DE112011101917B4

DE112011101917B4 - Verfahren zur Aufbereitung von Mineralen nach ihren Lumineszenzeigenschaften

Info

Publication number: DE112011101917B4
Application number: DE112011101917.3T
Authority: DE
Inventors: Evgeny Nikolaevich Vladimirov; Vladimir losifovich Tsvetkov; Leonid Vasilievich Kazakov
Original assignee: RES AND PRODUCTION ENTPR BOUREVESTNIK; RESEARCH AND PRODUCTION ENTERPRISE "BOUREVESTNIK"
Current assignee: RES AND PRODUCTION ENTPR BOUREVESTNIK; RESEARCH AND PRODUCTION ENTERPRISE "BOUREVESTNIK"
Priority date: 2010-11-19
Filing date: 2011-11-08
Publication date: 2017-01-05
Anticipated expiration: 2031-11-09
Also published as: AU2011329904A1; AU2011329904B2; CA2794395A1; CA2794395C; AU2011329904B8; JP2013539021A; US20130126400A1; DE112011101917T5; ZA201207841B; WO2012067542A1; AP2012006450A0; GB201216573D0; CN102958621B; US8878090B2; AP3202A; GB2491313A; GB2491313B; JP5354235B2; RU2437725C1; BR112012023476A2

Abstract

Verfahren zur Aufbereitung von Mineralen anhand ihrer Lumineszenzeigenschaften, mit den Schritten des Transports eines Stroms von separierbarem Material, der Bestrahlung dieses Materials mit einer periodischen Folge von Anregungsimpulsen ausreichender Dauer, um die langsame Komponente der Lumineszenz anzuregen, der Erfassung der Lumineszenzintensität des Minerals während jeder Periode der Impulsfolge, der Echtzeitverarbeitung des erfassten Signals, der Bestimmung des Trennkriteriums, dessen Vergleich mit einem vorgegebenen Schwellenwert sowie der Extraktion des aufzubereitenden Minerals aus dem zu separierenden Material nach Maßgabe des Vergleichs, wobei Schwellenwerte für die Intensität des Lumineszenzsignals zum Zeitpunkt des Einwirkens des Anregungsimpulses auf das zu separierende Material sowie zu einer vorgegebenen Zeit nach dem Ende des Anregungsimpulses festgelegt werden, bei der Verarbeitung des erfassten Signals zunächst die Intensität der Lumineszenz zu einer vorgegebenen Zeit nach dem Ende des Anregungsimpulses bestimmt wird, der ermittelte Wert mit dem vorgegebenen Schwellenwert verglichen wird und, falls der ermittelte Wert größer als der Schwellenwert ist, das Signal zur Bestimmung des gewählten Trennkriteriums verarbeitet wird, das Verarbeitungsergebnis mit dem vorgegebenen Schwellenwert verglichen und das aufzubereitende Mineral aus dem zu separierenden Material abgeschieden wird, wenn das Vergleichsergebnis dem vordefinierten Kriterium genügt; und, ...

Description

Gebiet der Erfindung
Das vorgeschlagene Verfahren fällt in den Bereich der Mineralienaufbereitung, und zwar der Methoden zur Trennung in Anreicherungs- und Abgangsprodukte von zerkleinertem mineralischen Material, in dem Minerale enthalten sind, die unter der Einwirkung einer Anregungsstrahlung lumineszieren. Das vorgeschlagene Verfahren kann sowohl in Röntgenlumineszenzseparatoren in allen Aufbereitungsstadien wie auch in Anlagen zur Produktkontrolle von beispielsweise diamanthaltigem Rohmaterial Anwendung finden.
Stand der Technik
Das in einem bestimmten Zeitintervall registrierbare Lumineszenzsignal eines Minerals besteht im Allgemeinen:

– aus einer kurzlebigen oder schnellen Lumineszenzkomponente (fortan – SK), welche praktisch gleichzeitig (mit einem Intervall von einigen Mikrosekunden) mit dem Einsetzen der Anregungsstrahlung auftritt und unmittelbar nach deren Abbrechen verschwindet;
– aus einer langlebigen oder langsamen Lumineszenzkomponente (fortan – LK), deren Intensität während der Einwirkzeit der Anregungsstrahlung kontinuierlich zunimmt und nach deren Abbrechen relativ langsam (von einigen hundert Mikrosekunden bis zu einer Millisekunde) abnimmt (Nachleuchtphase der Lumineszenz).

