Brevet FR2471225A1 — publié le 19810619

-1 -i. L'invention concerne un procédé de triage de particules de-minerai émettant des radiations et de compensatiôn de l'erreur due au décalage d'une particule par rapport à une ligne de référence lors dé son passage devant--les détecteurs du système de triage. Dans un appareil de triage de particules de minerai émettant des radiations, ces particules sont agencées sur un certain nombre de lignes espa- cées, les particules de chaque ligne étant écartées les unes des autres. Chaque ligne de particules est dirigée dans un canal de comptage et passe sur une rangée de détecteurs enfermés dans une enveloppe en plomb, et les valeurs de comptage de radiations fournies par les détecteurs, pour chaque particule, sont additionnées pour obtenir une mesure de la teneur en matériau radioactif de la particule. En principe, les particules doivent suivre la ligne centrale du canal et se trouvent donc dans des positions identiques par rapport aux détecteurs. Mais, pratiquement, ces particules se décalent par rapport à cette ligne centrale, donc par rapport à l'axe des détecteurs, étant donné les conditions établies par la manipulation d'un tonnage élevé de minerai, les limitations du système d'entraînement des particules, le fait que le système de triage doit être capable de traiter des particules dont les dimensions sont dans un rapport 2/1, et même 3/1, et la nécessité de prévoir une largeur de canal, à l'intérieur de l'enveloppe en plomb, qui soit deux à trois fois plus élevée que la dimension nominale maximum des particules pour que ces dernières ne siamoncellent pas dans ce canal notamment les plus petites d'entre elles. -2- Les détecteurs à scintillation utilisés comportent normalement un cristal scintillateur de mm de diamètre, cette dimension étant leur dimen- sion transversale maximum pour plusieurs raisons incluant la nécessité de réduire,-pour le comptage correspondant à une particule, l'effet des particules qui suivent ou précèdent avec des distances de sépa- ration acceptables, et de maintenir le bruit de fond à une valeur faible afin que le système reste sensible et sélectif pour des particules à faible teneur en matériau radioactif. Un grand nombre de particules se trouvent donc considérablement décalées par rapport à l'axe des détecteurs, la valeur de- comptage à laquelle elles donnent lieu étant considérablement réduite par rapport aux mêmes particules passant dans l'axe des détecteurs, étant donné que les radiations sont atténuées en fonction du carré de-la distance, et que la géométrie particule-détecteur varie en fonction de la distance. On connaît des systèmes de triage dans les- quels cet effet est compensé grâce à un dispositif de mesure de volume de zone projetée dans un-seul plan, lequel mesure le décalage latéral-de la particule par rapport à la ligne centrale, et règle la lecture de la zone projetée pour compenser ce décalage-dans un processeur de données permettant de définir-la teneur en matériau radioactif-de la'particule; autrement dit, la zone projetée mesurée ou volume apparent est - réduite pour compenser les valeurs de comptage faibles auxquelles-donne lieu la particule en-raison de son décalage.-Ce système donne des résultats acceptables s'il s'agit de particules à forte teneur en matériau radioactif donnant des valeurs de comptage considéra- -3- blement élevées par rapport au bruit de fond; mais il n'est pas satisfaisant lorsqu'il s'agit de parti- cules à faible teneur en matériau radioactif donnant des valeurs de comptage très peu supérieures au bruit de fond, car la correction apportée par réduction de la masse apparente peut faire apparaître comme une particule de minerai une particule ne renfermant aucun matériau radioactif pour laquelle se sont accumulées de valeurs de comptage correspondant au bruit dé fond. Le procédé conforme à l'invention, permet- tant de compenser l'erreur due au décalage latéral d'une particule par rapport à une ligne de référence définie pour au moins un détecteur, lequel est sensible à une propriété donnée de la particule et fournit un signal de sortie fonction du degré auquel la particule possède cette propriété, est caractérisé en ce qu'il consiste à obtenir une mesure du décalage latéral, et à appliquer au signal de sortie un facteur de correction fonction de la mesure de décalage laté- ral. Pour éviter que soit surestimée la teneur d'une particule ne renfermant-aucun matériau radio- actif ou celle d'une particule à très faible teneur en matériau radioactif, le facteur de correction n'est appliqué que si le signal de sortie est supérieur à une valeur minimum prédéterminée. Cette valeur minimum peut être déterminée statistiquement. On