Brevet FR2471224A1 — publié le 19810619

La présente invention concerne un procédé de triage pour une installation dans laquelle une pluralité de morceaux de matière sont amenés à se déplacer les uns après les autres en regard d'au moins un détecteur qui répond à une propriété désirée de ces morceaux de ma- tière. Dans une installation de triage radiométrique des mor- ceaux de minerai sont disposés suivant des files parallèles, les mor- ceaux de chaque file étant séparés les uns des autres. Les morceaux de chaque file passent en regard d'une pluralité de compteurs à scintilla- tion espacés et chaque compteur enregistre un nombre d'impulsions de radioactivité pour chaque morceau passant devant lui. Les nombres d'im- pulsions de comptage fournis par les détecteurs individuels et qui sont relatifs au même morceau de minerai, sont ensuitetotalisés afin d'obtenir une détermination finale de la teneur du morceau de minerai en matière radioactive et une décision d'acceptation ou de rejet de ce morceau basée sur cette détermination. Ce procédé de triage fonctionne d'une manière correcte lorsque des intervalles importants sont ménagés entre les morceaux de minerai successifs. Toutefois, lorsque ces intervalles diminuent, le total cumulé des nombres d'impulsions obtenus pour un morceau de-minerai donné P est influencé par des effets d'interférence résultant au moins d'un morceau précédent P-1 et d'un morceau suivant P+l. Par suite de la nature continue et-aléatoire de l'émis- sion du rayonnement à partir de la matière radioactIve,lorsque le morceau de minerai P se trouve dans la fenêtre constituant la zone de comptage d'un détecteur à scintillation particulier, les morceaux de minerai P-1 et P+1 émettent également un rayonnement qui est également perçu et compté par le détecteur etpoe l'appareillage électonique associé, comme étant dû au: morceau P. Le résultat en est que, si le morceau de minerai P-1 ou P+1 est un morceau à teneur particulièrement élevée en matière radioactive et si au contraire le morceau P est un morceau de minerai à faible teneur en matière radioactive ou constituant un stérile,ce morceau P peut présenter un nombre d'impulsions de radio- activité apparemment élevé et être par conséquent trié d'une manière 247 1224 incorrecte par la machine, comme constituant du minerai, alors qu'il est en fait un stérile,le résultat final étant de diluer la fraction du minerai acceptée. Cet effet est inévitable avec les distances entre morceaux de minerai et détecteur qui sont nécessaires pour obtenir une sensibilité appropriée et avec l'espacement entre les morceaux de minerai qui est imposé pour pouvoir donner des débits d'alimentation acceptables d'un point de vue commercial. Cet effet est encore renforcé par les effets additionnels dûs aux morceaux P-2 et P+2 mais ces der- niers sont des effets de second ordre et peuvent être ignorés. Par exemple, en pratique, dans le cas de morceaux de 37 mm, un morceau P1 ayant une teneur en matière radioactive de 0,5 kg/tonne précédant un morceau de stérile P de 37 mm, avec un espa- cement de 100 mm, se traduit par le fait que le morceau P est perçu comme ayant une teneur de 0,12 kg/tonne et que ce morceau est par con- séquent accepté d'une manière erronée si le seuil d'acceptation de la machine de triage est fixé à 0,1 kg/tonne. Ceci ignore encore l'effet additionnel d'un morceau de minerai suivant qui peut accroître addi- tionnellement la teneur apparente du morceau P en matière radioactive. Cet effet augmente rapidement avec des morceaux de plus grande dimen- sion et des intervalles plus petits. La présente invention vise essentiellement à remédier à ces inconvénients. A cet effet, ce procédé de triage de morceaux de ma- tière dans lequel une pluralité de morceaux sont amenés à passerles ms autres en regard d'au moins un détecteur qui répond à la présence d'une propriété désirée dans ces différents morceaux, et on produit, pour chaque morceau, à partir de la réponse du détecteur, un signal de