ray flux.
Графическое представление показаний отдельного детектора, подчиняющегося статистике Пуассона, на диаграмме рассеяния (где ось абсцисс - массовая толщина, а ось ординат - отношение логарифмированных прозрачностей с высокой и низкой энергиями) локализуется внутри эллипсоидального кластера, где в качестве полуосей взяты по три среднеквадратичных отклонения (3σ) соответствующих величин (как показано на фиг. 2).A graphical representation of the readings of an individual detector obeying Poisson statistics on the scattering diagram (where the abscissa axis is the mass thickness and the ordinate axis is the ratio of the logarithmic transparencies with high and low energies) is localized inside the ellipsoidal cluster, where three mean-square deviations (3σ ) corresponding values (as shown in Fig. 2).
Из диаграммы рассеяния, показанной на фиг. 2, видно, что эффект распознавания по разнице поглощений при высокой энергии R, заданной формулой (7), достаточно мал и значительно перекрывается шумовым квантовым разбросом. Основной вклад в разделение эллипсов дает разница откликов (прозрачностей) детекторов по массовой толщине (t) из-за разницы плотностей алмаза (3,5 г/см3) и кимберлита (2,4 г/см3).From the scattering diagram shown in FIG. 2, it can be seen that the effect of recognition by the difference in absorption at a high energy R specified by formula (7) is quite small and is significantly overlapped by the noise quantum spread. The main contribution to the separation of ellipses is the difference in the responses (transparency) of the detectors in terms of mass thickness (t) due to the difference in the densities of diamond (3.5 g / cm 3 ) and kimberlite (2.4 g / cm 3 ).
Суммарный эффект распознавания по атомному номеру (Z) и массовой толщине (t) можно приблизительно оценить по кратчайшему расстоянию между центрами кластеров (параметр Rt) и соответственно по распределениям вероятностей по данному виртуальному параметру р (Z/Rt).The total recognition effect by atomic number (Z) and mass thickness (t) can be approximately estimated by the shortest distance between the centers of the clusters (parameter Rt) and, accordingly, by probability distributions for a given virtual parameter p (Z / Rt).
Необходимо заметить, что попиксельная схема обработки изображений с высокой и низкой энергиями не приносит высокодостоверных результатов по выявлению алмазов в кимберлитовой руде с большой толщиной, так как пиксели обрабатываются независимо друг от друга и в расчет берутся только соответствующие им величины радиоскопических прозрачностей. Такой подход игнорирует пространственную информацию, определяемую дуальным изображением.It should be noted that the pixel-by-pixel scheme for processing images with high and low energies does not yield highly reliable results for the detection of diamonds in kimberlite ore with a large thickness, since the pixels are processed independently of each other and only the corresponding values of radioscopic transparency are taken into account. This approach ignores spatial information defined by the dual image.
Однако очевидно, что обработка дуальных изображений и выявление алмазов должны производиться с учетом как спектрального, так и пространственного аспектов, принимая во внимание принадлежность пикселя определенному сегменту. Так, алмаз размером 1 см на изображении должен трактоваться как единый объект и соответствующие каждому отдельному объекту пиксели должны маркироваться одинаковыми метками, а задача выявления алмазов должна решаться для совокупности единообразно маркированных пикселей, что и предлагается в настоящем изобретении. Последующая ассоциация меток с цветами дает возможность визуализировать сегментированное изображение.However, it is obvious that the processing of dual images and the detection of diamonds should be carried out taking into account both spectral and spatial aspects, taking into account the pixel belonging to a certain segment. So, a
При обработке дуальных радиоскопических изображений кимберлита для оконтуривания и выделения вкраплений алмазов могут быть применимы известные методы сегментации, основанные на алгоритмах кластеризации данных.When processing dual radioscopic images of kimberlite for contouring and highlighting diamond inclusions, well-known segmentation methods based on data clustering algorithms can be applied.
Методы кластеризации позволят эффективно подавить шумы на изображении в степени, достаточной для существенного улучшения соотношения сигнал-шум и, соответственно, уменьшить ошибку при выявлении алмазов.Clustering methods will effectively suppress image noise to a degree sufficient to significantly improve the signal-to-noise ratio and, accordingly, reduce the error in detecting diamonds.
