Brevet FR2472188A1 — publié le 19810626

PROCEDE ET DISPOSITIF D'ANALYSE DE PARTICULES DE MINERAI La présente invention concerne un procédé et un dispositif destinés à l'analyse d'un échantillon de particules de minerai prove- nant d'un volume de minerai. Dans la pratique habituelle, on mesure la teneur d'un volume de minerai en prélevant périodiquement un échantillon de minerai à partir du volume, en broyant l'échantillon de minerai et en soumettant l'échantillon broyé à une analyse chimique pour déterminer sa teneur. Si la teneur du minerai est suffisamment élevéepour justifier le trai- tement de l'ensemble du volume de minerai, on traite tout le minerai et une partie importante de déchets, à l'exception peut-être de gros- ses particules qui ne contiennent manifestement pas le minéral recherché et qu'on sépare à la main du reste du minerai. Ce procédé d'analyse et de traitement du minerai offre un bon rendement en terme de récupération du minéral recherché du fait qu'il permet d'obtenir un pourcentage très élevé du minéral recherché qui est présent dans le minerai. Ce procédé soulève cependant un problème important qui con- siste en ce qu'on traite de grandes quantités de matière improductive pour arriver à un pourcentage en volume relativement faible du minéral, ce qui nécessite des frais considérables en matériel et en main d'oeu- vre. On a réduit le problème ci-dessus dans l'extraction de l'or à grande profondeur en utilisant des machines de tri automatiques qui trient des particules productives ayant une taille particulière ou une plage de tailles particulière, pour les séparer en particules ayant une caractéristique particulière, comme l'émission radioactive, qui est liée à la teneur en or du minerai, et en particules qui n'ont pas la caractéristique considérée ou qui l'ont à un niveau inférieur à un seuil prédéterminé. Lorsqu'on a ainsi trié le minerai, on -traite ensuite seulement le minerai accepté, c'est-à-dire le minerai pour lequel la caractéristique est supérieure au niveau de seuil, ce qui entraîne une économie considérable par rapport au procédé décrit précédemment, aussi bien sur le plan de l'utilisation du matériel que de la main d'oeuvre. Dans un procédé de tri radiométrique de ce type, la mesure radiométrique des particules de minerai est considérablement influen- cée par des paramètres tels que la masse, le volume et la forme des particules. Par exemple, le niveau de radioactivité de chaque parti- cule dépend de la forme de la particule, de la position dans la parti- cule des produits radioactifs issus des désintégrations,etdel'orienta- tion de la particule par rapport au détecteur de radiations au mo- ment de la mesure de la radioactivité de la particule. Du fait de ce problème et du fait que l'émission radioactive des particules n'est pas constante, la machine de tri rejette et fait considérer comme déchets de nombreuses particules de minerai qui conviennent pour le traitement, ce qui réduit le rendement de ce type de procédé de tri. Un but de l'invention est d'offrir un procédé et un dispositif d'analyse des caractéristiques de toutes les particules d'un échantil- lon de minerai provenant d'un volume de minerai, afin de déterminer la possibilité de tri du minerai contenu dans ce volume. L'invention offre un procédé d'analyse de particules de mine- rai qui comprend les opérations consistant à déplacer plusieurs particules espacées les unes des autres en les faisant passer succes- sivement à plusieurs emplacements, à maintenir chaque particule fixe pendant une durée prédéterminée à chaque emplacement, à mesurer, pour chaque particule à chaque emplacement, une caractéristique de la par- ticule, et à enregistrer les mesures. Toujours conformément à l'invention, on mesure,à au moins un emplacement,la masse de chaque particule. On mesure-de plus, à au moins un emplacement, la radio- activité de chaque particule. On mesure de préférenceà au moins un emplacement, la radio- activité de chaque particule dans des conditions qui s'approchent de celles qui existent dans une machine de tri de minerai de production. Facultativement, selon l'analyse nécessaire, on effectue à au moins un emplacement et pour chaque particule une mesure portant sur l'une au moins des caractéristiques suivantes: une composante spectrale, réflectivité,- fluorescence aux rayons X, conducti- vité ou susceptibilité