peut déterminer expérimentalement plu- sieurs facteurs de correction, chacun d'entre eux correspondant à une valeur de décalage déterminée ou à un décalage latéral à l'intérieur d'une gamme donnée. Conformément à l'invention, le facteur de correction dépend également d'une caractéristique physique de la particule. -4- On peut choisir comme caractéristique phy- sique la forme, la hauteur, le volume et/ou la masse de la particule. L'invention concerne également un procédé de-triage de particules qui consiste à faire avancer les particules en ligne, à une certaine distance les unes des autres, et à les faire passer successivement devant une rangée de déteeteurs alignés, ces détecteurs étant sensibles à la présence d'une propriété donnée dans les particules, et chacun d'entre eux fournis- sant, pour chaque particule, un signal de sortie fonction duedegré auquel la particule considérée possède cette propriété, à additionner phur chaque particule les signaux de sortie des détecteurs, à - obtenir une mesure du décalage de la particule par rapport à la ligne d'axe des détecteurs, et à appli- quer à la somme des signaux de sortie un facteur de correction qui compense l'erreur due au décalage de la particule considérée. L'invention consiste également à classer les particules en fonction d'une caractéristique physique, le facteur de correction étant également fonction de cette caractéristique physique. La suite de la description se réfère aux des- sins annexés qui représentent Figure 1, une illustration schématique d'une particule dont le trajet est décalé par rapport à l'axe d'un détecteur à scintillation; Figure 2, un graphique illustrant la réduc- tion de la valeur de comptage en fonction de la distance de la particule par rapport à l'axe du compteur, expri- mée en pourcentage de la valeur de comptage maximum pour une particule non décalée; Figure 3, le schéma d'un circuit-électro- -5- nique permettant de déterminer le décalage de la particule; Figure 4, le bloc-diagramme-d'un système de triage mettant en oeuvre le procédé conforme à l'invention; et Figure 5, l'organigramme d'un programme exécuté par le système de la Figure 4. On a représenté Figure 1, un détecteur à scintillation faisant partie d'une machine de triage de minerai, ce détecteur comporte un cristal scintillateur 10 entouré d'une enveloppe en plumb 12. Une courroie 14 transporte les particules 16 devant être triées devant le cristal. L'enveloppe de protection 12 réduit les effets des radiations extérieures, radiions détermi- nant le bruit de fond ou radiations marginales provenant des particules adjacentes, sur la valeur de comptage fournie par le détecteur pour la parti- cule dont la radioactivité est mesurée. Cette enveloppe de protection rend toutefois le cristal plus sensible à la direction des radiations, ce qui réduit la valeur de comptage si la particule est décalée par rapport à l'axe 18 du cristal. On peut dans une certaine mesure remédier à cet effet en chanfreinant le bord supérieur 20 de l'enveloppe en plomb pour accroître la sensibilité du détecteur aux particules décalées, mais ce détecteur est ainsi rendu plus sensible aux radiations parasites. On a illustré Figure 2 la relation entre la réduction de la valeur de comptage et la distance sur laquelle la particule est décalée. La courbe de la Figure 2 dépend de la forme et de la dimension de la particule, de l'angle et de l'importance du chanfrein; elle dénote néanmoins que, pratiquement dans toutes les conditions de fonctionnement, le pourcentage -6- de réduction de la valeur de comptage s'accroit à mesure que s'accentue le décalage latéral de la par- ticule. L'invention est basée sur une correction de la valeur de comptage, fonction de la valeur de déca- lage de la particule. On utilise le circuit illustré Figure 3 pour déterminer la valeur de décalage. On a divisé, par une ligne interrompue, le circuit en deux parties, l'une supérieure, l'autre inférieure. On trouvera la description de la partie supérieure dans la demande de brevet Sud Africaine n 80/4250 intitulée "Volumetric measurement", mais le fonctionnement de cette partie de circuit sera rappelé brièvement dans ce qui suit. La partie de circuit inférieure permet de calculer le décalage latéral d'une particule-par rapport à une ligne de référence, à partir des données fournies par la partie de circuit supérieure. L'agencement illustré dans la partie supé- rieure de la Figure est destiné à une mesure volumé- trique d'une particule 40 librement projetée depuis l'extrémité d'un convoyeur dans un cadre 42. Le cadre porte des réseaux de diodes émettrices de lumière et de phototransistors, les références 44 et 46 étant affectées aux réseaux