С некоторыми допущениями можно говорить о высокой эффективности выявления 5-10 мм алмазов в произвольном куске кимберлита после кластеризации данных сканирования и эффективного подавления шумов, которые осуществляются в блоке автоматического анализа и отображения заявленной системы.With some assumptions, we can talk about the high efficiency of detecting 5-10 mm diamonds in an arbitrary piece of kimberlite after clustering the scanning data and effectively suppressing noise, which are carried out in the automatic analysis and display unit of the claimed system.
Таким образом, блок обработки данных оценивает атомные номера и массовые толщины материалов во фрагменте кимберлита отдельно по каждому пикселю радиоскопического изображения и передает данные в блок автоматического анализа и отображения (на фигурах не показан), в котором происходит кластеризация данных сканирования, полученных от блока обработки данных, оценка атомных номеров и массовых толщин материалов во фрагменте кимберлита отдельно по каждому кластеру, а также визуализация радиоскопического изображения с колоризацией сегментов изображения на основании результатов анализа данных.Thus, the data processing unit estimates the atomic numbers and mass thicknesses of the materials in the kimberlite fragment separately for each pixel of the radioscopic image and transfers the data to the automatic analysis and display unit (not shown in the figures), in which the scanning data received from the data processing unit is clustered , estimation of atomic numbers and mass thicknesses of materials in a kimberlite fragment separately for each cluster, as well as visualization of a radioscopic image with segmentation colorization image based on the data analysis results.
Блоки обработки данных и автоматического анализа и отображения могут быть реализованы посредством любых известных из уровня техники вычислительных средств, позволяющих производить вычисления, анализ и отображение.Blocks of data processing and automatic analysis and display can be implemented using any computing means known from the prior art, allowing for calculation, analysis and display.
На фиг. 6а и 6б показаны варианты визуального отображения результатов математического моделирования сканирования фрагмента кимберлита с помощью статистического расчета, выполненного с применением программного комплекса GEANT 4. В частности, на фиг. 6а приведено изображение алмаза размером 10 мм в кимберлите шарообразной формы толщиной 200 мм, а на фиг. 6б - изображение алмаза размером 10 мм в кимберлите шарообразной формы толщиной 300 мм.In FIG. 6a and 6b show options for visual displaying the results of mathematical modeling of scanning a kimberlite fragment using a statistical calculation performed using the GEANT 4 software package. In particular, in FIG. 6a shows an image of a 10 mm diamond in spherical kimberlite with a thickness of 200 mm, and FIG. 6b is an image of a 10 mm diamond in spherical kimberlite 300 mm thick.
Способ обнаружения алмазов в кимберлите, осуществляемый в вышеописанной системе, предусматривает выполнение следующих этапов.The method for detecting diamonds in kimberlite, carried out in the above system, involves the following steps.
В систему подают поток руды, состоящий из отдельных фрагментов кимберлита К, каждый из которых последовательно проходит через зону облучения. Подачу кимберлита могут осуществлять, например, с использованием ленточного конвейера 3.An ore stream consisting of separate fragments of kimberlite K, each of which passes sequentially through the irradiation zone, is fed into the system. The supply of kimberlite can be carried out, for example, using a
Возможная ширина потока руды, в которой производится выявление алмазов D составляет порядка 50 см. Тем не менее возможная ширина потока руды может быть увеличена за счет увеличения количества чувствительных элементов системы детектирования.The possible width of the ore flow in which diamonds are detected D is of the order of 50 cm. Nevertheless, the possible width of the ore flow can be increased by increasing the number of sensitive elements of the detection system.
Фрагмент кимберлита, находящийся в зоне облучения облучают тормозным излучением в режиме поимпульсного переключения энергии, в котором посредством линейного ускорителя электронов в направлении сканируемого объекта генерируют тормозное излучение в виде последовательности импульсов с переключением энергии между двумя соседними импульсами, отстоящими друг от друга на малый временной интервал, при этом один из указанных импульсов имеет низкую энергию, а второй - высокую энергию.A fragment of kimberlite located in the irradiation zone is irradiated with bremsstrahlung in a pulse-by-pulse energy switching mode, in which bremsstrahlung is generated in the form of a train of pulses with switching energy between two adjacent pulses separated by a small time interval using a linear electron accelerator in the direction of the scanned object, wherein one of these pulses has low energy, and the second has high energy.