sortie qui dépend du degré suivant lequel la propriété désirée se trouve être présente dans le morceau, est caractérisé en ce que-l'on détermine l'espacement entre le morceau considéré et au moins un autre morceau voisin et on applique au-signal de sortie au moins un facteur de cali- brage qui dépend au moins de l'espacement du morceau voisin et du signal de sortie dû à celui-ci. z 2471224 3- Suivant une autre caractéristique de l'invention, on fait passer les morceaux de matière les uns après les autres en regard d'une pluralité de détecteurs et on produit le signal de sortie, pour chaque morceau, au moins en totalisant les réponses séparées des détec- teurs individuels lors du passage du morceau en regard d'eux. Le facteur de calibrage peut dépendre d'au moins une des caractéristiques physiques telles que la forme, le volume, la masse ou la hauteur, du morceau de matière voisin.- Suivant une autre caractéristique de l'invention, le facteur de-calibrage représente la contribution au signal de sortie fournie par le morceau voisin, ce facteur de calibrage étant retranché du signal de sortie dû au passage du-morceau contrôlé. Suivant une autre caractéristique de l'invention, on détermine les espacements entre chaque morceau de matière et les mor- ceaux voisins immédiatement précédent -et suivant et on applique, au signal de sortie correspondant au morceau considéré, deux facteurs de calibrage dépendant respectivement de ces deux espacements et.des signaux de sortie correspondant aux morceaux voisins précédent et sui- vant On décrira ci-après, à titre d'exemples non limitatifs, diverses formes d'exécution de la présente invention en référence au dessin annexé sur lequel: La figure 1 est un schéma d'une installation mettant en- oeuvre le procédé suivant l'invention. La figure 2 est un diagramme représentant une famille de courbes pour des morceaux de formes différentes et à partir desquel- les on peut obtenir des facteurs de-correction en fonction de l'inter- valle entre les morceaux. La figure 3 est un diagramme d'une famille de courbes de correction pour des morceaux ayant la même masse mais des hauteurs différentes. - La figure 4-est un schéma synoptique simplifié illus- trant les étapes utilisées dans un programme d'ordinateur et dans le procédé suivant l'invention. - La présente invention est basée sur l'utilisation d'un appareil de calcul, tel qu'un microprocesseur, ainsi que d'un système de mesure de la masse, du volume, de la dimension ou de la forme, tels que ceux décrits par exemple dans les demandes de brevets déposées par la demanderesse en République Sud-Africaine sous le N 80/4250 et /4249. La description qui va suivre a trait à un système radio- 4 métrique dans lequel an moins une file de morceaux de minerai espacés les uns par rapport aux autres est amenée à se déplacer, par exemple au moyen d'une bande transporteuse, -successivement en regard d'une plu- ralité de scintillomètres dont chacun d'eux produit un nombre d'impul- sions de radioactivité pour chaque morceau particulaire exposé à ce détecteur à un instant donné. -Un systèmee ce genre est-bien connu dans la technique et une représentation schématique d'un-tel système est donnée sur la figure 1. Comme on peut le voir sur-cette figure, une bande transpor- teuse 10 transporte une pluralité de-morceaux alignés... P-2, P-l, P, P+l, P+2... qui sont espacés les uns des autres, en regard d'une plu- ralité de détecteurs de rayonnement 12, dont chacun opère dans une zone de comptage respective 14. Le volume, la masse, la hauteur ou la forme de chaque morceau est déterminée au moyen d'un appareil de mesu- re 16 du genre décrit dans l'une des demandes de brevets sus-mention- nées, cet appareil de mesure étant disposé en aval des détecteurs 12. L'invention fournit un moyen de correction-des influ- ences exercées, sur le nombre d'impulsions relatif à un morceau P, par un morceau précédent P-l et un morceau suivant P+l. Suivant l'invention, les. nombres d'impulsions provenant de