Brevet FR2471606A1 — publié le 19810619

L'invention concerne un procédé permettant de déterminer la qualité d'une particule; elle a, plus par- ticulièrement, trait à un système de triage avec correc- tion ou compensation des diverses erreurs pouvant affec- ter la précision du processus de triage. Au cours du procédé de triage d'un matériau en particules, par exemple un minerai radioactif, il est nécessaire de déterminer la qualité de chaque particule avant de décider si elle sera rejetée ou acceptée. La qualité d'une particule est essentiellement déterminée par une mesure de sa radioactivité par unité de masse, en mesurant le volume de cette particule, en évaluant direc- tement la masse à partir de ce volume, et en calculant le rapport entre le comptage de la radioactivité émise par la particule et cette masse. Ce procédé est généralement acceptable, sans ré- glage, lorsque le minerai est fortement radioactif, mais les diverses erreurs dues aux dimensions relatives des particules, à leurs différentes densités et formes, se révèlent importantes à mesure que leu teneur en matériau radioactif décrott, et peuvent se traduire par des déci- sions d'acceptation ou de rejet erronnées. Pour calculeri la teneur en matériau radioactif d'une particule, on suppose que le comptage effectué dans des détecteurs de radiations, lors du passage devant ces détecteurs d'une particule donnée, est directement propor- tionnel à la teneur en matériau radioactif de cette par- ticule, dans les limites statistiques de la nature aléa- toire des émissions de radiations par ce matériau radio- actif. Cela n'est pourtant vrai que pour des dimensions, formes et masses constantes des particules, des facteurs affectant la géométrie de comptage vue depuis les détec- teurs, le comptage étant également affecté par l'absorption de radiations dans la particule elle-même. La géométrie de comptage et l'autoabsorption de radiations dans la particule dépendent fortement de la forme et de la masse de la particule, de sorte que, pour une masse constante de matériau radioactif dans une particule, les comptages effectués par les détecteurs varieront très fortement avec la masse de la particule et ne seront pas constants comme il est supposé pour la teneur calculée. Pratiquement, les facteurs considérés peuvent introduire une erreur de 100% dans le calcul de la teneur en matériau radioactif d'une particule ayant une masse de 50 gm par rapport à une par- ticule ayant une masse de 250 gm. Le procédé conforme à l'invention consiste à classer la particule dans une classe parmi un certain nom- bre de classes prédéterminées, chaque classe prédéterminée se référant à une caractéristique physique de la particu- le et étant affectée d'un facteur de correction, à faire une mesure de la qualité de la particule, et à appliquer le facteur de correction de la classe de cette particule à la valeur mesurée pour déterminer la qualité réelle. Chaque classe prédéterminée peut se référer à une forme de particule parmi un certain nombre de formes prédéterminées. En variante en outre, on peut prédétermi- ner un certain nombre de classes se référant à un certain nombre de dimensions de particules prédéterminées, soit volumétriques ou de masse. Si la mesure de teneur est basée sur une mesure par unité de volume, on peut également définir un facteur de correction tenant compte des variations de densité. Le procédé conforme à l'invention permettant de déterminer la teneur d'une particule en matériau radio- actif consiste également à faire une mesure de la radio- activité de cette particule, à faire une mesure de son volume, à calculer la masse de la particule à partir de son volume, à évaluer la qualité ou teneur en matériau ra- dioactif de la particule par le rapport de la valeur de radioactivité mesurée sur la valeur dé masse calculée, à classer la particule en fonction de sa forme, et à corri- ger la valeur de teneur évaluée en lui appliquant un fac- teur de correction fonction de la classe dans laquelle la particule a été affectée. Conformément à l'invention, le facteur de correc- tion prend en compte des variations de densité qui dé- pendent de la classe dans laquelle la particule a été af- fectée en raison de sa forme. Conformément à l'invention, le facteur de correc- tion prend en compte les variations de comptage de radio- activité qui dépendent de la classe dans laquelle