礦石分析系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及檢測包含在特定顆粒材料內(nèi)的一個或多個目標元素。更具體地，本發(fā) 明涉及分析礦石和檢測它里面的指定內(nèi)容。
【背景技術(shù)】
[0002] 在地質(zhì)勘查、探礦以及類似活動期間，在連續(xù)基礎(chǔ)上分析巖切肩（rock cutting) 等的能力具有重要價值。例如，能夠響應于由分析器所產(chǎn)生的信息直接地控制鉆孔。在鉆 孔中收集隨后要被分析的巖心或樣品的乏味過程可以被避免。
[0003] 用于分析礦石和用于檢測指定內(nèi)容的任何系統(tǒng)依靠評估或者檢測視礦石質(zhì)量而 定的某物理方面或化學性質(zhì)。已被用于這個目的的各種技術(shù)包括對在特定條件下顯示了定 義的響應的識別的特性或因素做出反應的系統(tǒng)。這些屬性或特性至少包括下列的：定義的 化學反應、光譜分析、磁性質(zhì)、光度性質(zhì)、x射線分析、磁光分析、導電性質(zhì)、伽馬輻射和密度 以及硬度因素或值。
[0004] 每個方法具有好處和缺點。例如，光度分選機對表面特性做出響應并且不能檢測 在顆粒的表面上未表現(xiàn)的元素的存在。X射線和磁光技術(shù)存在類似的局限性。光譜分析是 準確的但是通常在實驗室條件下執(zhí)行。對各種技術(shù)的一般評論能夠在現(xiàn)有技術(shù)中找到因此 不在這里重復。大致可以說一些方法是費時的，需要專門設備的使用并且最好在實驗室條 件下實現(xiàn)。其它方法是針對特定元素的。例如，設計來檢測鐵的技術(shù)不能夠容易地被適配 成檢測假定銅的存在。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供能夠用來迅速且有效地檢測許多不同目標元素的存在的 礦石分析器，其能夠以魯棒的、易于運輸?shù)男问阶龀霾⑶移浔旧韺е轮苯拥嘏c鉆巖和勘探 設備相結(jié)合地使用。
[0006] 依賴于材料對磁場的敏感度，材料能夠被分類為鐵磁材料、順磁材料或抗磁材料。 然而，用于檢測鐵磁元素和順磁元素的分析器局限于特定約束，其中的一些能夠由適合的 電子設計來解決。分析器還應該保持遠離磁性材料例如剛和鐵。
[0007] 在分析器可能被要求迅速且有效檢測許多不同目標元素的存在的采礦應用中，分 析器應該是緊湊的、魯棒的且易于運輸?shù)?，這是必要的。處理采礦機所產(chǎn)生的巖切肩并且使 巖切肩被導向分析器的設備也必須具有這些屬性。優(yōu)選地，這樣的設備應該集成有分析器 以產(chǎn)生復合裝置，其能夠適于與各種不同的采礦機一起使用并且其能夠在沒有采取來保護 裝置的過度預防的情況下用于采礦環(huán)境中。
[0008] 當原子經(jīng)受磁場時，電子的統(tǒng)計分布可被修改，使得原子開始展示其本身的磁場。 除了以后能夠保持場的鐵磁材料之外，通常僅在所施加的場存在時這個場才存在。通過檢 測如所描述的磁場，能夠檢測到特定元素的存在。這些元素是展示鐵磁性或強烈順磁性的 那些。在特定原子上特定電子亞層未充滿時，具有這種性質(zhì)的元素存在。由本發(fā)明所使用 的特定技術(shù)的重要電子能級是價能級，即，其中特定元素具有電子的最后或最高能級。這個 能級對于除稀有氣體之外的所有是未充滿的，并且對于金屬，它將具有可能容許的電子的 不到一半。由于這個能級的未充滿狀態(tài)，將更易于通過對原子施加磁場來改變其電子的空 間定向。這些元素能夠由本發(fā)明檢測到。