Тормозное излучение, прошедшее через фрагмент кимберлита, принимают посредством детекторного узла 2, в котором происходит регистрация излучения, прошедшего через кимберлит, его преобразование в электрический сигнал и передача цифровых данных в блок обработки данных, в котором оценивают атомные номера и массовые толщины материалов во фрагменте кимберлита.The bremsstrahlung transmitted through the kimberlite fragment is received by the
Полученные в блоке обработки данные передают в блок автоматического анализа и визуализации, в котором осуществляют кластеризацию полученных данных сканирования, их автоматический анализ для оценки вероятности нахождения во фрагменте кимберлита алмаза заданной крупности, оценку атомных номеров и массовых толщин материалов во фрагменте кимберлита отдельно по каждому кластеру, и визуализацию радиоскопического изображения с колоризацией сегментов изображения на основании полученных оценок атомных номеров и массовых толщин материалов во фрагменте кимберлита. В одном из вариантов осуществления изобретения, визуализацию радиоскопического изображения осуществляют только в случае получения оценки вероятности нахождения во фрагменте кимберлита алмаза заданной крупности, большей заданного предела.The data obtained in the processing unit is transmitted to the automatic analysis and visualization unit, in which the obtained scan data is clustered, their automatic analysis is performed to assess the probability of finding a given size in the kimberlite fragment, the atomic numbers and mass thicknesses of materials in the kimberlite fragment are estimated separately for each cluster, and visualization of a radioscopic image with colorization of image segments based on the obtained estimates of atomic numbers and mass thicknesses of material in kimberlite fragment. In one of the embodiments of the invention, the imaging of the radioscopic image is carried out only in the case of obtaining an estimate of the probability of finding in the kimberlite fragment of a diamond of a given size greater than a given limit.
Предложенные система и способ позволяют с высокой вероятностью выявлять алмазы размером 5-10 мм с учетом комплексной математической обработки данных сканирования и прецизионной калибровки, состоящей в оценке в режиме реального времени текущих радиационно-физических параметров ускорителя, в частности эффективной граничной энергии тормозного излучения, и использовании оцененных данных в точном расчете эффективного атомного номера материала, для широкого диапазона толщин кимберлита.The proposed system and method makes it possible to detect diamonds 5-10 mm in size with due regard for the complex mathematical processing of scanning data and precision calibration, which consists in real-time evaluation of the current radiation-physical parameters of the accelerator, in particular, the effective limiting energy of bremsstrahlung, and using estimated data in accurate calculation of the effective atomic number of the material, for a wide range of kimberlite thicknesses.
Время комплексной обработки данных сканирования с выдачей решения о содержании или отсутствии алмаза не превысит 1 сек.The time of complex processing of scan data with the issuance of a decision on the content or absence of diamond will not exceed 1 second.
Вышеописанные система и способ позволяют с высокой вероятностью обнаруживать алмазы крупностью более 5-10 мм в кусках кимберлита толщиной до 400 мм. При этом скорость обработки кусков кимберлита может достигать 1 м/сек, что обеспечивает пропускную способность предложенной системы более 100 т/час.The system and method described above make it possible to detect diamonds with a particle size of more than 5-10 mm in pieces of kimberlite with a thickness of up to 400 mm. Moreover, the processing speed of pieces of kimberlite can reach 1 m / s, which ensures the throughput of the proposed system is more than 100 t / h.
Благодаря вышеуказанным достоинствам, предложенный способ может быть применен для предварительного обогащения алмазов, как на действующих фабриках, так и на новых объектах, в том числе для обработки беднотворных месторождений и забалансовых руд.Due to the above advantages, the proposed method can be used for preliminary enrichment of diamonds, both in existing factories and in new facilities, including for the processing of poor-producing deposits and off-balance ores.