la par- ticule a été affectée en raison de sa forme. Conformément à l'invention, la radioactivité de la particule est déterminée en faisant passer cette particule devant au moins un détecteur de radiations, le procédé consistant à effectuer une mesure de radio- activité seulement lorsque la particule se trouve, par rapport au(x) détecteur(s), en deçà d'une distance dé- terminée. La suite de la description se réfère aux dessins annexés qui représentent: - figure 1, une illustration graphique de la relation en- tre leur teneur en matériau radioactif et le comptage de radioactivité pour des particules de masses diffé- rentes, - figure 2(a), (b), (c), des particules de masses diffé- rentes exposées sur des scintillomètres, - figure 3(a), (b), (c), des particules de formes diffé- rentes, mais de même masse et de même teneur en maté- riau radioactif, exposées sur des scintillomètres, -figure 4, une illustration de la relation entre un comp- tage de radioactivité et la distance qui les sépare ho- rizontalement d'un scintillomètre pour trois particules de formes différentes, - figure 5, une illustration de courbes de correction pour des particules de masses différentes (en gm), donnant, en échelle logarithmique, la teneur en fonction du comp- Z471606 tage de radioactivité, également en échelle logariih- mique, - figure 6, le schéma d'un système de triage mettant en oeuvre le procédé conforme à l'invention, - figure 7, un organigramme simplifié de programme de calculateur exécuté par le système de la figure 6. Les graphiques de la figure 1 s'expliquent d'eux-mêmes et soulignent le fait que les particules ayant des masses différentes donnant lieu à des compta- ges égaux de radioactivité n'ont pas nécessairement la même teneur en matériau radioactif, la masse de chaque particule devant être, en conséquence, déterminée avec précision si l'on veut calculer correctement la teneur. Généralement le volume de chaque particule esti, déterminé comme il est décrit par exemple dans la demande de-brevet Sud-Africaine nO 80/4250 intitulée "Volumetric Measurement"; ce volume peut être déterminé de toute au- tre manière appropriée, et la masse d'une particule est supposée être-directement proportionnelle à son volume. On a toutefois établi empiriquement que la densité spéci- fique des particules de certains minerais varie largement, par exemple de 2, 12 à 3,18, et que, en outre, dans un grand nombre de cas, la densité d'une particule dépend de sa forme. Par suite, selon un aspect de l'invention, une particule est classée en fonction de sa forme, et on affecte, à la mesure volumétrique de la particule, un facteur de correction qui prend en compte les variations de densité en fonction de la forme. On expliquera ultérieurement dans ce qui suit un processus de classification des particules en fonction de leur forme. Il est-de pratique courante dan es systèmes de triage de minerais d'utiliser des systèmes électroniques de calcul, par exemple des microprocesseurs, pour traiter les données et aboutir à une décision d'acceptation ou de rejet pour chaque particule de minerai. L'usage des mi- croprocesseurs est largement répandu; on ne fera donc pas la description de la programmation du microprocesseur qui peut être aisément programmé pour traiter les données de volume et fournir une valeur de masse statistiquement corrigée. On a représenté figure 2(a), (b), (c) des parti- cules de masses différentes se trouvant chacune directe- ment placée sur un scintillomètre. Les particules donnent lieu à des comptages égaux de radioactivité et sont, en conséquence, de teneurs différentes en matériau actif. Les figures démontrent également que la dimen- sion de la particule influence le comptage de radioacti- vité. On a illustré sur chaque figure, en lignes inter- rompues, l'angle sous-tendu par la surface active du scintillomètre et dans lequel s'inscrit le pourtour de la particule. On voit que cet angle décroît à mesure que s'accroit la dimension de la particule et que, en conséquence, les radiations détectées dépendent de la géométrie du détecteur et de la dimension de la parti- cule. En outre, il y a perte de comptage en raison de l'auto-absorption des radiations dans la particule elle- même et cette perte est fonction de la dimension de la particule. Un facteur de correction tenant compte de la dimension de la particule, soit de sa masse, peut être