horizontaux et verticaux, res- pectivement, de diodes émettrices de lumière, et les références 48 et 50 étant affectées aux réseaux corres- pondants, horizontaux et verticaux respectivement, des détecteurs à phototransistor. Le circuit de la partie supérieure comporte une horloge 60, un compteur binaire à quatre chiffres 62, deux multiplexeurs analogiques à seize canaux 64 et 66 respectivement affectés aux réseaux horizon- taux et verticaux de diodes, des circuits pilotes de puissance 68, deux démultiplexeurs à seize canaux 70 -7- et 72 correspondant respectivement aux multiplexeurs précités, des multivibrateurs astables 74, 76 et 78, des portes ET 80 et 81, des compteurs binaires à quatre chiffres 82 et 84, un multiplicateur 86, un additionneur parallèle 88, une bascule 90, et des circuits logiques 92-et 94. Le dernier de ces cir- cuits logiques fournit les signaux de commande, de remise à zéro, de commande de comptage, etc. Le premier de ces circuits logiques est utilisé pour déceler la longueur de la particule dans la-direction de son trajet. L'horloge commande la progression du compteur binaire à quatre chiffres 62. La valeur affichée par ce compteur binaire est décodée dans le multiplexeur analogique 66 qui sensibilise les diodes en réseau vertical 46, et dans le multiplexeur analogique 64 qui sensibilise les diodes en réseau horizontal 44. Les signaux de sortie des multiplexeurs sont transférés aux circuits pilotes 68 qui commandent les diodes émettrices de lumière de telle sorte qu'elles émettent des impulsions de lumière de très forte intensité. La fonction de chaque multiplexeur est de permettre la commande séquentielle des diodes dans chaque réseau comme il est décrit.-Les signaux de sortie fournis dans ces conditions par les photo- transistors correspondants sont transférés en paral- lèle au démultiplexeur 72 pour les réseaux verticaux et au démultiplexeur 70 pour les réseaux horizontaux. Ces démultiplexeurs sont commandés en synchronisme par le compteur binaire 62, de sorte que la séquence d'impulsions qui constitue le signal de sortie des démultiplexeurs correspond à la séquence d'impulsions qui commande les réseaux de diode,-chaque photo- transistor fournissant un signal de niveau haut ou de niveau bas seloncqu'il est masqué ou non. -8- Les signaux de sortie des-démultiplexeurs sont respectivement transférés aux multivibrateurs stables 76 et 74, définissant la largeur et la hauteur de la particule. L'impulsion de largeur est utilisée pour commander le transfert des impulsions d'horloge par la porte ET 81, et l'impulsion de hauteur est utilisée pour commander le transfert des impulsions d'horloge par la porte ET 81. Les signaux de sortie des portes sont transférés au compteur 84 pour les réseaux verticaux, et au compteur 82 pour les réseaux - horizontaux. Le circuit logique 94 remet à zéro les comp- teurs binaires au commencement de chaque exploration et arrête ces compteurs à la fin de chaque cycle. Donc, à la fin de chaque cycle d'exploration, une valeur de comptage correspondant au nombre de phototransistors masqués dans le plan vertical est enregistrée dans le compteur binaire 82, et une valeur de comptage correspondant au nombre de phototransistors masqués dans le plan horizontal est enregistrée dans le compteur 84. Les valeurs binaires affichées dans ces compteurs sont transférées au système multipli- cateur (4 chiffres binaires x 4 chiffres binaires) 86, et les seize chiffres binaires en sortie de ce système multiplicateur,-qui correspondent à la surface transversale projetée d'une tranche de 5 mm de long de particule, sont transférés au système sommateur parallèle 88. Ce dernièr système est remis à zéro par le circuit logique 84 lorsqu'une particule en- trante est décelée par les phototransistors, et le nombre à seize chiffres fourni par le multiplicateur, représentant la surface transversale d'une tranche de particule de 5 mm de long, est ajouté au terme de chaque exploration séquentielle de cette particule, -9- la somme totale obtenue pour toute la longueur de la particule représentant le volume projeté de cette particule. Lorsque le circuit logique 92 décèle la partie arrière de la particule, la bascule de sortie 90 est commandée, et le signal de sortie de cette bascule, représentant le volume projeté de particule, est disponible pour traitement ultérieur. La partie inférieure du circuit, soit celle se trouvant sous la ligne interrompue, comporte un basculeur bistable de division par deux 100, une porte ET/OU 102, un compteur en alternat préréglé 104, un circuit à bascules 106, une porte NON-OU 108, et un circuit pas à pas à entrées multiples 110. Les impulsions d'horloge, qui correspondent 