magnétique. Le procédé peut en outre comprendre l'opération qui consiste à mesurer les dimensions physiques de la particule pendant le mouve- ment -de chaque particule vers l'un des emplacements. On peut enregistrer les mesures au moyen d'un ordinateur et une fois que ce dernier a reçu les mesures de caractéristiques de 24721 88 chaque particule, il présente les caractéristiques des particules sous une forme imprimée ou sous toute autre forme appropriée, pour permettre la préparation de tableaux ou de graphiques des caractéris- tiques. Les graphiques sont dessinés sous une forme qui convient au but de l'analyse, c'est-à-dire pour déterminer la possibilité de tri du minerai, le rendement de tri d'une machine de tri, les particules placées de façon erronée dans une catégorie, etc.. L'invention offre également un dispositif d'analyse de parti- cules de minerai qui comprend un convoyeur destiné à déplacer plu- sieurs particules, espacées les unes par rapport aux autres, en les faisant passer successivement par plusieurs emplacements, des moyens situés à chaque emplacement pour mesurer une caractéristique de la particule à l'emplacement considéré, pendant que la particule est fixe, et des moyens destinés à enregistrer les mesures. Le dispositif comprend de préférence à un emplacement des moyens destinés à mesurer la masse de chaque particule et, à un second emplacement, des moyens destinés à mesurer la radioactivité de chaque particule. Le dispositif comprend en outre des moyens situés à un empla- cement et destinés à mesurer la radioactivité de chaque particule dans des conditions qui s'approchent de celles qui existent dans une machine de tri utilisée en production. Le dispositif peut également comprendre des moyens situés à un emplacement et destinés à mesurer pour chaque particule l'une-au moins des caractéristiques suivantes: réflectivité, fluorescence aux rayons X, conductivité, susceptibilité magnétique et une compo- sante spectrale. On peut employer un ordinateur programmé de façon à assimiler les caractéristiques mesurées de chaque particule. L'ordinateur peut être connecté à chaque poste ou emplacement de mesure du dispositif. Le convoyeur du dispositif peut être conçu de façon à déposer successivement les particules sur des plateaux à des emplacements sélectionnés, auxquels les particules sont maintenues pendant des durées prédéterminées. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre d'un mode de réalisation donné à titre d'exemple non limitatif. La suite de la description se réfère aux dessins annexés sur lesquels La figure 1 est une représentation de côté,en élévation et partiellement schématique, dtndispositif correspondant à l'invention, la figure 2 est une représentation partielle en perspective d'un plateau-de poste du dispositif de la figure 1, et les figures 3 et 4 représentent des graphiques caractéristi- ques produits au moyen du dispositif de la figure 1. On voit sur les dessins un dispositif d'analyse suivant l'in- - vention comprenant un bâti désigné globalement par la référence 10, un convoyeur 12 et des postes de réception et de mesure de particules de minerai 14, 16, 18, 20, 20A, 22 et 24. Le convoyeur 12 est formé par un châssis pratiquement rectan- gulaire 26 et par un certain nombre de fils du type "corde à piano", 28, parallèles, très rapprochés et tendus, qui s'étendent d'un petit côté à l'autre du châssis. Le convoyeur est conçu de façon à accomplir un mouvement par rapport au bâti 10 sous l'action d'un premier vérin hydraulique ou pneuma- tique, non représenté, qui est monté de façon à agir entre le bâti 10 et un mécanisme articulé afin de lever le convoyeur jusqu'à la posi- tion qui est indiquée en pointillés, et d'un second vérin qui est conçu de façon à déplacer le convoyeur soulevé vers la droite, à par- tir de la position représentée en pointillés, puis à le ramener en arrière. La course du second vérin est égale à la distance qui sépare les postes de réception et de mesure-14 à 22 du dispositif.