Das messbare Lumineszenzsignal lässt sich als Superposition oder Überlappung der vorbeschriebenen Komponenten betrachten.
Bekannt sind die Separatoren CDX-116VE der Firma ”Flow Sort” zur Aufbereitung von diamanthaltigem Matrial, in denen die Anregungsstrahlung kontinuierlich auf das mineralhaltige Material einwirkt, das sich in einem definierten Bereich seiner Transportbahn befindet. Als Abscheidungskriterium dient die summarische (integrale) Intensität der SK und LK des Lumineszenzsignals des Minerals, die während des Einwirkens der Anregungsstrahlung aufgezeichnet wird [http://www.flow.co.za/writeups/NEW_RECOVERY_MACHINE.pdf].
Bei diesem Verfahren der Mineralaufbereitung lassen sich alle Typen von Diamanten auffinden, darunter auch Diamanten der Gruppe II, deren Lumineszenzsignal praktisch keine LK enthält.
Dieses Verfahren der Mineralaufbereitung weist jedoch eine niedrige Selektivität hinsichtlich des aufzubereitenden Minerals auf, da es nicht möglich ist, das Lumineszenzsignal der Diamanten inmitten der Lumineszenzsignale einer Reihe von begleitenden Mineralen zu identifizieren, die ebenfalls eine intensive SK zeigen (Zirkone, Feldspate u. a.).
Um die Extraktionsselektivität für das aufzubereitende Mineral zu steigern, verwendet man bei den bekannten Verfahren als Trennkriterium verschiedene Korrelationen der kinetischen Eigenschaften des Lumineszenzsignals, das sowohl während des Einwirkens der Anregungsstrahlung auf das mineralische Material als auch danach (in der Nachleuchtphase) aufgezeichnet wird.
Bekannt ist z. B. ein Verfahren zur Separation von Mineralen, welche die Pulsanregung der Minerallumineszenz, die Messung der Nachleuchtintensität der LK sowie die Ermittlung ihrer Änderungsgeschwindigkeit in einem vorgegebenen Messzeitintervall umfasst, anhand derer die Minerale getrennt werden [ SU 1459014 , A1, B03B 13/06, 1995]. Bei dieser Methode wurde die Abklinggeschwindigkeit der LK des Lumineszenzsignals als Kriterium für die Trennung der aufzubereitenden und der begleitenden lumineszierenden Minerale gewählt.
Dieses Verfahren hat zwei Nachteile:

– sie gewährleistet nicht die Selektivität bezüglich der begleitenden Minerale mit einer hohen Lumineszenzintensität und einer relativ kurzen LK;
– sie ist ungeeignet zum Auffinden von Mineralen mit einer sehr geringen Intensität (auf dem Niveau des Geräterauschens) der LK der Lumineszenz oder ihrem völligen Fehlen.