14 chacune à une distance de 5 mm dans la partie supérieure du circuit, prise comme unité de longueur (distance entre les paires de diodes et phototransistor), sont transférées au basculeur bistable 100. Les impulsions d'horloge sont également transférées sur une entrée B de la porte 102, et les impulsions fournies par le basculeur 100 à fréquence moitié des impulsions d'horloge sont transférées sur une entrée A de cette porte 102. Au début d'une exploration de dimension, le signal de sortie Q du multivibrateur astable 76, représentant la longueur de la particule, est à niveau bas, aucune particule ne masquant le faisceau lumineux, et ce signal à niveau bas commande la porte 102 de telle sorte que le signal sur son entrée B est trans- féré au compteur 104. Par ailleurs, au début d'une exploration de dimension, le-signal en sortie du cir- cuit logique 94 commande un préréglage sur 8 du comp- teur 104 et le flanc négatif arrière de l'impulsion de préréglage règle ce compteur en mode décomptage. Le compteur 104 compte alors les impulsions d'horloge 2471 2S -10- jusqu'au moment o une particule masque un faisceau lumineux. Le signal de sortie du multivibrateur 76 vient alors à niveau haut pour la largeur de la par- ticule; ce signal à niveau haut commande la porte 102 de telle sorte que le signal sur son entrée A, à fréquence moitié de la fréquence des impulsions d'horloge, est transféré au compteur dont la progres- sion est alors commandée à ce rythme pour la largeur de la particule. Le signal à niveau haut fourni par le multivibrateur astable 76 commande également le circuit à bascules 106 de telle sorte que les valeurs affichées par le compteur 104 sont transférées en sortie de ce circuit-à bascules. Le signal de sortie du multivibrateur astable 76 vient à niveau bas lors- qu'est décelé le bord de la particule analysée, et ce signal à niveau bas verrouille la sortie du circuit à bascules 106 pour maintenir le comptage effectué. Comme le compteur 104 compte à la fréquence moitié de la fréquence des impulsions d'horloge, et comme le compteur a été préréglé pour décompter à partir de 8, le signal en sortie du circuit à bascules 106 représente le décalage latéral entre le centre de la particule et le centre de l'unité de dimensionnement, l'unité étant de 5 mm. Si la particule se prolonge au-delà du centre de l'unité de dimensionnement, ou se trouve totalement hors de ce centre, le compteur 104 céntinue à décompter jusqu'au 0 binaire, soit jusqu'à ce que tous ses - signaux de sortie soient à niveau bas, le signal de sortie de la porte 108 venant en conséquence à niveau haut. Le circuit 110 est commandé, son signal de sortie étant invalidé lorsque le compteur est préréglé en mode décomptage au début d'une exploration de dimension. Un signal de sortie 0 au compteur étant alors équivalent à la ligne de centre de l'unité de dimensionnement, la distance de la particule sortante à la ligne de centre du dispositif d'exploration est mesurée quelle que soit la position latérale de la particule. On a représenté Figure 4, schématiquement, un système de triage dans lequel des corrections sont. faites pour compenser l'erreur-due au décalage des particules. Les particules 200 à fier se déplacent linéairement, à distance les unes des autres, sur une courroie de convoyage 202, et passent successi- vement devant une rangée de détecteurs alignés 204. Les valeurs de comptage de radioactivité fournies par les détecteurs sont totalisées séparément pour chaque particule dans un accumulateur 206, de la manière décrite par exemple dans la demande de brevet Sud- Africaine no 78/3198. Le volume et le décalage latéral de chaque particule sont mesurés comme il vient d'être décrit, par un appareil 208 analogue à celui représenté Figure 3. Les données fournies par l'accumulateur 206 et l'appareil 208 sont enregistrées dans une mémoire 210 d'un processeur 212. Le processeur 212 a accès à une mémoire morte 214 dans laquelle sont enregistrés des facteurs de correction de décalage latéral déterminée empiriquement. Les facteurs de correction sont basés sur des courbes du type illustré Figure 2 et sont déterminés en laboratoire d'après les carac- téristiques d'échantillons de minerai représentatifs. Les particules sont classées en fonction de paramètres significatifs tels que leur volume ou hauteur, leur masse ou leur forme. On peut utiliser à cette fin les techniques décrites dans la demande de brevet Sud-Africaine n0 80/14250, déjà citée, ainsi que la 2471225- -12- demande de brevet-n0 80/4249 intitulée "Grade deter- mination" (demande française correspondante nO) Pour chaque catégorie de particules, des mesures sont faites sur des détecteurs représentatifs pour obtenir la courbe réduction de la valeur de comptage/ décalage illustrée Figure 2. Les données correspon- dantes sont enregistrées dans la mémoire 214. Chaque particule transportée sur la courroie 202 est classée à partir des données contenues dans la mémoire 210, et, lorsque son décalage est connu, un programme de recherche est exécuté par le pro- cesseur pour localiser le facteur de correction appro- prié dans la mémoire 214. Si les facteurs de correc- tion.