- Chacun des postes 14, 18 et 22 comporte un plateau de récep- tion de particules 30 qui, comme le montre la figure 2, comprend un certain nombre de rainures dans lesquelles les fils 28 du convoyeur sont logés en étant distantsà la fois de la surface supérieure du plateau et des fonds des rainures lorsque le châssis 26 est dans la position qui est représentée en traits continus sur le dessin. Les plateaux qui se trouvent aux postes 14 et 22 sont fixés au bâti 10 et le plateau qui se trouve au poste 18 est placé sur un transducteur à cellule de pesée 32 qui est fixé sur le bâti 10. Le poste de mesure 16 consiste en un châssis ouvert qui porte à sa périphérie intérieure un certain nombre d'émetteurs et de dé- tecteurs de lumière placés face à face qui établissent pendant l'uti- lisation une grille serrée de faisceaux lumineux verticaux et horizon- taux. La demande de brevet ZA 80/4250 déposée par la demanderesse décrit une structure de ce type et les circuits électroniques associés qui sont destinés à traiter les signaux lumineux. Une telle structure fournit une information concernant les dimensions d'une particule,com- me par exemple sa hauteur, son aire projetée ou son volume. Le poste de mesure 20 consiste en une enceinte dont les parois sont en plomb n'émettant pas de radiations. Les parois amont et aval de l'enceinte sont des plaques 36 et 38, formant des portes, qui sont placées de façon à pouvoir effectuer un mouvement vertical dans des guides de l'enceinte. Les extrémités supérieures des portes sont accouplées à un pontet de levage 40 qui est levé et baissé au moyen d'un vérin, non représenté sur le dessin. Lorsque les portes sont dans leur position ba-sse, leurs bords inférieurs reposent sur des seuils qui sont rainurés comme les plateaux 30 pour recevoir les fils 28 du convoyeur. Les parties inférieures des portes sont rainurées de façon semblable. Des capteurs à scintillation, non représentés, sont situés dans l'enceinte, sous les fils 28 dans la position baissée du convoyeur et au-dessus et à une certaine distance des fils, selon une configuration permettant de mesurer dans toutes les directions l'émis- sion radioactive d'une particule se trouvant dans l'enceinte. La con- figuration de capteurs peut être similaire à celle qui est décrite dans la demande de brevet ZA 79/6989 et la demande FR correspondante. Au poste 20, la particule repose sur un plateau similaire au plateau 30. Les capteurs qui se trouvent au-dessus du convoyeur sont situés dans une structure qui est accouplée aux portes 36 et 38 de façon à monter et à descendre avec les portes pour permettre le passage d'une particule de minerai dans l'enceinte. La structure et le fonctionnement du poste 20A sont pratique- ment similaires à ceux du poste 20. Il ne contient cependant qu'un seul détecteur de radiations, du type employé dans une machine de tri de minerai par un procédé radiométrique, et il est destiné à fournir, dans des conditions de laboratoire, une mesure du niveau de radio- activité qui serait enregistré pour une particule dans une machine de tri de minerai utilisée en production. Le poste de mesure 22 comporte un plateau fixe de réception de particules, 30, et un analyseur de spectre ou un instrument ana- logue, 42, qui est fixé au pontet de levage 40. Le poste d'évacuation de particules 24 comprend un bras 44 qui comporte un certain nombre de plaques espacées 46 qui, dans la position représentée sur le dessin, forment un plateau similaire aux plateaux 30. Le bras 44 peut tourner au moyen d'un vérin, non repré- senté, autour d'un point de pivotement 50 au niveau duquel il est fixé à un support fixe. Lorsque le bras est levé à partir de la position qui est représentée, les plaques 46 passent librement entre les fils 28, ce qui permet d'éjecter facilement une particule hors du convoyeur 12. Un ordinateur (non représenté) est connecté au dispositif pour enregistrer et analyser les données qui sont produites à chacun des postes 16, 18,20,20A et 22. Le dispositif fonctionne de la manière suivante. On place une particule de minerai sur le plateau 30 au poste 14. On lève ensuite le convoyeur jusqu'à la position qui est représentée en pointillés, la particule reposant sur les fils 28 du convoyeur. On déplace ensuite le convoyeur vers la droite, sur le dessin, et on le baisse jusqu'à ce que la particule repose sur le plateau 30 du poste 18, en étant dégagée par rapport aux fils du convoyeur, et la particule demeure dans cette position pendant une durée prédéterminée. Au cours de son passage du poste 14 au poste 18, la particule traverse la grille lumineuse au poste 16. Au cours de son passage par la grille, la particule in- terrompt un certain nombre de faisceaux lumineux