На фиг. 3 показана блок-схема предварительного обогащения согласно предложенному изобретению, которая может быть применена на действующих предприятиях. Блок-схема включает в себя установку предварительного обогащения (УПО) на базе линейных ускорителей электронов и установку сохранного измельчения. УПО может располагаться в любом удобном месте на пути транспортировки алмазоносной руды от месторождения до обогатительной фабрики.In FIG. 3 shows a block diagram of the pre-enrichment according to the proposed invention, which can be applied in existing enterprises. The block diagram includes a pre-enrichment plant (UPC) based on linear electron accelerators and a safety grinding plant. UPR can be located in any convenient place on the way of transportation of diamondiferous ore from the deposit to the processing plant.
На выходе УПО получают два продукта: концентрат, содержащий алмазы крупностью более 5-8 мм и промежуточный продукт (промпродукт), содержащий алмазы крупностью менее 5-8 мм. Объем концентрата УПО напрямую зависит от содержания в исходной руде алмазов более 5-8 мм. Прогнозный объем концентрата УПО для наиболее богатых месторождений не превысит 1% от исходных нагрузок, что не приведет к созданию отдельных технологических линий.At the output of the UPR, two products are obtained: a concentrate containing diamonds larger than 5-8 mm and an intermediate product (industrial product) containing diamonds smaller than 5-8 mm. The volume of UPR concentrate directly depends on the content of diamonds in the initial ore of more than 5-8 mm. The forecasted volume of UPR concentrate for the richest deposits will not exceed 1% of the initial loads, which will not lead to the creation of separate production lines.
Промпродукт направляют в приемные бункеры обогатительной фабрики с последующим обогащением по существующей традиционной схеме. Концентрат УПО направляется на сохранное измельчение. Измельченный материал после сохранного измельчения направляется в "голову" технологического процесса участка доводки, минуя операции рудоподготовки и первичного обогащения, с последующей обработкой по существующей схеме.The industrial product is sent to the receiving bins of the processing plant with subsequent enrichment according to the existing traditional scheme. UPR concentrate is sent to safe grinding. After safe grinding, the crushed material is sent to the “head” of the technological process of the finishing section, bypassing the ore preparation and primary beneficiation operations, followed by processing according to the existing scheme.
Предполагается, что в процессе сохранного измельчения раскрытые алмазы крупностью менее 5-8 мм, возможно содержащиеся в концентрате УПО, не будут подвергаться разрушающему воздействию.It is assumed that during the safe grinding process, uncovered diamonds with a grain size of less than 5-8 mm, possibly contained in the UPR concentrate, will not be subjected to destructive effects.
Предварительное извлечение скрытых алмазов из технологического процесса действующих фабрик в совокупности с сохранным измельчением позволяет снизить техногенную повреждаемость и тем самым повысить качество выпускаемой продукции.Preliminary extraction of latent diamonds from the technological process of existing factories, together with safe grinding, can reduce man-made damage and thereby improve the quality of products.
Кроме того, гарантированное исключение алмазов крупностью более 8 мм из основного технологического процесса позволит снизить верхнюю границу обогащаемых классов крупности. С учетом сохранности сростков, содержащих алмазы крупностью менее 5-8 мм, оптимальным представляется снижение верхней границы обогащаемых классов до 13 мм. При этом для сохранения производительности фабрик, разгрузочные решетки мельниц необходимо оставить прежними, а недоизмельченный материал +13 (больше 13 мм) направлять на доизмельчение с 1-й стадии грохочения без процесса обогащения.In addition, the guaranteed exclusion of diamonds with a grain size of more than 8 mm from the main technological process will reduce the upper limit of the enriched classes of fineness. Taking into account the safety of intergrowths containing diamonds smaller than 5-8 mm in size, it seems optimal to reduce the upper boundary of the enriched classes to 13 mm. At the same time, in order to maintain the productivity of factories, the discharge grills of the mills must be left unchanged, and the under-ground material +13 (more than 13 mm) should be sent to regrinding from the 1st stage of screening without enrichment.