Bekannt ist ferner ein Verfahren zur Separation von diamanthaltigem Material, bei der die Lumineszenz durch Röntgenstrahlimpulse ausreichender Dauer angeregt wird, um die langanhaltende Lumineszenzkomponente aufleuchten zu lassen und bei der die Gesamtintensität der kurzen und der langanhaltenden Lumineszenzkomponenten zum Zeitpunkt des Röntgenstrahlimpulses bestimmt, die Intensität der langanhaltenden Lumineszenzkomponente mit Verzögerung nach dem Ende des Röntgenimpulses ermittelt, der Wert des Trennkriteriums aus dem Verhältnis der summarischen Intensität der kurzen und der langanhaltenden Lumineszenzkomponenten zur langanhaltenden Lumineszenzkomponente bestimmt, deren Wert mit einem Schwellenwert verglichen und das aufzubereitende Mineral anhand des Vergleichsergebnisses extrahiert wird [ RU 2235599 , C1, B03B 13/06, B07C 5/342, 2004].
Der Nachteil dieses Verfahren ist, dass auch dieses nicht für die Auffindung von Diamanten mit einer sehr geringen oder praktisch nicht vorhandenen LK geeignet ist, da in diesem Fall das Verhältnis entweder nicht bestimmt werden kann oder sich ein übermäßig großer Fehler ergibt, bei dem die vorgeschlagenen Kriterien nicht anwendbar sind.
Bekannt ist außerdem das von uns als Prototyp benutzte Verfahren zur Aufbereitung von Mineralen anhand ihrer Lumineszenzeigenschaften, das sich daraus zusammensetzt, dass ein Strom separierbaren Materials transportiert wird, dass dieses Material mit einer periodischen Folge von Impulsen einer Anregungsstrahlung bestrahlt wird, deren Dauer ausreicht, die langsame Lumineszenzkomponente zum Leuchten zu bringen, dass die Intensität des Lumineszenzsignals des Minerals während jeder Periode der Impulsfolge aufgezeichnet wird, dass das aufgezeichnete Signal in Echtzeit verarbeitet wird, dass Werte für das Trennkriterium bestimmt werden, dass dieses mit dem vorgegebenen Schwellenwert verglichen wird und dass das aufzubereitende Mineral aus dem zu separierenden Material nach Maßgabe der Vergleichsergebnisse extrahiert wird [ RU 2355483 , C2, 2009]. Bei diesem Verfahren benutzt man als Trennkriterium einen Satz von drei Merkmalen des Lumineszenzsignals des Minerals – die normalisierte Autokorrelationsfunktion als Verhältnis der Gesamtintensität von SK und LK des während der Aktivität des Anregungsimpulses aufgezeichneten Signals, die Intensitätskomponente LK des zu einer vorgegebenen Zeit nach Ende des Anregungsimpulses aufgezeichneten Lumineszenzsignals und die Abklingrate der Lumnineszenz. Die Lumineszenzintensität wird in einem Amplitudenbereich aufgezeichnet, der eine Übersteuerung (Abschneiden) ausschließt.
Der Nachteil dieses Verfahrens ist, dass es ungeeignet ist für die Extraktion von Mineralen mit einer sehr geringen oder praktisch nicht vorhandenen LK, und in diesem Fall die Autokorrelationsfunktion, das Verhältnis der Komponenten und die Abklingrate nicht oder nur mit einen übermäßig großen Fehler bestimmt werden können, bei dem das vorgeschlagene Kriterium nicht funktioniert.
DE 41 37 008 A1 offenbart ein Verfahren zur Aufbereitung von Mineralien anhand ihrer Lumineszenzeigenschaften mit den Schritten des Transports von separierbarem Material, Bestrahlung dessen mit einer periodischen Folge von Anregungsimpulsen, mit Messung der langsamen Lumineszenzkomponente, der Registrierung der gemessenen Lumineszenintensität, der Echtzeitverarbeitung des Signals und Vergleich dessen mit dem Schwellenwert, sowie Extraktion des ausgewählten Minerals, Bestimmung der Lumineszenzintensität zu vorgegebener Zeit nach Ende des Anregungsimpulses und Vergleich dieser mit dem Schwellenwert. Offenbart wird jedoch nicht, dass Schwellenwerte für die Intensität des Lumineszenzsignals zum Zeitpunkt des Einwirkens des Anregungsimpulses auf das zu separierende Material sowie zu einer vorgegebenen Zeit nach dem Ende des Anregungsimpulses festgelegt werden, dass wenn der ermittelte Wert höher als der Schwellenwert ist, das Lumineszenzsignal zur Bestimmung des gewählten Trennkriteriums verarbeitet wird, dass das Verarbeitungsergebnis mit dem vorgegebenen Schwellenwert verglichen und daraufhin das aufzubereitende Mineral aus dem zu separierenden Material abgeschieden wird, wenn das Vergleichsergebnis dem vordefinierten Kriterium genügt; dass, falls die Intensität des Lumineszenzsignals zu einer vorgegebenen Zeit nach Ende des Erregungsimpulses kleiner ist als der Schwellenwert, die Intensität des Lumineszenzsignals während der Aktivität des Anregungsimpulses ermittelt, deren Wert mit dem dafür vordefinierten Schwellenwert verglichen und das aufzubereitende Mineral aus dem zu separierenden Material abgeschieden wird, wenn der Schwellenwert überschritten wird.
EP 0 341 094 A2 offenbart ein Verfahren zur Aufbereitung von Mineralien anhand ihrer Lumineszenzeigenschaften. Es wird jedoch nicht offenbart, dass Schwellenwerte für die Intensität des Lumineszenzsignals zum Zeitpunkt des Einwirkens des Anregungsimpulses auf das zu separierende Material sowie zu einer vorgegebenen Zeit nach dem Ende des Anregungsimpulses festgelegt werden, dass bei der Verarbeitung des aufgezeichneten Signals zunächst die Intensität der Lumineszenz zu einer vorgegebenen Zeit nach dem Ende des Anregungsimpulses bestimmt wird, dass wenn der ermittelte Wert höher als der Schwellenwert ist, das Lumineszenzsignal zur Bestimmung des gewählten Trennkriteriums verarbeitet wird, dass das Verarbeitungsergebnis mit dem vorgegebenen Schwellenwert verglichen und das aufzubereitende Mineral aus dem zu separierenden Material abgeschieden wird, wenn das Vergleichsergebnis dem vordefinierten Kriterium genügt; dass, falls die Intensität des Lumineszenzsignals zu einer vorgegebenen Zeit nach Ende des Erregungsimpulses kleiner ist als der Schwellenwert, die Intensität des Lumineszenzsignals während der Aktivität des Anregungsimpulses ermittelt, deren Wert mit dem dafür vordefinierten Schwellenwert verglichen und das aufzubereitende Mineral aus dem zu separierenden Material abgeschieden wird, wenn der Schwellenwert überschritten wird.
Offenbarung der Erfindung
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren zur Aufbereitung von Mineralen anhand ihrer Lumineszenzeigenschaften bereitzustellen, womit die Effizienz der selektiven Extraktion aufzubereitender Minerale aus separierbarem Material gesteigert werden kann.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Aufbereitung von Mineralen anhand ihrer Lumineszenzeigenschaften nach Anspruch 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der rückbezogenen Unteransprüche.