-sont exprimés de la même façon que sur la courhe de la Figure 2, soit en pourcentage de la valeur maximum de comptage pour une particule en fonction de la distance de décalage, la valeur de comptage en sortie de l'accumulateur 206 doit être multipliée par l'inverse de la valeur de réduction en pourcentage. Cette opération est facilement effectuée par le pro- cesseur. Les calculs qui suivent sont connus et permettent d'obtenir unevaleur de teneur réelle de la particule en matériau radioactif, et le processeur prend alors une décision d'acceptation ou de rejet, le dispositif de triage 216, des ajutages à air par exem- ple, étant commandé en conséquence. Par ailleurs, dans le procédé conforme à l'invention,- le facteur de correction n'est appliqué que si le signal de sortie est supérieur à un signal minimum déterminé empiriquement, fonction des niveaux de bruit de fond. Cette dispo2iôn évite de surestimer la teneur dans le cas de particules ne contenant pas - de matériau radioactif ou n'en contenant que très peu. 247122S -13- On a représenté Figure 5 l'organigramme du programme exécuté par le processeur pour effectuer les calculs précités; la préparation d'un tel programme ne pose pas de difficultés et ce programme n'est donné qu'à titre indicatif. Les composants du circuit de la Figure 3 sont également des composants classiques dont les détails de construction ne nécessitent pas de descrip- tion. Le système représenté comporte un réseau de 16 éléments avec système électronique correspondant, mais on peut envisager l'utilisation de réseaux comportant plus d'éléments. -14- ReVENDICATIONS 1 - Procédé de compensation de l'erreur due au décalage d'une particule par rapport à une ligne de référence, dans un système de triage de particules de minerai, laquelle ligne de référence- est définie pour au moins un détecteur (204) sensi- ble à une propriété donnée de la particule et four- nissant un signal de sortie fonction du degré auquel la particule possède cette propriété, caractérisé en ce qu'il consiste à obtenir une mesure du décala- ge latéral par rapport à la ligne de référence (18), et à appliquer au signal de sortie un facteur de correction fonction de la mesure de décalage laté- ral. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à faire passer la particule devant plusieurs détecteurs (204), les signaux de--sortie des détecteurs étant additionnés, et le facteur de correction étant appliqué à la somme des signaux de sortie. 3 - Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il consiste à n'appliquer le facteur de correction que si la somme dessignaux de sortie est supérieure à une valeur prédétermi- née. 4 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il consiste à utiliser un facteur de correction qui est, de plus, fonction d'une caractéristique physique de la particule. - Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il consiste à utiliser, comme caractéristique physique de la particule, sa forme, sa hauteur, son volume et/ou sa masse. -15- 6 - Procédé de triage de particules con- sistant à faire avancer les particules en ligne, à une certaine distance les unes des autres, et à les faire passer devant une rangée de détecteurs alignés (204), ces détecteurs étant sensibles à la présence d'une propriété donnée dans les particules, et chacun d'entre eux fournissant, pour chaque par- ticule, un signal de sortie du degré auquel la parti- cule considérée possède cette propriété, le procédé étant caractérisé en ce qu'il consiste à additionner pour chaque particule les signaux de sortie des détecteurs, à obtenir une mesure du décalage de la particule par rapport à la ligne d'axe (18) des détecteurs, et à appliquer à la somme des signaux de - sortie un facteur de correction qui compense l'erreur due au décalage de la particule considérée. 7 - Procédé selon la revendication 6, ca- ractérisé en ce qu'il consiste également à classer les particules en fonction d'une caractéristique physique, le facteur de correction étant également fonction de cette caractéristique physique. 8 - Procédé selon la revendication 7, ca- ractérisé en ce qu'il consiste à utiliser, comme caractéristique physique de la particule, sa forme, sa hauteur, son volume et/ou sa masse.