На фиг. 4а и 4б представлены фрагменты упрощенных схем цепей аппаратов для традиционной технологии первичного обогащения действующих обогатительных фабрик до и после внедрения технологии предварительного обогащения согласно настоящему изобретению. При этом на фиг. 4а приведена существующая схема обогащения руды, а на фиг. 4б схема обогащения после внедрения технологии предварительного обогащения с применением способа согласно предложенному изобретению.In FIG. 4a and 4b are fragments of simplified circuit diagrams of apparatuses for the traditional technology of primary enrichment of existing enrichment plants before and after the introduction of pre-enrichment technology according to the present invention. Moreover, in FIG. 4a shows the existing ore beneficiation scheme, and FIG. 4b, the enrichment scheme after the introduction of pre-enrichment technology using the method according to the proposed invention.
Как видно из схем, показанных на фиг. 4а и 4б, применение предварительного обогащения позволяет исключить из технологической схемы действующих предприятий переделы РЛС первичного обогащения материала крупностью более 13 мм, исключив тем самым затраты на содержание, эксплуатацию и техническое перевооружение этих переделов, что, соответственно, снизит себестоимость выпускаемой продукции.As can be seen from the circuits shown in FIG. 4a and 4b, the use of preliminary enrichment allows excluding from the technological scheme of existing enterprises the redistribution of radars for primary enrichment of material with a particle size of more than 13 mm, thereby eliminating the costs of maintaining, operating and upgrading these redistributions, which, accordingly, will reduce the cost of production.
Для вновь создаваемых объектов на базе традиционной "мокрой" технологии применение предварительного обогащения позволит уже на этапе проектирования объекта полностью исключить переделы РЛС первичного обогащения.For newly created facilities based on the traditional “wet” technology, the application of pre-enrichment will allow to completely eliminate the redistribution of primary enrichment radars at the design stage of the facility.
На фиг. 5 приведен фрагмент упрощенной схемы цепи аппаратов для вновь создаваемых предприятий с традиционной технологией и применением предварительного обогащения в соответствии с предложенным способом.In FIG. Figure 5 shows a fragment of a simplified circuit diagram of the apparatus for newly created enterprises with traditional technology and the use of preliminary enrichment in accordance with the proposed method.
Преимущество данной схемы перед традиционными (фиг. 4а) заключается в значительном снижении количества номенклатуры и оборудования участка первичного обогащения, минимизации производственных площадей и отсутствии связанных с этим затрат.The advantage of this scheme over traditional (Fig. 4a) is a significant reduction in the number of items and equipment of the primary enrichment area, minimization of production space and the absence of associated costs.
Таким образом, технология предварительного обогащения с применением способа согласно изобретению может быть применена как на действующих фабриках, так и на новых объектах для предварительного обнаружения алмазов, скрытых в кусках кимберлита, до стадии измельчения на обогатительных фабриках.Thus, the technology of pre-beneficiation using the method according to the invention can be applied both in existing factories and in new facilities for the preliminary detection of diamonds hidden in pieces of kimberlite, before the grinding stage in the beneficiation plants.
Применение указанной технологии позволяет снизить производственные затраты и повысить качество выпускаемой продукции.The use of this technology can reduce production costs and improve the quality of products.