Gelöst wird diese Aufgabe durch das vorliegende Verfahren zur Trennung von Mineralien anhand ihrer Lumineszenzseigenschaften, mit den Schritten, dass ein Strom separierbaren Materials transportiert wird, dass dieses Material mit einer periodischen Folge von Impulsen einer Anregungsstrahlung bestrahlt wird, deren Dauer ausreicht, die langsame Lumineszenzkomponente anzuregen, dass die Intensität des Lumineszenzsignals des Minerals während jeder Periode der Impulsfolge erfasst wird, dass das erfasste Signal in Echtzeit verarbeitet wird, dass die Werte für das Trennkriterium bestimmt werden, dass dieses mit einem vorgegebenen Schwellenwert verglichen wird und dass das aufzubereitende Mineral aus dem zu separierenden Material nach Maßgabe des Vergleichs abgetrennt wird; dabei stellt man Schwellenwerte für die Intensität des Lumineszenzsignals ein, das während des Einwirkens des Anregungsimpulses auf das zu separierende Material und innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne nach dem Ende des Anregungsimpulses auftritt, bestimmt bei der Verarbeitung des erfassten Signals zunächst die Intensität des Lumineszenzsignals zu einer vorgegebenen Zeit nach dem Ende des Anregungsimpulses, vergleicht den ermittelten Wert mit dem dafür vorgegebenen Schwellenwert und verarbeitet das Signal bei Überschreitung des Schwellenwerts, um das ausgewählte Trennkriterium zu bestimmen, vergleicht das Verarbeitungsergebnis mit dem vorgegebenen Schwellenwert und extrahiert das aufzubereitende Mineral aus dem zu separierenden Material, wenn das Vergleichsergebnis das Sollkriterium erfüllt; falls der erzielte Wert für die Intensität des Lumineszenzsignals zu einer gegebenen Zeit nach dem Ende des Anregungsimpulses niedriger ist, als sein Schwellenwert, bestimmt man die Intensität des Lumineszenzsignals, das während des Anregungsimpulses auftritt, vergleicht den Wert mit dem dafür vorgegebenen Schwellenwert und extrahiert das aufzubereitende Mineral aus dem zu separierenden Material ab, wenn der Schwellenwert überschritten wird.
Das vorgeschlagene Verfahren zur Trennung von Mineralien nach ihren Lumineszenzeigenschaften zeichnet sich gegenüber der bekannten dadurch aus, dass Intensitätsschwellenwerte für das Lumineszenzsignal festgelegt werden, welches während des Einwirkens des Anregungsimpulses auf das zu separierende Material und zu einer vorgegebenen Zeit nach dem Ende des Anregungsimpulses auftritt, dass bei der Verarbeitung des aufgezeichneten Signals zunächst die Intensität des Lumineszenzsignals zu einer vorgegebenen Zeit nach dem Ende des Anregungsimpulses bestimmt wird, dass deren Wert mit dem dafür vorgegebenen Schwellenwert verglichen und, falls der Schwellenwert überschritten wird, eine Signalverarbeitung zur Wertermittlung des ausgewählten Trennkriteriums durchgeführt wird, dass das Ergebnis der Signalverarbeitung mit dem vorgegebenen Schwellenwert verglichen und das aufzubereitende Mineral aus dem zu separierenden Material extrahiert wird, falls das Vergleichsergebnis das Sollkriterium erfüllt, dass, falls der sich einstellende Intensitätswert des Lumineszenzsignals zur vorgegebenen Zeit nach dem Ende des Anregungsimpulses niedriger ist als dessen Schwellenwert, die Intensität des Lumineszenzsignals bestimmt wird, welches während des Anregungsimpulses auftritt, dass deren Wert mit dem dafür vorgegebenen Schwellenwert verglichen und das aufzubereitende Mineral bei Überschreiten des Schwellenwerts aus dem zu separierenden Material abgetrennt wird.
Einfüsse zeitlicher und gerätetechnischer Drift-Vorgänge auf das zu messende Lumineszenzsignal bei der Intensitätsbestimmung lassen sich eliminieren, indem man zusätzlich über die in einem bestimmten Zeitintervall ermittelten Minimalwerte der Intensität des Lumineszenzsignals mittelt und die Intensität des Lumineszenzsignals des zu separierenden Materials auf diese Größe normiert.
Um die Intensität des Lumineszenzsignals der Minerale unabhängig vom Wert seiner Amplitude zuverlässig erfassen zu können, lässt sich das Signal gleichzeitig in mehreren Amplitudenwertbereichen aufzeichnen – in einem Bereich mit eingeprägtem Verstärkungsfaktor und in Bereichen mit n-fach reduziertem Verstärkungsfaktor. Man bestimmt den Bereich, in dem eine Signalbegrenzung nicht auftritt und verarbeitet das in diesem Bereich aufgezeichnete Signal zur Bestimmung des gewählten Trennkriteriums.
Die Gesamtheit der Merkmale nach der Erfindung und ihrer Wechselbeziehung zu den den Schutzbereich festlegenden Merkmalen nach der vorliegenden Erfindung gestattet die Selektivität und Steigerung der Extraktionsrate für die aufzubereitenden Minerale aus dem zu separierenden Material in Echtzeit. Die Gesamtheit der in der Erfindung vorgeschlagenen Verfahrensschritte erlaubt es dabei, nicht nur die kinetischen Merkmale des Lumineszenzsignals des aufzubereitenden Minerals sondern auch die natürlichen energetischen Eigenschaften zu erfassen, die spezifisch für seine verschiedenen Typen sind. Insbesondere das Vorkommen und die Berücksichtigung energetischer Eigentümlichkeiten bei den verschiedenen Typen des aufzubereitenden Minerals sind für das in der Erfindung vorgeschlagene Trennkriterium zur Mineralaufbereitung maßgeblich. Die Merkmale nach der Erfindung gewährleisten insgesamt auch die Trennung des Materials in einem einzigen Messdurchgang, wodurch nicht nur das technische Ziel erreicht, sondern auch eine hohe Produktivität und Wirtschaftlichkeit des Aufbereitungsprozesses sichergestellt wird, wodurch ihrerseits die Prozesseffizienz der nachfolgenden Aufbereitungsphasen gesteigert wird. Dass die vorliegende Lösung nicht auf der Hand liegt, wird auch durch die Tatsache unterstrichen, dass vergleichbare Lösungen trotz der Aktualität der Aufgabe für die mineralaufbereitende Industrie seit mindestens 20 Jahren nicht existieren.
In der den Erfindern bekannten Literatur ist die vorliegende Zusammenführung der der den Schutzbereich festlegenden Merkmale gemäß der Erfindung nicht beschrieben.
Kurzbeschreibung der Abbildungen
In 1 ist der zeitliche Verlauf der Lumineszenzsignale eines Minerals unter Einwirkung einer gepulsten Anregungsstrahlung dargestellt:

