DE3443527C2

DE3443527C2 - Vorrichtung zum Aktivieren von Material

Info

Publication number: DE3443527C2
Application number: DE3443527A
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: General Mining Union Corp Ltd
Current assignee: General Mining Union Corp Ltd
Priority date: 1983-11-30
Filing date: 1984-11-29
Publication date: 1986-12-18
Also published as: JPH0250419B2; ZA849307B; FI844687A0; FR2555750A1; GB8429286D0; US4696782A; AU3594084A; FI844687L; GB8331911D0; CA1226079A; SE8405976D0; GB2150800A; GB2150800B; DE3443527A1; JPS60149951A; SE8405976L; BR8406077A; FR2555750B1; AU561876B2

Abstract

Eine Bestrahlungsvorrichtung zum Bestrahlen von Erzklumpen zur Aktivierung einer ausgewählten Substanz in dem Erz durch Neutronenaktivierung enthält eine zylindrische Kammer (10), eine vibrierende konische Basis (20) zur Steuerung des Durchgangs der Klumpen durch die Kammer (10) und mindestens eine koaxiale ringförmige Neutronenquelle (30) an einem Ende der Kammer (10). Die Neutronenquelle (30) ist derart angeordnet, daß alle Erzklumpen gleichförmig aktiviert werden.

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aktivieren einer ausgewählten Substanz in partikelartigem Material, mit einer Material-Handhabungseinrichtung, die einen offenendigen, im wesentlichen senkrechten Zylinder, durch den sich das Material herabbewegt, und eine Vibrationseinrichtung an der unteren Auslaßöffnung des Zylinders aufweist, sowie mit einer Neutronenbestrahlungs-Einrichtung zum Aktivieren der ausgewählten Substanz.

Eine praktische Gold-Erz-Sortierungsanlage muß in der Lage sein, mehrere Zehn Tonnen Erz in der Stunde zu verarbeiten und muß daher eine schnelle Analysetechnik verwenden. Eine geeignete Technik ist die Neutronenaktivierungsanalyse unter Verwendung der Reaktion ¹⁹⁷Au (n, n') ^l97mAu zur Aktivierung von in einem Erzklumpen vorhandenen Gold, wobei die derart erzeugten ^197mAu Nuclide mit einer Halbwertsdauer von etwa 7,8 Sekunden zerfallen unter der Ausstrahlung von ;'-Strahlen mit der Energie 279 keV. Die britischen Patentschriften 20 55 465B und 2101304B (US-PS 43 40 443, US-Serial-No. 38^686, angemeldet am 27. Mai 1982) beschreiben Vorrichtungen zum Sortieren von goldenthaltenden Erzen, bei denen Erzklumpen mit Hilfe der obengenannte Reaktion aktiviert werden, die emittierten Gammastrahlen festgestellt und analysiert werden, um den Goldinhalt der Erze zu bewerten.

Bei einer bekannten Vorrichtung (GB-PS 21 01 304) sind symmetrisch zu einem Target drei Zylinder angeordnet, die um ihre eigenen Achsen rotieren. An dem unteren Ende jedes Zylinders ist eine Vibrationseinrichtung angebracht. Durch die Drehung der Zylinder, die jeweils eigene Antriebsmotoren erfordern, ist jedoch nicht sichergestellt, daß eine gleichmäßige Bestrahlung erreicht wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfach aufgebaute Vorrichtung zu schaffen, mit deren Hilfe es möglich ist, rasch, sicher und mit großem Durchsatz den Anteil einer bestimmten Substanz an einem partikelartigen Material festzustellen.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Vibrationseinrichtung eine gegenüber der Auslaßöffnung des Zylinders senkrecht diesem gegenüber bewegbare Basis aufweist und die Neutronenflußbestrahlungs-Einrichtung ein unterhalb der Basis angeordnetes Target und einen Neutronenstrahl aufweist, der nach oben auf das Target gerichtet ist

Durch diese Anordnung werden nicht nur die zusätzlichen Antriebsmotoren für die Zylinder überflüssig, sondern es wird insbesondere möglich, die ausgewählte Substanz gleichförmig zu aktivieren.