chaque détecteur de rayonnement et relatifs au passage du morceau P-1 à travers la-zone de comptage associée à chaque détecteur de rayon- nement sont additionnés dans un totalisateur 18. Ceci peut être réalisé par exemple de la façon décrite dans la demande de brevet en République Sud-Africaine N 78/3198. Le total ainsi accumulé des nombres d'impul- sions pour le morceau P-1 peut contenir également une composante due au morceau P-2 le précédant et au morceau P le suivant,-mais cette com- posante est pour le moment ignorée. Le total cumulé des nombres d'im- pulsions-pour le morceau P-1 est désigné par N(P-1). Ce total N(P-1) est ensuite emmagasiné dans un fichier d'une mémoire 20 du microproces- seur qui est alloué temporairement au morceau P-1. Ce fichier de mémoi- re est désigné par M(P-1). Le total cumuléN'(P-l) pour le morceau P-1 est également utilisé pour corriger le nombre d'impulsions pour le mor- ceau P-3 de la même manière qu'il est décrit ci-après. Le morceau P suit le morceau P-l à travers le système de détection du rayonnement et le total cumuléN (P) des nombres d'impul- sions pour le morceau P est emmagasiné dans un fichier M(P) de la mé- moire 20. De la même façon le total cumulé des nombres d'impulsions pour le morceau P+l est emmagasiné dans un fichier M(P+l) de la mémoire-du microprocesseur. Les contributions fournies au nombre d'impulsions re- latif au morceau P par les morceaux précédent P-l et suivant P+l sont très fortement dépendantes de la distance entre les morceaux -à la fois par suite de l'effet de l'intensité du rayonnement gamma, vu par le dé- tecteur, lequel varie avec l'inverse du carré de la distance entre le morceau et le détecteur, et l'effet de l'absorption du rayonnement par le blindage en plomb entourant chaque détecteur, ce qui modifie l'angle solide effectif sous tendu par le morceau tel qu'il est vu par le détec- teur de rayonnement. L'angle solide effectif sous tendu par le morceau vu par le détecteur de rayonnement dépend également de la hauteur ou de la dimension du morceau et dans le cas de la présente invention on con- sidérera ceci comme étant équivalent à la masse du morceau. Par conséquent, pour corriger le total cumulé N(P) pour tenir compte de l'effet sur les nombres d'impulsions dû aux morceaux p-l et P+l, il est nécessaire de déterminer les distances entre le mor- ceau P et les morceaux P-l et P+1, ainsi que les masses de ces morceaux P-l et P+l. Un dispositif 16 permettant- de déterminer la masse de chaque morceau en mesurant les aires projetées du morceau et en traitant celles-ci pour fournir la masse équivalente, est décrit, par exemple, dans la demande de brevet de la demanderesse déposée en République Sud- Africaine sous le No 80/4250. Cette information de masse relative à chaque morceau est nécessaire pour pouvoir calculer la concentration ou teneur en matière recherchée dans chaque morceau et elle est par consé- quent disponible pour la mise en oeuvre de cette invention.Suivant une variante l'appareil 16 peut être aisément utilisé pour obtenir simple- - ment une mesure de la hauteur-maximale ou moyenne de chaque morceau sur 247 1224 la courroie transporteuse, ou bien encore de sa forme. Le système de ou mesure optique des dimensions de la masse peut être également réalisé en mettant en oeuvre des procédés bien connus des spécialistes de la technique opto-électronique de séparation de morceaux adjacents, si bien que cette information est également disponible pour la mise en oeuvre dans le cadre de la présente invention. Par exemple le système de détermination et de mesure des dimensions peut fournir une mesure des dimensions linéaires des morceaux dans la direction du mouvement de la courroie transporteuse et, comme la vitesse de défilement de cette courroie transporteuse est bien connue, il est très simple d'obtenir une mesure de l'intervalle entre les morceaux sucessifs. La mesure de l'intervalle peut être réalisée par rapport à des points de référence appropriés, par exemple