Claims (28)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015144206A RU2623692C2 (en) | 2015-10-15 | 2015-10-15 | System and method for detecting diamonds in kimberlite and method for pre-beneficiating diamonds with their use |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015144206A RU2623692C2 (en) | 2015-10-15 | 2015-10-15 | System and method for detecting diamonds in kimberlite and method for pre-beneficiating diamonds with their use |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2015144206A RU2015144206A (en) | 2017-04-24 |
| RU2623692C2 true RU2623692C2 (en) | 2017-06-28 |
Family
ID=58642114
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015144206A RU2623692C2 (en) | 2015-10-15 | 2015-10-15 | System and method for detecting diamonds in kimberlite and method for pre-beneficiating diamonds with their use |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2623692C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023232191A1 (en) * | 2022-06-02 | 2023-12-07 | minrocon GmbH | Method for analyzing the density of individual grains of a bulk material flow in an oriented manner |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2019077580A1 (en) * | 2017-10-19 | 2019-04-25 | University Of Johannesburg | Gamma ray tomographic radiography |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2280956A (en) * | 1991-02-20 | 1995-02-15 | Gersan Ets | Detecting diamonds in a plurality of objects |
| GB2285506A (en) * | 1994-01-07 | 1995-07-12 | De Beers Ind Diamond | Detecting diamond inclusions in kimberlite particles |
| RU2193185C2 (en) * | 2000-10-02 | 2002-11-20 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственная фирма "ТАПЕКО" | Method of detection of diamonds on conveyer in flow or in specimen of diamond-bearing rock |
| RU2517148C1 (en) * | 2012-12-28 | 2014-05-27 | Евгений Матвеевич Лукьянченко | Method of useful material particles separation and device to this end |
-
2015
- 2015-10-15 RU RU2015144206A patent/RU2623692C2/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2280956A (en) * | 1991-02-20 | 1995-02-15 | Gersan Ets | Detecting diamonds in a plurality of objects |
| GB2285506A (en) * | 1994-01-07 | 1995-07-12 | De Beers Ind Diamond | Detecting diamond inclusions in kimberlite particles |
| RU2193185C2 (en) * | 2000-10-02 | 2002-11-20 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственная фирма "ТАПЕКО" | Method of detection of diamonds on conveyer in flow or in specimen of diamond-bearing rock |
| RU2517148C1 (en) * | 2012-12-28 | 2014-05-27 | Евгений Матвеевич Лукьянченко | Method of useful material particles separation and device to this end |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023232191A1 (en) * | 2022-06-02 | 2023-12-07 | minrocon GmbH | Method for analyzing the density of individual grains of a bulk material flow in an oriented manner |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2015144206A (en) | 2017-04-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7399976B2 (en) | Method and equipment for discriminating materials by employing fast neutron and continuous spectral x-ray | |
| US7539283B2 (en) | Combined computed tomography and nuclear resonance fluorescence cargo inspection system and method | |
| US7492862B2 (en) | Computed tomography cargo inspection system and method | |
| JP5037328B2 (en) | Two-energy radiation scanning of objects | |
| Liu et al. | Comparison of neutron and high-energy X-ray dual-beam radiography for air cargo inspection | |
| CA2559516C (en) | Detection of diamonds | |
| AU2006252235A1 (en) | Method for Inspecting Object Using Multi-Energy Radiations and Apparatus Thereof | |
| Kolkoori et al. | Dual high-energy X-ray digital radiography for material discrimination in cargo containers | |
| JP3827224B2 (en) | Luggage inspection device | |
| US11921252B2 (en) | Security screening device capable of detecting and locating dangerous objects by using radiation | |
| RU2623692C2 (en) | System and method for detecting diamonds in kimberlite and method for pre-beneficiating diamonds with their use | |
| Udod et al. | State-of-the art and development prospects of digital radiography systems for nondestructive testing, evaluation, and inspection of objects: a review | |
| US11927553B2 (en) | Rapid ore analysis to enable bulk sorting using gamma-activation analysis | |
| Van Liew et al. | Identification and imaging of special nuclear materials and contraband using active x-ray interrogation | |
| US20090232277A1 (en) | System and method for inspection of items of interest in objects | |
| RU2193185C2 (en) | Method of detection of diamonds on conveyer in flow or in specimen of diamond-bearing rock | |
| RU2141109C1 (en) | Method and device for classifying particles | |
| Blackwell et al. | Development of a 3D muon disappearance algorithm for muon scattering tomography | |
| Askari et al. | A new method for detecting the radioactive materials using X or γ-ray cargo inspection systems | |
| US8110812B2 (en) | Method and system for detecting nitrogenous materials via gamma-resonance absorption (GRA) | |
| Martz et al. | Summary of technologies for national security needs | |
| Sebele | Detection of diamonds using the tagged neutron method | |
| GB2055465A (en) | Determining Gold Content | |
| RU2470714C1 (en) | Method of separating diamonds | |
| Kolkoori et al. | Influence of scattered radiation on the efficiency of dual high-energy x-ray imaging for material characterization |