Unter gleichförmiger Aktivierung der ausgewählten Substanz ist zu verstehen, daß in Relation zu dem goldenthaltenden Erz beispielsweise jedes Partikel derselben GoIdgütei(Masse von Gold/Masse von Erz) die gleiche spezifische Aktivität aufweist (Masse von ^197mAu Kernen/Masse von Gold).

Bei einer bevorzugten Ausführungsform gibt es koaxiales kreisförmiges Target, das so angeordnet ist, daß ein Strahl beschleunigter Ionen auf es zur Erzeugung der Neutronen auftrifft, wobei der Strahl über mindestens einen ringförmigen Weg auf dem Target geführt wird.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung zum Feststellen des Vorhandenseins von Gold in goldenthaltenden Erzen ist ein Lithium-Target zur Bombardierung durch einen Strahl hochenergetischer Protonen angeordnet, um dadurch Neutronen der Energie zwischen etwa 0,5 und etwa 3,05 MeV zu erzeugen.

Die Erfindung schlägt ebenfalls eine Erzsortiervorrichtung unter Einschluß der beschriebenen Vorrichtung vor.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorzüge der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sowie anhand der Zeichnung. Hierbei zeigt

F i g. 1 ein Flußdiagramm einer Gold-Erz-Sortiervorrichtung unter Einschluß einer erfindungsgemäßen Vorrichtung; und

F i g. 2 eine Querschnittsdarstellung der Vorrichtung nach der Erfindung.

Eine Gold-Erz-Sortiervorrichtung enthält eine Gesteinszerquetsch- und Klassifiziereinrichtung 2, der gefördertes Erz zugeführt wird, in der das Erz in Klumpen zerquetscht wird und aus der ein Strom von Brocken hervortritt, die der Maschengröße von etwa 75 mm entsprechen, während Brocken, die kleiner als Maschengröße von etwa 35 mm sind, zurückgewiesen werden. Der Strom von Brocken gelangt durch eine im folgenden noch näher beschriebene Bestrahlungsvorrichtung 4, und anschließend werden alle Brocken veranlaßt, an einer Gammastrahl-Detektoranordnung 6 vorbeizugelangen, die derart angeordnet und ausgebildet ist, daß sie Gammastrahlen mit einer Energie von 279 keV feststellt, die von dem Zerfall von ^197mAu Nucliden herstammt und dadurch das Vorhandensein von Gold in den Erzklumpen anzeigt. Jeder Erzklumpen wird einzeln von der Detektoranordnung 6 abgefragt, um festzustellen, ob sein Goldgehalt oberhalb oder unterhalb einer vorbestimmten Konzentration liegt. Die kritische

Konzentration liegt typischerweise im Bereich von 0,5 bis 5 Teile pro Million (ppm), und kann beispielsweise bei 1 ppm eingestellt werden. Jeder Erzbrocken gelangt dann auf eine Sortiereinrichtung 8, die mit Hilfe eines Kabels 7 derart angeordnet und ausgebildet ist, daß sie auf Signale von der Detektoranordnung 6 anspricht und jeden Erzbrocken in einen oder zwei Auslaßströme sortiert, in Abhängigkeit davon, ob die Goldkonzentration in dem Brocken oberhalb oder unterhalb der vorbestimmten Konzentration liegt

Die Zerquetsch- und Klassifiziereinrichtung 2 und der Sortierer 8 können bekannte Arten sein, während die Detektoranordnung 6 so sein kann, wie sie im einzelnen in den oben envähnten Patentschriften beschrieben ist, auf die Bezug genommen wird, da die Zerquetsch- und Klassifiziereinrichtung 2, der Sortierer 8 und die Detektoranordnung 6 nicht Gegenstand der Erfindung sind.