les bords antérieurs ou menants des morceaux respectifs, mais elle est de préférence fonction de l'espacement de centre à centre entre les morceaux successifs, le centre étant le centre géométrique déterminé à partir-de la mesure volumétique. Si le centre géométrique de chaque morceau est obtenu à-partir de la mesure du volume, il est comparativement simple, puisque les morceaux sont suivis avec précision sur la courroie transporteuse qui a une vitesse constante connue, de calculer l'espacement entre les morceaux. Les informations relatives aux masses respectives des morceaux P-1, P et P+1, telles qu'elles sont fournies à partir du dis- positif de mesure du volume, sont ensuite emmagasinées dans les fichiers M(P-1), M(P) et M(P+l) de la mémoire du microprocesseur, et les infor- mations relatives aux espacements entre les morceaux, lesquelles sont fournies par le système de mesure optique de la masse ou par d'autres moyens, sont également emmagasinées dans les fichiers de mémoire corres- pondants M(P-1) et M(P+1). Les informations suivantes relatives aux-morceaux P-l, P et P+1 sont alors disponibles dans la mémoire du microprocesseur: (a)totax -mulés des nombres d'impulsions de radioactivité pour chaque morceau; (b) masse de chaque morceau, ou bien, suivant des variantes, la hauteur, la forme ou le volume de chaque morceau; (c) distance séparant les morceaux successifs. A partir de facteurs de calibrage mesurés statistique- ment, lequels peuvent être déterminé par des moyens bien connus des spécialistes de cette technique, on peut établir une matrice de facteurs de correction et l'emmagasiner en permanence dans une portion de mémoire fixe 22 de la mémoire du microprocesseur. - Les facteurs de correction sont déterminés statistique- ment et sont basés sur la masse, le volume, la hauteur ou la forme d'un morceau, son espacement par rapport à un morceau voisin et son propre total cumulé du nombre d'impulsions de radioactivité. - La figure 2 représente des courbes de correction pour des morceaux ayant des dimensions tombant dans une fraction de dimen- sions particulière en fonction de la forme et de l'espacement de centre à centre avec les morceaux voisins. Chaque morceau peut être placé dans l'une d'un certain nombre de formes prédéterminées,- sélectionnées sui- vant des caractéristiques définies telles que les dimensions linéaires du morceau dans la direction de son déplacement et perpendiculairement à cette direction, à la fois dans-les directions verticale et horizon- tale, par exemple de la manière décrite dans la demande de brevet déposée par la demanderesse en République Sud Africaine sous le- N0 80/4249. La figure 2 représente des courbes relatives- à des mor- ceaux ayant des formes désignées, dans un but de commodité, par A, B et C. Sur le diagramme de la figure 2, la distance de centre-à centre N en millimètres est indiquéeen abscisse tandis que le pourcentage est porté en ordonnée. Ces courbes sont utilisées de la manière suivante- si on considère par exemple la courbe relative à la forme A, on peut voir que pour un espacement de centre à centre de 40 mm, % du nombre d'impulsions de radioactivité total d'un morceau précédent P-1 ou d'un morceau suivant P+l est enregistré par le détec- teur devant lequel un morceau P se trouve placé. La contribution au nombre d'impulsions de radioactivité-due au morceau précédent-ou sui- vant diminue rapidement lorsque l'intervalle N entre les morceaux aug- - mente et elle tombe en dessous de-10 % lorsque cet intervalle entre morceaux atteint 130 mm. Il est clair que les courbes relatives aux morceaux ayant les formes B et C sont utilisées de la même façon. Les courbes de la figure 3 sont semblables à celles de -la figure 2 mais elles donnent des facteurs de correction en fonction de la hauteur et de l'espacement entre centres, pour des morceaux de même- masse. La courbe A est relative à un morceau sphérique de 150 g, ayant une hauteur de 50 mm, tandis que la courbe B a trait à un morceau de même