a) – Anregungsimpulse;
b) – Lumineszenzsignale bei Abwesenheit lumineszierender Minerale;
c) – Lumineszenzsignale von Mineralen mit SK und LK;
d) – Lumineszenzsignale von Mineralen mit ausschließlich SK.

2 zeigt die schematische Darstellung einer Gerätevariante zur Umsetzung der vorliegenden Erfindung.
Industrielle Anwendbarkeit
Das vorliegende Verfahren zur Aufbereitung von Mineralen anhand ihrer Lumineszenzeigenschaften wird auf folgende Weise realisiert. Man definiert einen Schwellenwert Ua für die Intensität des Lumineszenzsignals U(t) zu einer vorgegebenen Zeit t_a1 nach dem Ende des Anregungsimpulses (1c), ebenso einen Schwellenwert Ub für das Lumineszenzsignal U(t) zum Zeitpunkt t_r1 während des Einwirkens des Anregungsimpulses auf das aufzubereitende Material (1d). Das aufzubereitende Material wird durch eine periodische Folge von Impulsen t_r1 der Anregungsstrahlung – z. B. Röntgenstrahlung – bestrahlt (1a). Dabei sind Bestrahlungs- und Messbereich (Beobachtungsbereich) identisch. Die Bestrahlungszeit reicht aus, die langsame Komponente (LK) des Lumineszenzsignals U(t) anzuregen. Das Signal U = f(t) der Lumineszenzintensität des Minerals wird in dem Energieintervall aufgezeichnet (1c, d), in dem sich die für das aufzubereitende Mineral charakteristische Lumineszenzlinie mit für die Aufzeichnung ausreichender Intensität beobachten lässt. Die Lumineszenz des Minerals lässt sich dabei aus der Richtung der Oberfläche des aufzubereitenden Materials erfassen, die der Strahlenquelle zugewandt ist, und/oder aus der Richtung der Oberfläche des aufzubereitenden Materials, die der Strahlenquelle gegenüberliegt. Das messbare Lumineszenzsignal U(t) kann sowohl einen Anteil T_b aus der Anregung der schnellen (SK) und der langsamen (LK) Komponente enthalten, wie auch einen Anteil T_d aus dem Abklingen seiner langsamen (LK) Komponente (1c). In dem messbaren Signal U(t) kann auch ein Anteil T_b aus der Anregung der SK und möglicherweise der LK des Lumineszenzsignals vorhanden sein, während der Abklinganteil T_d seiner LK praktisch fehlt (1d). Ist kein lumineszierendes Mineral vorhanden, repräsentiert das messbare Signal U(t) nur den Anteil T_b aus der Anregung der SK des Lumineszenzsignals der Luft (1b), dessen Form die Impulsform der Anregungsstrahlung nachbildet, während die Intensität minimal ist. Das Lumineszenzsignal U(t) wird über die gesamte Anregungsperiode T aufgezeichnet (1a). Alle aufgezeichneten Signale U(t) werden in Echtzeit verarbeitet. Die Werte des Lumineszenzsignals U(t) der Luft werden während eines vorbestimmten Zeitintervalls gespeichert, um einen statistisch vertrauenswürdigen Mittelwert dafür zu bestimmen. Bei der Verarbeitung der Lumineszenzsignale U(t) bestimmt man zunächst den Wert des Lumineszensignals U(t) zu einem vorgegebenen Zeitpunkt t_a1 nach dem Ende des Anregungsimpulses zum Zeitpunkt t_r1 und vergleicht ihn mit dem vorgegebenen Schwellenwert Ua. Überschreitet der Wert des Signals U(t) die Werte Ua, folgt ein weiterer Verarbeitungsschritt zur Darstellung der für diesen Fall definierten Parameterwerte des gewählten Trennkriteriums. Dazu vergleicht man die Parameterwerte des Trennkriteriums für das Signal U(t) mit den vorgegebenen Schwellenwerten dieser Parameter und extrahiert das aufzubereitende Mineral aus dem zu separierenden Material, falls die Bedingungen des Trennkriteriums erfüllt sind. Ist das Signal U(t) nicht größer als der Wert Ua, bestimmt man den Wert des Lumineszenzsignals U(t) im Zeitpunkt tr1 der Einwirkung des Anregungsimpulses. Man vergleicht den erzielten Wert mit dem Schwellenwert Ub und scheidet das anzureichernde Mineral aus dem zu separierenden Material ab, wenn der Wert des Signals U(t) größer ist als der Schwellenwert Ub. Auf diese Weise nutzt das vorliegende Verfahren die energetischen Eigenschaften jeglichen Typs von lumineszierendem Material für die selektive Extraktion.
Die Realisierung des vorliegenden Verfahrens wird am Beispiel der Funktionsweise einer Vorrichtung zur industriellen Umsetzung der vorliegenden Erfindung näher erläutert.
Die Vorrichtung (2) zur Realisierung des Verfahren nach der vorliegenden Erfindung besteht aus einem Transportmechanismus 1 in Form einer schrägen Rinne für den Transport des zu separierenden Materialstroms 2, aus einer Synchronisiereinheit 3, einer Strahlenquelle 4 zur Impulsanregung, einem Photodetektor 5 zur Erfassung der Lumineszenz der Minerale, einer Einrichtung 6 zur digitalen Verarbeitung des Lumineszenzsignals, einem Schwellenwertgeber 7 für die Werte Ua und Ub der Intensität des Lumineszenzsignals, einem Stellantrieb 8 und den Auffangbehältern 9 und 10 für das aufzubereitende Mineral bzw. den Abgang.
Der Transportmechanismus 1 dient dazu, den Strom 2 des zu separierenden Materials mit der erforderlichen Geschwindigkeit (z. B. mit einer Geschwindigkeit von 1 bis 3 m/s) durch den Bestrahlungs- und Messbereich zu führen und anzuhalten. Die Einheit 3 dient dazu, die notwendige Arbeitsabfolge der Baugruppen und Funktionseinheiten der Vorrichtung zu synchronisieren. Die Quelle 4 in Form eines Röntgengenerators dient dazu, den zu separierenden Materialfluss mit einer kontinuierlichen Impulsfolge anzuregen. Der Photodetektor 5 dient dazu, die Lumineszenzstrahlung eines Minerals in ein elektrisches Signal umzuwandeln. Die digitale Datenverarbeitungsanlage 6 dient dazu, die Signale des Photodetektors 5 zu verarbeiten, die daraus resultierenden Werte für die charakteristischen Merkmale der Lumineszenzsignale mit den entspechenden vorgegebenen Schwellenwerten zu vergleichen und die Befehle an den Stellantrieb 8 zur Abscheidung des aufzubereitenden Minerals anhand des Vergleichsergebnisses zu generieren.
Die Funktionsweise der Vorrichtung (2) ist wie folgt: vor der Zuführung des zu verarbeitenden Materials wird die Synchronisiereinheit 3 gestartet. Diese sendet Anregungsimpulse von ausreichender Dauer, um die LK der Lumineszenz anzuregen (z. B. 0,5 ms mit einer Periode von 4 ms), an die Röntgenstrahlquelle 4 und den Digitalrechner 6. Über den Schwellenwertgeber 7 werden die Zahlenwerte (in Spannungseinheiten) für die Schwellenwerte Ua und Ub in den Rechner 6 eingegeben. Dann wird die Zuführung des zu separierenden Materials eingeschaltet. Der zu separierende Materialstrom 2 gelangt auf der schrägen Rinne 1 in den Bestrahlungs- und Messbereich, wo er mit periodischen Impulsen von der Dauer t_r und der Periode T aus der Röntgenstrahlquelle 4 bestrahlt wird (1a).
Unter der Einwirkung der Röntgenstrahlen sendet ein Teil der Minerale, die in dem zu separierenden Material enthalten sind, Lumineszenzstrahlen aus. Das Lumineszenzsignal trifft auf den Photodetektor 5, der das Lumineszenzsignal in ein elektrisches Signal umwandelt. Dieses wird in den Verarbeitungsrechner geleitet. In jeder Periode T der Anregungsimpulsfolge (1a) wird in der Verarbeitungseinrichtung 6 ein Lumineszenzsignal aufgezeichnet. Dabei zeichnet auf bzw. erfasst die Verarbeitungseinrichtung 6

