СПОСОБ ОЦЕНКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОЧИСТКИ ПРИРОДНЫХ АЛМАЗОВ
METHOD OF EVALUATING EFFICIENCY OF CLEANING NATURAL DIAMONDS

Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых и может быть использовано для оценки эффективности очистки природных алмазов по изменению их цветовых характеристик.
На поверхности и в трещинах природных алмазов часто имеются загрязнения, образовавшиеся в результате осаждения на поверхности и в трещинах алмазов различных минералов и битумов. Данное обстоятельство приводит к изменению цвета кристаллов и соответственно к снижению их стоимости. Для удаления подобных загрязнений используются термохимические способы очистки. Контроль качества очистки алмазов осуществляется как по изменению цвета кристалла до и после очистки, так и по наличию или отсутствию видимых загрязнений на поверхности и в трещинах алмазов.
Известен способ контроля качества очистки алмазов по наличию или отсутствию видимых загрязнений на поверхности и в трещинах алмазов, который производится визуально с использованием бинокуляров (Р.Н. Соболев Методы оптического исследования минералов: Справочник. - М.: Недра, 1990. - с.163-167, 288 с.). Недостатком данного способа является субъективность оценки эксперта.
Наиболее близким по сущности является способ контроля качества очистки кристаллов, включающий отбор образца минерала и определение загрязнений, причем определение ведут методом сравнения цветовых характеристик минерала в отраженном свете (Афанасьева Е.Л., Исаенко М.П. Технологическая минераграфия - М.:Недра, 1988, с.8-9).
К недостаткам данного способа контроля следует отнести его невысокую точность. Кроме того, данный способ также не исключает субъективизма исследователя и не позволяет определить количественные критерии, по которым можно ассоциировать определенный уровень остаточных загрязнений кристаллов с изменением их цветовых характеристик.
Задачей предлагаемого изобретения является разработка способа оценки эффективности очистки кристаллов природных алмазов, основанного на регистрации изменений определенных спектрометрических характеристик кристаллов, связанных с типичными загрязнениями алмазов, удаление которых возможно термохимическими методами очистки. Параметром сравнения в данном способе являются спектрометрические характеристики алмазов эталонной коллекции (без загрязнений), занесенные по предварительно произведенным измерениям в сформированный информационный массив.
Техническим результатом предлагаемого способа является повышение точности и объективности способа контроля эффективности очистки кристаллов природных алмазов.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе оценки эффективности очистки кристаллов природных алмазов, включающем отбор контрольной пробы кристаллов природных алмазов и определение загрязнений и примесей и очистку кристаллов природных алмазов, предварительно по результатам измерений эталонной коллекции кристаллов алмазов создают информационный массив, после проведения очистки осуществляют регистрацию спектров поглощения кристаллов алмазов контрольной пробы и определение в информационном массиве цвета кристаллов алмазов и содержания в контрольной пробе кристаллов алмазов с различным видом загрязнений до и после очистки, а об эффективности очистки судят по отношению количества очистившихся кристаллов к количеству кристаллов алмазов с загрязнением до очистки, выраженному в процентах.
Данный способ основан на регистрации спектров поглощения кристаллов алмазов и определении на основе полученных значений соответствующих им фиксированных значений цвета кристаллов.
Способ осуществляют следующим образом.
По результатам предварительно произведенных измерений эталонной коллекции кристаллов алмазов из эталонной коллекции создается информационный массив, в который заносятся данные по соотношениям численных значений спектров поглощения кристаллов алмазов и цвета кристаллов алмазов.
Из партии кристаллов природных алмазов, предназначенной для очистки, отбирают контрольную пробу загрязненных кристаллов природных алмазов.
Контрольную пробу данных кристаллов природных алмазов подвергают полному циклу очистки.
После проведения очистки осуществляют регистрацию спектров поглощения кристаллов алмазов контрольной пробы.
Определение принадлежности кристаллов к тому или иному загрязнению и их цвета по спектрометрическим характеристикам потребовало разработки специального алгоритма, реализованного с использованием электронных таблиц Microsoft Office Exsel, предназначенных для использования при проведении оценки качества очистки кристаллов алмазов Входными параметрами является информация о полученных в результате измерений с использованием спектрофотометра показателей L*a*b*, по эталонной выборке кристаллов алмазов. Классификация цвета и вида загрязнений кристаллов алмазов осуществляется автоматически.
Об эффективности очистки судят по отношению количества очистившихся кристаллов (с цветовой гаммой от 1cZ до 9cZ) к количеству кристаллов алмазов с загрязнением до очистки в процентах.
Пример конкретной реализации
Параметром сравнения в данном способе являются спектрометрические характеристики алмазов без загрязнений и спектрометрические характеристики полученные с кристаллов с типичными загрязнениями (битум, ожелезнения). Учитывая широкое изменение цветовой гаммы природного цвета алмазов, данный способ потребовал создания базы данных спектров кристаллов с установленными цветовыми характеристиками. При создании данной базы данных были использованы образцы по цвету эталонной коллекции алмазов центра сортировки алмазов (ЦСА), и кристаллы текущей добычи с типичными загрязнениями.