Unter Bezugnahme auf Fig.2 enthält die Bestrahlungseinrichtung 4 eine Bestrahlungskammer 10, die von einem aufrechtstehenden hohlen offenendigen Zylinder 12 definiert ist, der etwa 1 mm dick ist und aus einem kohlenfaserverstärkten Kunststoffmaterial besteht. Er enthält eine abnutzungsresistente Auskleidung 14 aus etwa 3,5 mm dickem Polyurethan, die an ihrem oberen Ende mit dem Zylinder 12 verbunden ist, wodurch eine Lücke 16 von etwa 3 mm Breite zwischen dem unbefestigten Abschnitt der Auskleidung 14 und dem Zylinder 12 entsteht Die Auskleidung 14 erstreckt sich bis kurz unterhalb des Bodens des Zylinder 12. Die Basis der Kammer 10 wird von einer konischen Basisplatte 20 gebildet, die ebenfalls aus kohlenfaserverstärktem Kunststoffmaterial besteht, das mit abnutzungsresistentem Stahl auf ihrer oberen Oberfläche beschichtet ist. Die Grundplatte 20 wird von einem Schaft 22 gehaltert, um dadurch eine Lücke 24 von etwa 80 mm Breite zwischen der Kante der Basisplatte 20 und der Unterkante der Auskleidung 14 zu schaffen.

Direkt unterhalb der Basisplatte 20 ist eine Neutronenquelle 30 mit Einern Target 32 an dem Ende einer evakuierten Strahlenröhre 34 angeordnet. Das Target 32 enthält eine Palladium-Endplatte 36, die das Ende des Strahlrohres 34 verschließt, und eine kreisförmige Lithium-Folie 40 von etwa 0,3 mm Dicke, die innerhalb des Strahlrohres 34 durch einen inneren Umfangsflansch 42 und eine Anzahl von Rohren 44, von denen nur zwei dargestellt sind, gehaltert wird. Jedes Rohr 44 halte« die Folie 40 längs eines jeweiligen ringförmigen Weges und weist EndabschniUe auf, die sich radial zum Durchgang durch die Wand des Strahlrohres 34 erstrecken. Ein Zentralloch 48 durch die Folie 40 gewährleistet gleichen Druck auf beiden Seiten der Folie 40.

Im Betrieb der Bestrahlungseinrichtung 4 werden Erzklumpen in die Kammer 10 von oben gefördert, während die Basisplatte 20 vertikal mit einer Amplitude von etwa 0,5 mm mit Hilfe des Schaftes 22 vibriert wird, um den Durchgang der Klumpen durch die Kammer 10 und aus der Lücke 24 heraus zu steuern. Ein Strahl von Protonen wird längs des Strahlrohres 34 beschleunigt, so daß die Protonen mit einer Energie von 4,5 MeV auf die Lithium-Folie 40 treffen. Kühlwasser wird durch die Rohre 44 geieiiei, um sicherzustellen, daß die Temperatur der Folie 40 nicht ihren Schmelzpunkt 186° C erreicht. Der Protonenstrahl mit einer Breite von etwa 20 mm wird über drei konzentrische kreisförmige Wege auf der Folie 40 abtastend geführt, wobei die Wege zwischen den ringförmigen Abschnitten benachbarter Rohre 44 liegen und mittlere Radien von 230 mm, 190 mm und 50 mm aufweisen. Die auf diesen Wegen zugebrachten Zeiten stehen im Verhältnis \on 20:10:3.

Ein Fluß schneller Neutronen wird durch die Reaktion ⁷3 Li (p, n) ⁷4 Be erzeugt, mit einem Energiebereich von etwa 0,6 MeV bis 2,8 MeV, wobei dieser Bereich durch die Dicke der Folie 40 und die Energie der einlallenden Protonen bestimmt ist und derart ausgewählt ist, daß er im Bereich des maximalen Querschnittes zur Aktivierung von Goldnuclei, Au¹⁹⁷, liegt Jene Protonen, die diese Reaktion mit Lithium nicht eingehen, treten aus der Folie 40 mit einer Energie von etwa 3.3 MeV &us und treffen auf die Endplatte 36, in der ihre Energie als Hitze abgegeben wird.