appliqué à la valeur de comptage de radioactivité pour obtenir une valeur de teneur corrigée. Les facteurs de correction sont obtenus comme suit. Un grand nombre de particules, ayant des masses variant de la valeur minimum à la valeur maximum traitées dans le système de triage, et dont les formes sont de préférence régulières et reproductibles, ayant de plus des teneurs en matériau radioactif ou qualités normalement traitées dans le système de triage, sont soumises indivi- duellement à comptage dans des conditions normalisées si- mulant le système de comptage du dispositif de triage. Ces particules sont alors individuellement titrées quant à leur teneur en matériau radioactif, par un procédé chimi- que ou autre, et les données obtenues permettent d'établir, pour une série de groupes de particules ayant des masses différentes, une série de courbes de calibrage exprimant, en fonction de la teneur en matériau actif, la valeur de comptage par seconde et par gramme-masse de particule. On a représenté de telles courbes figure 5, teneur et va- leur de comptage étant à échelle logarithmique, la masse de la particule en gm étant un paramètre variable d'une courbe à l'autre. A partir de ces courbes de calibrage, on définit des facteurs de correction pour des groupes de particu- les de masses appropriées, afin que la machine de triage puisse calculer les teneurs en matériau radioactif avec plus de précision. Le calcul de la teneur pour chaque particule traversant la machine de triage se fait au mo- yen d'un microprocesseur, les facteurs appropriés permet- tant de calculer cette teneur, y compris les facteurs de correction nécessaires, étant introduits dans la mémoire à accès sélectif du microprocesseur pour être utilisés dans le programme de calcul au moment voulu. On a illustré figures 3(a), (b), (c), la géomé- trie de particules de même masse et de même radioactivi- té, ces particules étant de forme cubique, plate et en forme de plaquette (ces termes seront définis dans ce qui suit); on a illustré figure 4 les valeurs de comptage pour ces particules en fonction de leur distance à partir du centre du scintillomètre. Les particules plate et en forme de plaquette qui sont représentées figure 3 ont grossièrement la même épaisseur, et donnent lieu à la même valeur de comptage directement au centre du scintillomètre. La particule cubique par contre donne lieu à une valeur maximum de comptage plus faible en raison de sa plus forte auto-ab- sorption. La valeur de comptage pour la particule plate s'accroît et décroît plus rapidement que pour la particule- en forme de plaquette, du fait que cette dernière est plus longue que la particule plate et que sa partie exposée sur le scintillomètre est relativement plus grande lorsqu'elle est déplacée à partir du scintillomètre. C'est la valeur de comptage de la particule cu- bique qui s'accroit et décroît le moins rapidement. Cela est dû au fait que le scintillomètre est sensible aux ra- diations émanant des parties supérieures de la particule, alors que cette dernière, plus haute, est-déplacée sur le scintillomètre, tandis que, pour les deux autres particu- les, un déplacement les amène rapidement au delà de la - plage de sensibilité de ce scintillomètre. Les formes différentes de particule sont le fait des caractéristiques géologiques du minerai qui, lors de son extraction et du broyage auquel il est ensuite soumis, se brise le long de ses plans les plus faibles. Dans cette description, on a limité à trois le nombre de formes différentes de particule, ces trois formes étant définies comme suit: - - a = longueur, soit la plus grande dimension linéaire de la particule, b = largeur, soit la dimension linéaire maximum de la particule perpendiculairement à sa longueur, - c = hauteur, soit la dimension linéaire maximum de la partie perpendiculairement à sa longueur et à sa largeur; - une particule est dite "cubique" lorsque a > b 7 a et a 7 c a - une particule est dite "plate" lorsque a> b >Ja et c 4 - une particule est dite en forme'de plaquette lorsque b -1--a et c 4 t-a. Certains minerais contiennent 60% de particules 3-5 cubiques, 30% de particules plates et 10% de particules en forme de plaquette. Dans cet exemple, on a défini les formes à partir de dimensions linéaires maxima, mais on peut très bien procéder autrement et définir les formes en termes de dimensions linéaires