verticaux et hori- zontaux de la grille et cette information, associée à la vitesse connue du mouvement de la particule, permet à l'ordinateur de déter- miner et d'enregistrer la longueur, la largeur et la hauteur de la particule, et donc son volume, tout ceci s'effectuant de la manière qui est décrite dans la demande de brevet ZA 80/4250 mentionnée pré- cédemment. Au poste 18, le transducteur 32 détermine la masse de la particule et il l'enregistre dans l'ordinateur. On ramène ensuite le convoyeur 12, sans le lever, à la posi- tion qui est indiquée en traits continus, tandis que la particule repose toujours sur le plateau 30 au poste 18. On place ensuite une seconde particule au poste 14 et on répète le processus de transport du convoyeur. Pendant que la seconde particule est amenée au poste 18, la première est amenée au poste 20. Pendant que le convoyeur déplace la première particule vers le poste 20, le pontet de levage lève les portes 36 et 38 jusqu'à ce que la particule soit dans l'enceinte. Lorsque le châssis 26 atteint sa position inférieure, la particule demeure sur le plateau qui se trouve dans l'enceinte et les portes se ferment, pour constituer un blindage pour l'intérieur de l'enceinte. Le plateau qui se trouve dans l'enceinte est en une matière qui n'empêche pas le passage des. rayonnements et les capteurs qui entourent la particule placée sur le plateau, dans la position baissée des portes 36 et 38, mesurent l'émission radioactive de la particule dans toutes les directions, pendant la durée au cours de laquelle la particule repose sur le plateau. L'utilisation de ce procédé de mesure de l'émission radioactive supprime les erreurs dues aux radiations de fond, comme par exemple les radiations cosmiques et les effets d'émission transitoire. En outre, la transmission des ondes radioactives n'est pas notablement atténuée par le blindage opposé aux ondes par la majeure partie de la masse de la particule qui peut se trouver entre les produits radioactifs de filiation situés dans la particule et un ou plusieurs capteurs situés dans un plan fixe. Le poste 20 donne donc une mesure de la radioactivité vraie de la particule située à l'intérieur de l'enceinte, avec une précision très élevée. L'ordinateur enregistre l'émission radioactive de la particule et on répète à nouveau le cycle du convoyeur avec une troisième parti- cule placée au poste 14. Au cours du cycle suivant, la particule de tête est amenée dans le poste 20A et on enregistre le niveau de radioactivité de la particule au moyen du détecteur unique. Le poste 20A établit approximna- tivement les conditions physiques qui existent dans une machine de tri de minerai utilisée en production, mais le blindage permet d'éliminer les effets des particules suivantes et précédentes qui se manifestent dans les conditions pratiques. Le niveau de radioactivité qui est enregistré de cette manière fournit ainsi une bonne base pour établir la corrélation entre les données obtenues en laboratoire et les données obtenues sur le terrain. Lorsque la première particule quitte le poste 20, on lève les portes 36 et 38 pour permettre à la seconde particule d'entrer dans l'enceinte et à la première de quitter l'enceinte en se dirigeant vers le poste 20A. Dans le cycle suivant, la particule de tête est amenée au poste 22, de la manière décrite. Chaque fois, on ferme les portes du poste 20A, et on baisse l'analyseur 42 de façon qu'il vienne juste au-dessus de la particule au poste 22. La première particule est ainsi soumise au poste 22 à une analyse effectuée par l'analyseur de spectre 42, qui porte sur la teneur de la particule en un ou plusieurs minéraux ou éléments spécifiques. L'analyseur de spectre 42 peut être remplacé, si on le désire, par un instrument approprié pour mesurer la réflectivité, la fluorescence aux rayons X, la conductivité, la susceptibilité magnéti- que ou une autre caractéristique définie de chaque. particule, ou bien on pourrait utiliser cette information en plus de celle de l'analyseur, en plaçant les instruments appropriés à un ou plusieurs postes de mesure supplémentaires établis dans ce but. L'analyseur de l'invention est employable notamment pour déterminer les caractéristiques d'un échantillon représentatif de minerai. La demanderesse a établi que le niveau de radioactivité d'une particule de minerai qui est enregistré par un détecteur