Die schnellen Neutronen gelangen durch die Endplatte 36 und die Basisplatte 20 zur Bestrahlung der durch die Btjstrahlungskammer 10 gelangenden Erzklumpen. Wenn in einem Erzklumpen Gold vorhanden ist, wird es durch die Reaktion ^197mAu (n, n' ^)^197mAu aktiviert, wobei der Querschnitt für diese Reaktion ein Maximum für Neutronen der Energie von etwa 2,5 MeV ist. Schnelle Neutronen der Energie zwischen etwa 0,6 MeV und 2,8 MeV sind in der Lage, diese Aktivierung zustandezubringen, haben jedoch nicht ausreichend Energie, eine Aktivierung anderer Elemente, die wahrscheinlich in dem Erz vorhanden sind, wie beispielsweise Aluminium und Silizium, durch (n, p) Reaktionen zustandezubringen. Die ringförmigen Wege, über die der Protonenstrahl über die Folie 40 geführt wird, erzeugen einen derartigen Neutronenfluß innerhalb der Kammer 10.

daß alle Erzbrocken im wesentlichen gleichförmig aktiviert werden, wie sie auch durch die Kammer 10 hindurchgelangen.

Obwohl der Zylinder 12 als aus kohlenfaserverstärktem Kunststoff bestehend beschrieben wurde, kann er auch aus anderen Materialien hergestellt sein, beispielsweise einer Titanlegierung, und die Auskleidung 14 kann weggelassen werden. Die Wand der Kammer 10 muß stark genug sein, die Erzklumpen zu enthalten, und entsprechend abnutzungsresistent. Weiterhin ist sie vorzugsweise dünn und mit niedrigem unelastischem und elastischem Querschnitt zur Neutronenstreuung, um die Reflektion von Neutronen der Energie unterhalb etwa 0,6 MeV zurück in die Kammer 10 zu minimieren. Die wirksame Schwellenenergie für die verwendete GoIdaktivierungsreaktion ist 0,6 MeV. Neutronen mit niedrigerer Energie sind in der Lage, Erregung durch (n. v) Reaktionen anderer in dem Erz vorhandener Elemente in Gang zu bringen und sind daher unerwünscht.
Die Neutronenquelle 30 kann auch durch eine Quelle ersetzt werden, die eine dünne Schicht von Lithium aufweist, die auf eine geeignete Halterungsplatte, beispielsweise Niobium, beschichtet ist, worüber ein Protonenstrahl geführt wird. Andere Neutronenquelle wie z. B. die, die eine D (D, n) ³He Reaktion verwenden, können benutzt werden, so lang die erzeugten Neutronen Energien von weniger als etwa 3 MeV aufweisen. In der Quelle 30 wird der Protonenstrahl über drei konzentrische ringförmige Wege geführt, um eine gleichförmige Aktivierung der Erzbrocken zu schaffen, es ist jedoch auch möglich, daß der Protonenstrahl über eine unterschiedliche Anzahl von ringförmigen Wegen gefüiiri werden kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Aktivieren einer ausgewählten Substanz in partikelartigem Material, mit einer Material-Handhabungseinrichtung, die einen offenendigen, im wesentlichen senkrechten Zylinder (12), durch den sich das Material bewegt, und eine Vibrationseinrichtung an der unteren Auslaßöffnung (24) des Zylinders (12) aufweist, sowie mit einer Neutronenbestrahlungs-Einrichtung (30) zum Aktivieren der ausgewählten Substanz, dadurch gekennzeichnet, daß die Vibrationseinrichtung eine gegenüber der Auslaßöffnung (24) des Zylinders (12) senkrecht gegenüber diesem bewegbare Basis (20) aufweist und die Neutronenflußbestrahlungs-Einrichtung (30) ein unterhalb der Basis (20) angeordnetes Target (32) und einen Neutronenstrahl aufweist, der nach oben auf das Target gerichtet ist

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn-/eiehnei. daß der Strahl über mindestens einen geschlossenen Weg auf dem Target (32) geführt wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestrahlungseinrichtung (30) Neutronen mit. einer Energie von etwa 0,5 MeV bis etwa 3,0 MeV erzeugt.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das partikelartige Material Erzklumpen und die ausgewählte Substanz Gold ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie Teil eines Erzsortierers ist.