[0009] 本發(fā)明尤其與允許期望特性被檢測到因此能夠識別至少鐵磁元素和順磁元素的 分析器有關(guān)。
[0010] 所述分析器包括：激勵環(huán)形線圈、第一感測環(huán)形線圈和第二感測環(huán)形線圈，其中， 激勵線圈圍繞顆粒樣品的通道的至少一部分并且位于第一感測線圈和第二感測線圈之間， 其中，每個線圈分別纏繞于與通道對準并且在居中位于通道中的軸上；信號發(fā)生器，其向激 勵線圈供應激勵信號從而激勵線圈在通道的至少一部分中建立電磁場；接收機，其檢測樣 品在通道上的經(jīng)過所產(chǎn)生的第一感測線圈中的第一信號和第二感測線圈中的第二信號；以 及處理器，其產(chǎn)生依賴于第一和第二信號之間的差異的輸出信號，并且輸出信號中的干擾 信號被基本上消除。輸出信號表示樣品中特性的存在性。
[0011] 輸出信號表不樣品的磁化率。
[0012] 分析器是高度靈敏的并且由于這個原因，至少應該盡可能地消除能夠影響輸出信 號的額外效應。特別是熱漂移對輸出信號的效應可以是實質(zhì)性的。為了解決這個，每個線 圈優(yōu)選地纏繞于具有實質(zhì)熱形穩(wěn)性的線圈架上。用于與每個相應的線圈一起使用的適合的 線圈架由硼硅酸鹽制成。優(yōu)選地每個線圈架由石英玻璃制成。
[0013] 為了更進一步解決熱漂移的效應（包括線圈和線圈架的熱形穩(wěn)性），至少線圈和 線圈架可以被包圍在熱穩(wěn)定的熱沉中。這可以通過將線圈和線圈架包圍在填充有液體的外 殼中來實現(xiàn)。液體的溫度響應于適合的傳感器而被準確地控制。替換地，加熱至應該對應 于分析器中線圈和電子裝置的最佳工作溫度的適合溫度的液體通過外殼循環(huán)。相對于線圈 和線圈架的質(zhì)量，液體應該具有實質(zhì)性質(zhì)量。如果液體的溫度被準確地控制，則液體的質(zhì)量 作為有助于吸收和取消線圈和線圈架中的溫度波動的熱沉。
[0014] 穿過分析器的物體將在分析器中生成兩個脈沖。物體進入分析器的電磁場時引起 第一脈沖，而當物體離開電磁場時生成第二脈沖。這些脈沖基本上處于相同能級，但一般具 有相反的相位。能夠用電子學方法組合這些脈沖以生成差信號，或按相位，或按振幅，視情 況而定。
[0015] 如果線圈被軸向?qū)剩瑒t發(fā)射（激勵）線圈位于兩個接收（感測）線圈之間，使得 當線圈被垂直定向時，在重力作用下落下的物體將通過已對準的線圈相繼地沿軸向方向移 動。通過適合的設計，發(fā)射線圈在上部感測線圈的區(qū)中所產(chǎn)生的電磁場將與發(fā)射線圈在下 部感測線圈處所產(chǎn)生的電磁場相同。然而，物體在其穿過下部線圈時，將以比它穿過上部線 圈的速度稍微更大的速度移動。
[0016] 如果線圈被徑向?qū)?，則這些感測線圈同時地對顆粒的通過做出響應。在這些感 測線圈上由于速度差而導致的效應被自動地消除。然而，在發(fā)射線圈被定位于內(nèi)感測線圈 和外感測線圈之間情況下內(nèi)感測線圈和外感測線圈上的電磁場稍微不同。
[0017] 在每個實施例中來自感測線圈的信號被組合和處理。所接收到的信號基于所發(fā)射 的電磁場的信息并且基于來自感測線圈的長期接收到的信號針對靜場不平衡被調(diào)整。依賴 于特定物體的尺寸和磁化率的短期值被生成。