dans une machine de tri de minerai dépend de la radioactivité vraie de la particule et de l'une au moins des caractéristiques suivantes: les dimensions physiques de la particule, comprenant sa hauteur ou son volume, la masse de la particule et sa densité. L'analyseur, associé à l'ordinateur, est conçu de façon à fournir les données à considérer, de la manière décrite, à partir d'échantillons représentatifs de minerai, de façon qu'on puisse déterminer statistiquement ces rela- tions. Par exemple, pour le tri il est essentiel de déterminer,pour un échantillon donné, le nombre de particules comprises dans des fractions de masse définies et la masse des particules dans les fractions de masse définies, en exprimant ces grandeurs en pourcentage. On peut facilement obtenir cette information au moyen de l'analyseur qui fournit la masse de chaque particule au poste 18. Il est simple de programmer l'ordinateur de façon à totaliser les masses et à classer la masse de chaque particule dans l'une des fractions de masse définies. L'ordinateur peut sortir l'information sous la forme d'un graphique du type qui est représenté sur la figure 3,.donnant le nombre de parti- cules, en pourcentage, en fonction des fractions de masse des particu- les. On obtient une courbe similaire pour la masse des particules,ici encore exprimée en pourcentage dans une fraction de masse des particu- les. 24721 88 En déterminant la taille de l'échantillon de minerai avant l'analyse, l'ordinateur peut facilement fournir les masses maximale et minimale et la distribution ou la dispersion des masses des par- ticules, en fonction des tailles de maille de tamis. Le dispositif de mesure de volume qui se trouve au poste 16 fournit la forme, les dimensions et le volume de chaque particule et on peut déterminer la distribution des formes et les dimensions moyennes des particules, et on peut lier ces paramètres aux masses des particules et à leur radioactivité. On emploie cette information dans un but de compensation de niveaude radioactivité, de la manière qui est décrite dans les demandes de brevet ZA 80/4248 et 80/4249, déposées par la demanderesse. Le poste 20 fournit une mesure précise de la radioactivité de chaque particule et,du fait que ce paramètre est corrélé avec la masse de la particule, l'ordinateur peut facilement déterminer et représenter graphiquement ou de toute autre manière la quantité du minéral et la teneur de l'échantillon de minerai, exprimée en pour- centage, en fonction de la masse. On peut déterminer des valeurs maximale et moyenne. Il convient de noter à nouveau que ces para- mètres sont essentiels pour assurer un fonctionnement efficace d'une machine de tri de particules par un procédé radiométrique. La figure 4 représente sous forme graphique, pour un échantil- lon de minerai représentatif, les fractions rejetées et acceptées, exprimées en pourcentage, en fonction de la teneur limite, la courbe A indiquant la distribution du minéral tandis que la courbe B indique la distribution de masse. Cette information est vitale pour détermi- ner la possibilité d'utilisation d'une machine de tri et elle est obtenue à partir des données que produit l'analyseur de l'invention. Dans une situation pratique, on connaît le coût de traitement d'une masse unitaire du minerai pour extraire le minéral qu'il con- tient. On peut donc prendre une décision concernant la teneur limite du minerai qui doit être traité. On peut alors régler la machine de tri de façon qu'elle accepte ou rejette à cette teneur limite. Si ceci correspond à un point X sur la figure 4, la courbe A donne alors le pourcentage du minéral qui est récupéré et le pourcentage perdu, tandis que la courbe B donne les pourcentages de masse correspondants du volume de minerai qui sont acceptés et rejetés. Les situations 24721 88 qui justifient entièrement l'utilisation d'une machine de tri, d'un point de vue économique, sont celles dans lesquelles les courbes A et B sont bien séparées horizontalement. l'une de l'autre. De façon idéale, on doit extraire un pourcentage élevé du minéral contenu dans le minerai, en rejetant un pourcentage élevé, exprimé en masse, du volume de minerai. Ceci implique de traiter une masse relativement faible de minerai pour extraire la majeure partie du minéral contenu. Il convient enfin de noter que l'analyseur de l'invention peut être utilisé