– für den Fall, dass sich im Bestrahlungs- und Messbereich keine lumineszierenden Minerale befinden, das Lumineszenzsignal der Luft und bestimmt nach einer statistisch zuverlässigen Anzahl solcher Signale einen Mittelwert für die Lumineszenz der Luft im Bestrahlungs- und Messbereich (Lumineszenzeigenschaften werden in diesem Fall nicht bestimmt);
– für den Fall, dass im Bestrahlungs- und Messbereich ein Mineral mit vollständiger Lumineszenz vorhanden ist, bei der das Lumineszenzniveau zum Zeitpunkt t_a1 größer ist als die Schwelle Ua (1), die Werte der durch das Trennungskriterium vorgegebenen charakteristischen Eigenschaften des Lumineszenzsignals wie z. B. der normierten Autokorrelationsfunktion, des Verhältnisses der Komponenten (SK + LK/LK) und der Abklingkonstante des Lumineszenzsignals nach dem Ende des Anregungsimpulses. Danach vergleicht die Verarbeitungseinheit 6 die daraus resultierenden Werte mit den Schwellenwerten der charakteristischen Eigenschaften auf die Erfüllung des Nachweiskriteriums für das aufzubereitende Mineral und generiert bei positivem Vergleichsergebnis ein Steuersignal an die Stellvorrichtung 8. Der Mechanismus 8 lenkt das aufzubereitende Mineral in den Auffangbehälter 9, während das Restmaterial in den Auffangbehälter 10 für den Abgang gelangt. Die Verarbeitung des Signals in dem Gerät 6 auf der Grundlage von vier Parametern des Trennkriteriums erlaubt es, das aufzubereitende Mineral von z. B. Zirkon oder Feldspat zu trennen, die während des Einwirkens des Anregungsimpulses intensiv lumineszieren;
– für den Fall, dass sich im Bestrahlungs- und Messbereich ein Mineral mit intensiver Lumineszenz während der Aktivität des Anregungsimpulses befindet (1d), das Ausbleiben (niedriger als die Schwelle Ua) der Lumineszenz im Zeitpunkt t_a1 nach dem Ende des Anregungsimpulses t_r1 und vergleicht danach das Signal zum Zeitpunkt der Aktivität des Anregungsimpulses mit dem vorgegebenen Schwellenwert Ub.