moyennes. Le nombre de trois choisi dans cet exemple n'est pas exhaustif et, pour certains minerais, il est possible de définir un plus grand ou un plus petit nom- bre de formes de base. Ce qui est important, c'est que chaque forme de base a, dans certaines limites, un effet prévisible, qui est déterminé empiriquement, sur la va- leur de comptage de radiations obtenue. En faisant appel à des techniques de mesure fondamentales, et en utilisant un certain nombre d'échan- tillons de particules statistiquement représentatifs des différentes formes de base-et tombant dans différentes ca- tégories'de masse, on peut obtenir une série de courbes analogues à celles de la figure 4, ainsi que les courbes illustrées figure 5, et les données résultant de ces cour- bes peuvent être utilisées pour former des facteurs de correction, lesquels seront eux-mêmes utilisés dans le pro- gramme du microprocesseur pour calculer des valeurs de teneur statistiquement corrigées. On a représenté figure 6 le schéma d'un système de triage mettant en oeuvre le procédé conforme à l'inven- tion. Ce système comporte un convoyeur à courroie 10 qui entratne des particules 12 alignées et espacées les unes des autres, successivement, devant une rangée de détec- teurs de radiations 14; une zone de comptage 16 est défi- nie par chaque détecteur. - Les détecteurs sont sensibles aux radiations é- mises par les particules dans leur zone de comptage à un moment donné, et les valeurs de comptage fournies par les détecteurs pour une particule donnée sont additionnées dans un accumulateur 18 de la manière décrite, par exemple, dans la demande de brevet Sud Africaine no 78/3198 inti- 2471606 - tulée "Improvements Relating to Sorting Systems". L'appareil 20, du type décrit dans la demande de brevet Sud Africaine nO 80/4250 déjà citée, est situé à proximité de la courroie et fournit une mesure du volume de chaque particule. La valeur de comptage totale et les mesures de volume sont mises en corrélation et enre- gistrées dans une mémoire 22 du microprocesseur 24. Une mémoire morte 26, pré-programmée avec les données de correction, est montée en interface avec le microproces- seur 24. Une détermination de masse peut être faite pour chaque mesure de volume. En outre, les données fournies lors de la détermination du volume d'une particule peu- vent être utilisées, par exemple, sur la base des règles et définitions précédemment énoncées, pour classer les particules en fonction de leur forme. Selon les données déterminées statistiquement à partir d'échantillons représentatifs du minerai à trier, les données de correction contenues dans la mémoi- re 26 peuvent comporter au moins ce qui suit: (a) des facteurs de correction pour variations de densité en fonction de la forme, du volume ou de tout autre para- mètre, (b) des facteurs de correction, par exemple du type illustré figure 5, qui prennent en compte la masse de chaque particule, et (c) des facteurs de correction, par exemple de la forme illustrée figure 4, qui prennent en compte la forme de chaque particule. Pour chaque particule 12, le microprocesseur 24 effectue un programme de recherche pour lire les facteurs de correction appropriés dans la mémoire 26 et corriger ensuite la mesure de masse correspondant à cette parti- cule. Le rapport de la valeur de comptage sur la mesure de masse corrigée donne la teneur en matériau radioac- tif de la particule, et le microprocesseur est alors en mesure de prendre une décision de rejet ou d'acceptation en fonction de critères prédéterminés, un dispositif classique de triage 28, des ajutages d'air par exemple, étant commandé pour effectuer le tri des particules. On a représenté figure 7 un organigramme simpli- fié du programme exécuté par le microprocesseur 24. Cet organigramme illustre un cycle de calcul pour une seule particule.. Dans le cas de rangées parallèles, les mêmes calculs peuvent être faits simultanément en parallèle, ou on peut faire appel à un système de partage de temps pour que les calculs puissent êtrè faits à l'aide d'un seul microprocesseur. Un autre facteur est pris en compte conformément à l'invention, les valeurs de comptage sur lesquelles- sont basées les valeurs de teneur doivent être évaluées dans les mêmes conditions pour les différentes particules. Les valeurs de comptage par unité de temps four- nies par chacun des détecteurs à cristal scintillateur