[0018] 特別如果正在分析樣品材料的連續(xù)流，對于樣品材料來說有可能在與線圈繞其布 置的縱軸成直角的方向上穿過分析器。例如材料流能夠在激勵線圈與接收線圈或感測線圈 之一之間通過。這個構(gòu)造的缺點是必須以規(guī)則間隔校準分析器以補償漂移效應。
[0019] 發(fā)射線圈或激勵線圈的和兩個接收線圈的確切空間關(guān)系可以依賴于應用而變化， 但是應該總是使得激勵線圈的直接效應（即在不存在任何樣品情況下的激勵線圈的效應） 通過組合來自接收線圈的信號而抵消。
[0020] 因為在每個線圈內(nèi)部的場強度從其感測區(qū)域的中間到邊緣是相對恒定的，所以如 果經(jīng)過線圈移動的樣品偏離中心線，則由每個線圈所產(chǎn)生的信號無顯著影響。
[0021] 盡管三個線圈能夠在各種構(gòu)造中相對于彼此定位，但是在第一實用實施方式中， 這些線圈繞縱軸以軸向布置構(gòu)造。每個線圈圍繞軸并且線圈沿軸向方向彼此間隔開。激勵 線圈然后定位于兩個接收線圈之間。然而已通過試驗發(fā)現(xiàn)，在特定條件下，與徑向線圈構(gòu)造 相比，線圈的軸向布置不給予相同級別的特性。
[0022] 因此，在優(yōu)選實施例中，線圈定位于位于水平延伸的平面中的徑向構(gòu)造中。通道然 后優(yōu)選地垂直地延伸。
[0023] 礦石分析器還包括部分地定位在線圈上游以沿著通過線圈的通道饋送樣品的材 料處理系統(tǒng)?？梢曰旧线B續(xù)地饋送樣品并且樣品可以在重力作用下落下。
[0024] 優(yōu)選地，材料處理系統(tǒng)包括：
[0025] a)用于把采礦機所產(chǎn)生的巖石顆粒的流分成細粒材料和比細粒材料更粗的巖切 肩的設備，細粒材料被導向廢料；
[0026] b)第一導向結(jié)構(gòu)，由非磁性材料制成，其具有上端和下端，上端連接至上述設備， 并且其包圍在重力作用下從設備落下的巖切肩；
[0027] c)在下端處的控制器，其收集落下的巖切肩并且然后使巖切肩沿著通道以受控速 度移動，由此切肩被提供給線圈，隨后巖切肩在出口處離開線圈；以及
[0028] d)第二導向結(jié)構(gòu)，由非磁性材料制成，其具有上端和下端，上端與通道的出口互相 配準，并且其包圍在重力作用下從通道落下的巖切肩。
[0029] 在第二導向結(jié)構(gòu)的下端處，根據(jù)要求，巖切肩能夠被導向廢物或者它們能夠被收 集以用于使用不同的技術(shù)進一步化驗或采樣。
[0030] 用于分離巖石顆粒的設備可以是任何適當種類的并且優(yōu)選地包括旋流器或水力 旋流器。在巖石顆粒的分離時產(chǎn)生的細粒材料通常包括粉塵和小巖切肩、粗砂等。
[0031] 如果使用由旋流器或水力旋流器制成，則重要的是維持系統(tǒng)內(nèi)的正確氣壓?？諝?或干式旋流器通常保持在降低的氣壓下。通過對比水力旋流器被稍微增壓。在任何一情況 下空氣泄漏將不利地影響旋流器的工作。采用干式旋流器，為了在系統(tǒng)內(nèi)維持所需要水平 的降低的氣壓，第一導向結(jié)構(gòu)以密封方式從旋流器連接至出口，通過所述出口粗巖切肩被 排出。第一導向結(jié)構(gòu)可以是通常錐形的，從上端向下端向內(nèi)逐漸變細。第一導向結(jié)構(gòu)的下 端可以以密封方式連接至分析器，并且更具體地，連接至通道。
[0032] 類似地，第二導向結(jié)構(gòu)可以以密封方