Bei der Bestimmung der Intensität des Signals U(t) wird dessen gemessener Wert auf den Mittelwert des Lumineszenzsignals der Luft normiert.
Darüber hinaus gibt es für den Fall, dass die gemessene Lumineszenzintensität des Minerals über dem Eingangsbereich der Verarbeitungseinheit 6 liegt (die Signalamplitude wird abgeschnitten), im Photodetektor 5 mehrere Ausgänge: einen mit dem nominalen Verstärkungsfaktor und andere mit einem um jeweils den Faktor N (z. B. 10) gegenüber dem vorhergehenden reduzierten Wert. Dementsprechend sind in der Datenverarbeitungseinheit 6 mehrere Eingänge vorgesehen und es ist sichergestellt, dass immer derjenige Eingang automatisch gewählt wird, in dem die Signalamplitude nicht abgeschnitten wird.
Die Synchronisationseinheit 3 und die Datenverarbeitungseinrichtung 6 können zusammengefasst und auf der Basis eines PC oder eines Mikroprozessors ausgeführt werden. Die Synchronisationseinheit 3 kann auf der Basis von Mikrochips der Serie K155 oder K555 auch als Generator für die Impulse der Dauer t_r mit der Periode T, der Photodetektor 5 auf der Basis des Photomultipliers FEU-85 oder R-6094 (Hamamatsu) und die Datenverarbeitungseinrichtung 6 auf der Basis eines Mikroprozessors mit integriertem Vielkanal-Analog/Digital-Konverter ausgeführt werden. Der Schwellenwertgeber 7 kann mit einer Gruppe von Wählschaltern oder auch einer an den Mikroprozessor angeschlossenen Tastatur ausgeführt werden. Das nach der vorliegenden Erfindung vorgeschlagene Verfahren zur Mineralaufbereitung anhand ihrer Lumineszenzeigenschaften erfüllt das Kriterium der ”industriellen Anwendbarkeit”.
Bevorzugte Realisierung der Erfindung
Die in der 2 dargestellte Gerätekonfiguration wurde unter den Bedingungen eines Aufbereitungsbetriebes an Diamantenimitaten getestet. Es wurden Imitate der Firma ”Flow Sort” von blauer Farbe verwendet, die praktisch keine Lumineszenz nach dem Ende des Anregungsimpulses zeigen, sowie Imitate K-35 des Unternehmens ”Kommeral” auf der Basis von Phosphor. Die Imitate wurden, ohne dass die Trennparameter geändert wurden, in den Strom des zu separierenden Materials eingebracht. In den Versuchen wurden beide Imitattypen zu 100% extrahiert.
Auf diese Weise gewährleistet das vorliegende Verfahren zur Aufbereitung von Mineralen anhand ihrer Lumineszenzeigenschaften nicht nur die Extraktion jeglichen Typs von aufzubereitenden Mineralen aus einem Strom separierbaren Materials, sondern steigert auch die Selektivität der Extraktion.