masse qui est un cube irrégulier mais ayant une hauteur de 25 mm. Il est clair que pour un-espacement donné entre les morceaux, l'effet d'un morceau suivant ou précédent est fonction de'sa hauteur étant donné que'"'effet d'interférence" augmente-avec la hauteur. Par exemple, pour un espacement N de 100 mm, un morceau du type A, précédant ou suivant un morceau effectivement examiné, con- tribue au nombre d'impulsions de radioactivité du morceau effectivement testé à raison de 30 % du nombre d'impulsions-total, tandis qu'un mor- ceau du type B contribue à environ 22 % du nombre d'impulsions total.- Il est clair que l'on peut tracer un très grand nombre- de courbes-de correction possibles pour pouvoir répondre à pratiquement toutes les variations de forme, dimension, -masse, etc, des morceaux devant être triés. Cependant, il est possible de réduire le nombre des courbes par analyse statistique, par exemple, en travaillant avec-des échantillons de minerai représentatifset en déterminant le pourcentage de morceaux ayant des dimensions présélectionnées normalisées ou tombant dans des gammes de dimensions présélectionnées. - Pour des morceaux de-chacune des catégories prédétermi- nées la contribution en pourcentage au nombre d'impulsions de- radioac- tivité est ensuite déterminée en mesurant le nombre d'impulsions de radioactivité dû à chaque morceau lorsque sa-distance par rapport à un détecteur unique varie, et en exprimant ce nombre en tant que fraction du nombre total d'impulsions du-morceau considéré. Des mesures de ce type sont effectuées en utilisant- des techniques de laboratoire standard mais on peut également employer, suivant une variante, un analyseur du du type décrit dans la demande de brevet en République Sud Africaine No 79/6728. L'accumulation de ces données et leur traitement pour- arriver aux courbes de correction du type décrit sont aisément à la portée des spécialistes de la technique. La décision relative au fait de savoir si les facteurs de correction-doivent être basés sur la hauteur la masse, la forme ou le volume ou sur tout autre paramètre, peut être déterminée d'une manière très empirique en se basant sur des séries de tests effectués avec des échantillons de minerai représentatifsafin de déterminer la procédure de correction la plus efficace. Les facteurs de correction sont ensuite stockés dans la mémoire permanente 22. La correction du nombre d'impulsions pour le morceau P est ensuite réalisée à l'aide d'un microprocesseur 24 qui peut être programmé de la manière appropriée par les spécialistes de la technique de programmation du microprocesseur, afin de lire, à partir du fichier de la matrice/Les facteurs de correction emmagasinés dans la mémoire 22, un facteur de correction approprié à la masse du morceau P-1 et à la distance entre les morceaux P-1 et P, et d'appliquer ce facteur de correction au total cumulé du nombre d'impulsions N(P-1), afin d'obtenir une mesure C(P-1) de la contribution fournie par le morceau P-1 au total cumulé du nombre d'impulsions N(P) relatif au morceau P. En retranchant C(P-1) de N(P) on obtient le total cumulé des nombres d'impulsions pour le morceau P en éliminant la contribution due au morceau Pl-. On effectue une correction similaire pour la contribution due au morceau P+l et on obtient ainsi un nombre d'impulsions corrigé pour le morceau P. La figure 4 représente un schéma synoptique simplifié d'un programme d'ordinateur approprié qui permet d'appliquer les fac- teurs de correction. Sur ce schéma, les différents blocs ont les signi- fications suivantes: I: lire les informations dans la mémoire 20 pour les morceaux P-l, P+l; Il: traiter les informations pour classer les morceaux dans les catégo- ries appropriées; III:lire les facteurs de correction pour l'espacement entre les morceaux; IV: multiplier les facteurs de correction par N(P-1), N(P+l); V: ajuster N(P); VI: emmagasiner le résultat de l'ajustement de N(P); VII:effectuer un traitement additionnel; VIII: accepter? IX: trier; X: répéter le cycle pour le morceau suivant. Le schéma synoptique de-la figure 4 s'explique de lui- même et il illustre un cycle de calcul pour un morceau particulier. Il est clair que s'il y a des rangées parallèles de détecteurs des calculs similaires peuvent avoir lieu simultanément, en parallèle, ou bien encore on peut utiliser des techniques de découpage dans le temps afin de permettre à tous les calculs d'être exécutés par un processeur unique. Ces considérations n'interférent toutefois pas sur la compré- hension de la présente invention. Théoriquement, des corrections similaires doivent être appliquées ax morceauxP-l et P+l afin d'obtenir les nombres d'impul- sions vrais pour ces-morceaux auxquels le facteur de-correction pour le morceau P doit être appliqué,nmais il s'agit là de corrections de second ordre qui peuvent être ignorées. Il convient de noter qu'il entre dans le cadre de l'in- vention d'effectuer une pluralité de corrections sur le nombre d'impul- sions correspondant à un morceau donné. Ainsi un nombre d'impulsions d'un morceau peut être affecté d'une manière appréciable par un ou plusieurs paramdtres parmi la forme, la dimension, c'est-à-dire le volume, la masse ou la hauteur d'un morceau précédent ou suivant, et des corrections multiples correspondantes peuvent être appliquées au nombre d'impulsions. Après que le nombre d'impulsions de radioactivité a été corrigé de la manière indiquée, on peut calculer la teneur de chaque morceau en matière radioactive et une décision d'acceptation cu de rejet peut être prise par le système logique. Les morceaux peuvent être ensuite triés au moyen d'un appareil de triage standard 26, par exemple des buses de soufflage d'air commandées par le microprocesseur 24. Le perfectionnement apporté par l'invention permet d'éliminer notablement l'acceptation erronée de stériles ou de morceaux de minerai à faible teneur due à l'effet des morceaux précé- dents et suivants et la dilution corrélative de la fraction acceptée du minerai, à-teneur élevée. REVENDICATIONS 1. Procédé de triage de morceaux de matière dans lequel une pluralité de morceaux sont amenés à passer les uns après les autres en regard d'au moins un détecteur qui répond à la présence d'une propriété désirée dans ces différents morceaux, et on produit, pour chaque morceau, à partir de la réponse du détecteur, un signal de sortie qui dépend du degré suivant lequel la propriété désirée se trouve être présente dans le morceau, caractérisé en ce que l'on détermine l'espacement entre le morceau considéré (P) et au moins un autre morceau voisin (P-l) et on applique au signal de sortie au moins un facteur de calibrage qui dépend au moins de l'espacement du morceau voisin (P-l) et du signal de sortie dû à celui-ci. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les morceaux (P-1), (P), (P+l) sont amenés à se déplacer les uns après les autres en regard d'une pluralité de détecteurs (12) et le signal de sortie pour chaque morceau est produit au moins en accu- mulant les réponses séparées des détecteurs (12) au passage du morceau considéré. 3. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, carac- - térisé en ce que le facteur de calibrage dépend de l'un au moins des paramètres constitués par la forme.; le volume, la masse ou la hauteur du morceau adjacent. 4. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3,-carac- térisé en ce que le facteur de calibrage représente la contribu- tion au signal de sortie due au morceau-voisin, le facteur de calibrage étant retranché du signal de sortie correspondant à ce morceau. 5. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 -à 4, carac- térisé en ce que l'on détermine les espacements entre chaque mor- ceau et les morceaux immédiatement précédent et suivant, et on applique, au signal de sortie correspondant au morceau considéré, deux facteurs de calibrage dépendant respectivement de ces espace- mentset des signaux de sortie dûs aux morceaux immédiatement précédent et suivant.