Определяют цвет кристаллов алмазов и содержание в контрольной выборке кристаллов алмазов с цветовой палитрой от 1cZ до 9cZ (от 1-го цвета Sawables до 9-го по классификатору SITY). Данные цвета соответствуют природным алмазам, без загрязнений. Определение цвета кристаллов алмазов производят в предварительно созданном информационном массиве (базе данных), сформированном в формате таблиц EXCEL. Для сравнения полученных показателей L*a*b* кристаллов контрольной выборки с эталонными значениями используют специально разработанную базу данных, в которой реализован алгоритм, позволяющий классифицировать алмазы по 19 цветовым группам, соответствующим различным видам загрязнений и цветам алмаза классификатора SITY. Предельные значения полученных показателей занесены в книгу Microsoft Office Exsel 2003 на лист «пределы». Алгоритм принятия решения о принадлежности кристалла к определенной позиции реализован на листе «результаты». Аналогичные формулы реализованы для всех цветовых групп и типичных загрязнений алмазов. Приведенный алгоритм и установленные предельные значения L*a*b* позволили классифицировать алмазы по 19 цветовым группам, соответствующим различным видам загрязнений и цветам алмаза по классификатору SITY. База данных является гибкой и позволяет, в случае необходимости, увеличить количество классификационных групп.
Оценку эффективности очистки партии в целом осуществляют по изменению содержаний проблемных кристаллов в контрольном автоклаве. Оптимальная загрузка одного автоклава составляет от 425 до 475 карат, что для класса -8,0+4,0 мм соответствует примерно 500 кристаллам. Объем контрольной выборки составит 50 кристаллов. Таким образом, для проведения глубокой термохимической очистки была приготовлена партия кристаллов природных алмазов в количестве 500 кристаллов, из которой случайным образом отобрали контрольную выборку алмазов в количестве 50 шт. Провели полный цикл глубокой термохимической очистки партии кристаллов природных алмазов. При этом в автоклаве контрольную партию кристаллов отделяют от остальных кристаллов, находящихся в этом же автоклаве с помощью фторопластового перфорированного лепестка (с целью удобства их последующей идентификации после очистки).
Выполняют очистку кристаллов в микроволновой системе в соответствии с технологическим регламентом.
После проведения очистки осуществляют регистрацию спектров поглощения кристаллов природных алмазов контрольной пробы, определяют с использованием разработанного алгоритма цвет и содержание очистившихся кристаллов (с цветовой гаммой от 1cZ до 9cZ).
Для регистрации спектров поглощения (А, %) алмазов используют спектрофотометр Lambda 950 фирмы Perkin Elmer, укомплектованный интегрирующей сферой. Данная сфера позволяет учесть отражение от кристаллов и соответственно снизить влияние как геометрических размеров, так и расположения кристаллов относительно луча падающего света. Для размещения алмазов в центре сферы используется устройство позиционирования кристаллов, состоящее из конденсора (фокусирующей линзы), устройства крепления пробирки и стеклянной химической пробирки.
Регистрацию спектров поглощения природных алмазов осуществляют в спектральном диапазоне, охватывающем всю видимую область от 370 нм до 800 нм. Поперечное сечение сфокусированного пучка света, падающего на место установки кристалла, составляет около 8 мм. Загрязнения кристаллов могут иметь локальный характер, поэтому при исследованиях алмазов крупнее 8 мм существует вероятность не полной засветки кристалла падающим светом и, как следствие, загрязненная область может не проявиться в регистрируемом спектре. Поэтому в качестве контролируемого класса крупности, по которому оценивалось качество очистки алмазов с использованием спектрофотометра, выбран класс крупности -8,0+4,0 мм.
Полученные спектры поглощения используют для предварительной классификации алмазов и для дальнейшего определения числовых значений цветовых координат. Для определения цвета кристалла используют цветовую модель L*a*b*, предложенную международной комиссией по освещению CIE (Commission Internationale de l'Eclairage). Все расчеты цветовых координат производят относительно источника дневного света D65 с температурой 6500 K.
1
3
2
4
Определение показателей L*a*b*, используемых для сравнения производили на алмазах из коллекции ЦСА с установленными цветовыми характеристиками и алмазах с различным видом загрязнений. Были зарегистрированы спектры поглощения кристаллов всей цветовой гаммы +1,8ct Sawables от прозрачных до темно-коричневых. В соответствии с классификатором SITY данная цветовая гамма кристаллов по цветам разделяются на 15 групп: 1cZ, 2cZ, 3cZ, 4cZ, 5cZ, 6cZ, 7cZ, 8cZ, 9cZ, 1brnZ, 2bmZ, 3bmZ, 4bmZ, /b.b.MXD Z и /b.b.MXD Z. В пределах цветовой группы кристаллы также имеют различные по насыщенности цвета, поэтому из каждой цветовой группы отбиралось по три кристалла (с минимальной, средней и максимальной насыщенностью цвета). С каждого кристалла регистрировалось по три спектра при различном положении алмаза в устройстве позиционирования. Соответствующие определения показателей L*a*b* были выполнены для кристаллов с ожелезнениями, розовой, желтой окраской и с битумными загрязнениями.
Выполняют расчет эффективности очистки проблемных кристаллов и партии в целом как отношение количества/массы очистившихся кристаллов к количеству/массе кристаллов с загрязнением до очистки, выраженное в процентах.
Об эффективности очистки судят по отношению количества очистившихся кристаллов (с цветовой гаммой от 1cZ до 9cZ) к количеству кристаллов алмазов с загрязнением до очистки, выраженному в процентах.
Результаты оценки эффективности очистки алмазов четырех партий приведены в таблице.
Результаты оценки эффективности очистки алмазов партий крупностью -8,0+4,0 мм
Эффективность очистки алмазов, %
1 партия
68.4
2 партия
65.5
3 партия
75.3
4 партия
84.1
В среднем
73.3