Claims

Verfahren zur Aufbereitung von Mineralen anhand ihrer Lumineszenzeigenschaften, mit den Schritten des Transports eines Stroms von separierbarem Material, der Bestrahlung dieses Materials mit einer periodischen Folge von Anregungsimpulsen ausreichender Dauer, um die langsame Komponente der Lumineszenz anzuregen, der Erfassung der Lumineszenzintensität des Minerals während jeder Periode der Impulsfolge, der Echtzeitverarbeitung des erfassten Signals, der Bestimmung des Trennkriteriums, dessen Vergleich mit einem vorgegebenen Schwellenwert sowie der Extraktion des aufzubereitenden Minerals aus dem zu separierenden Material nach Maßgabe des Vergleichs, wobei Schwellenwerte für die Intensität des Lumineszenzsignals zum Zeitpunkt des Einwirkens des Anregungsimpulses auf das zu separierende Material sowie zu einer vorgegebenen Zeit nach dem Ende des Anregungsimpulses festgelegt werden, bei der Verarbeitung des erfassten Signals zunächst die Intensität der Lumineszenz zu einer vorgegebenen Zeit nach dem Ende des Anregungsimpulses bestimmt wird, der ermittelte Wert mit dem vorgegebenen Schwellenwert verglichen wird und, falls der ermittelte Wert größer als der Schwellenwert ist, das Signal zur Bestimmung des gewählten Trennkriteriums verarbeitet wird, das Verarbeitungsergebnis mit dem vorgegebenen Schwellenwert verglichen und das aufzubereitende Mineral aus dem zu separierenden Material abgeschieden wird, wenn das Vergleichsergebnis dem vordefinierten Kriterium genügt; und, falls die Intensität des Lumineszenzsignals zu einer vorgegebenen Zeit nach dem Ende des Anregungsimpulses kleiner ist als sein Schwellenwert, die Intensität des Lumineszenzsignals während der Aktivität des Anregungsimpulses ermittelt, deren Wert mit dem vorgegebenen Schwellenwert verglichen und das aufzubereitende Mineral aus dem zu separierenden Material abgeschieden wird, wenn der Schwellenwert überschritten wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei ein Mittelwert aus den in einem definierten Zeitintervall gemessenen Minimalwerten der Intensität des Luminezenzsignals gebildet und die Intensität des Lumineszenzsignals auf diese Größe normiert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Lumineszenzsignal gleichzeitig in mehreren Wertebereichen der Amplitude aufgezeichnet wird, nämlich in einem Bereich mit eingeprägtem Verstärkungsfaktor und in Bereichen mit N-facher Reduzierung des Verstärkungsfaktors, wobei der Bereich bestimmt wird, in dem keine Übersteuerung (Abschneiden) des Signals auftritt, und das in diesem Bereich aufgezeichnete Signal zur Bestimmung des gewählten Trennkriteriums weiterverarbeitet wird.