de la manière décrite pour analyser des particules de minerai échantillonnées à partir des fractions rejetées ou acceptées d'une machine de tri de minerai de production. Si on le désire, l'ana- lyseur peut être installé sur le site pour fournir l'information dans des conditions proches du temps réel. Du fait que dans l'analyseur les diverses mesures sont effectuées sur des durées, allant jusqu'à 40 secondes ou plus, qui sont longues en comparaison des durées de mesure dans une machine de tri de minerai utilisée en production, l'information que fournit l'analyseur est précise et on peut déterminer le rendement du tri de la machine de tri de production. Dans toutes les mesures de l'analyseur, on peut aider à la récupération des particules qui tombent dans les différentes catégories, par exemple de masse, de forme, de volume, etc.., en utilisant,à la place ou à la suite du bras 44,une ou plusieurs portes à volet qui sont actionnées mécaniquement pour trier les particules en diverses catégories. Les particules classées peuvent ensuite être soumises à des essais supplémentaires, par exemple par coupellation, dans un but de vérification. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au dispositif et au procédé décrits et représentés, sans sortir du cadre de l'invention. il REVENDICATIONS 1. Procédé d'analyse de particules de minerai, caractérisé en ce qu'on déplace plusieurs par- ticules espacées les unes par rapport aux autres en les faisant passer successivement par plusieurs emplacements (14,24),on maintient chaque particule fixe pendant une durée prédéterminée à chaque emplacement, onmesure-,pour chaque particule à chaque emplacement, une caractéris- tique de la particule, et onenregistre les mesures. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on mesure la masse de chaque particule à au moins un emplacement (18). 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications let 2, caractérisé en ce qu'on mesure la radioactivité de chaque particule à au moins un emplacement (20). 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'on mesure,à au moins un emplacement (20A),la radioactivité de chaque particule dans des conditions de mesure qui constituent une approximation de celles qui existent dans une machine de tri de minerai utilisée en production. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'on mesure, à au moins un emplacement (22),l'une au moins des caractéristiques suivantes, pour chaque particule: une composante spectrale, la réflectivité, la fluorescence aux rayons X, la conductivité ou la susceptibilité magnétique. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte l'opération consistant à mesurer les dimensions physiques de la particule pendant le mouvement de chaque particule vers l'un des emplacements. 7. Dispositif d'analyse de particules de minerai, caractérisé en ce qu'il comprend:un convoyeur (12) destiné à déplacer un certain nombre de particules, espacées les unes par rapport aux autres, en les faisant passer successivement par plusieurs emplacements (14,24); des moyens,à chaque emplacement, destinés à mesurer une caractéristi- que de la particule à l'emplacement, pendant que la particule est fixe; et des moyens destinés à enregistrer les mesures. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comporte, à un emplacement (18), des moyens destinés à mesurer la masse de chaque particule et, à un second emplacement (20) des moyens 24721 88 destinés à mesurer la radioactivité de chaque particule. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 7 et 8, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens, à un emplacement (20A), destinés à mesurer la radioactivité de chaque particule dans des conditions qui constituent une approximation des conditions qui exis- tent dans une machine de tri de minerai de production. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens destinés à mesurer les dimensions physiques de chaque particule pendant son déplacement vers un emplacement donné (18). 11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 7 à 10, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (42), à un emplacement (22), qui sont destinés à mesurer l'une au moins des caractéristiques suivantes de chaque particule: la réflectivité, la fluorescence aux rayons X, la conductivité, la susceptibilité magnétique et une compo- sante spectrale.