sont fonction de la distance entre la particule et le cristal, et sont maximales lorsque la particule passe au centre du cristal et la valeur de fond n'est pas affectée par le mouvement de la particule; il est donc essentiel de commencer le comptage des radiations, depuis la par- ticule en cours d'approche, lorsque le taux de comptage est une bonne proportion du taux de comptage maximal, soit lorsque la particule se trouve sur l'axe ou proche de l'axe du cristal. Le temps de comptage se situe donc entre le mo- ment o la particule parvient à une distance fixe du comp- teur et le moment o cette particule se trouve à la même distance après le compteur. On peut utiliser à cet effet des portes lumineu- ses 30 et 32 à l'entrée et à la sortie respectivement de chaque zone de comptage. Les portes lumineuses détectent simplement la présence d'une particule 12 et commandent le transfert des données depuis les détecteurs 14 vers l'accumulateur 18. On peut également trier les valeurs de comptage dans des registres tampons entre les détec- 2471'606 teurs 14 et l'accumulateur 18 à intervalles de temps fixes, et en sortie du registre que les valeurs enregistrées lorsque la particule se trouvait dans la zone de comptage. REVENDICATIONS 1) Procédé permettant de déterminer la qualité d'u- ne particule, caractérisé-en ce qu'il consiste à classer la particule dans une classe parmi un certain nombre de classes prédéterminées, chaque classe prédéterminée se référant à au moins une caractéristique physique de la particule et étant affectée d'un facteur de correction, à faire une mesure de la qualité de la particule, et à appliquer le facteur de correction de la classe de cette particule à la valeur mesurée de qualité pour déterminer la qualité réelle. 2) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que chacune des classes prédéterminées de particu- le se réfère à une forme de particule parmi un certain nombre de formes prédéterminées. 3) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que chacune des classes prédéterminées de particule se réfère à une dimension de particule parmi un certain nombre de dimensions prédéterminées. 4) Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il consiste à appliquer, à la mesure de qualité, un facteur de correction qui prend en compte les variations de densité fonction de la forme de la par- ticule. 5) Procédé permettant de déterminer la teneur d'une particule en matériau radioactif, caractérisé en ce qu'il consiste à faire une mesure de la radioactivité de la par- ticule, à faire une mesure de son volume, à calculer la masse de la particule à partir de son volume, à évaluer la qualité ou teneur en matériau radioactif de la particule par le rapport de la valeur de radioactivité mesurée sur la valeur de masse calculée, et à corriger la valeur de teneur évaluée en lui appliquant un fàcteur de correction fonction de la masse de la particule. Procédé permettant de déterminer la teneur d'une 6) particule en matériau radioactif, caractérisé en ce qu'il consiste à faire une mesure de la radioactivité de cette particule, à faire une mesure de son volume, à calculer la masse de la particule à partir de son volume, à évaluer la qualité ou teneur en matériau radio- actif de la particule par le rapport de la valeur de radioactivité mesurée sur la valeur de masse calculée, à classer la particule en fonction de sa forme, et à corriger la valeur de teneur évaluée en lui appliquant un facteur de correction fonction de la classe dans laquelle la particule a été affectée. 7) Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que le facteur de correction prend en compte les variations de densité qui dépendent de la classe dans laquelle la particule a été affectée en raison de sa forme. 8) Procédé selon la revendication 6 ou 7, carac- térisé en ce que le facteur de correction prend en comp- te les variations de comptage de radioactivité-qui dépen- dent de la classe dans laquelle la particule a été affec- tée en raison de sa forme. 9) Procédé selon l'une des revendications 5 à 8, caractérisé en ce que la radioactivité de la particule est déterminée en faisant passer cette particule devant au moins un détecteur de radiations, le procédé consistant à effectuer une mesure de radioactivité seulement lors- que la particule se trouve, par rapport au(x) détecteur(s), en deçà d'une distance-prédéterminée.