矿石分析系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及检测包含在特定颗粒材料内的一个或多个目标元素。更具体地，本发 明涉及分析矿石和检测它里面的指定内容。
【背景技术】
[0002] 在地质勘查、探矿以及类似活动期间，在连续基础上分析岩切肩（rock cutting) 等的能力具有重要价值。例如，能够响应于由分析器所产生的信息直接地控制钻孔。在钻 孔中收集随后要被分析的岩心或样品的乏味过程可以被避免。
[0003] 用于分析矿石和用于检测指定内容的任何系统依靠评估或者检测视矿石质量而 定的某物理方面或化学性质。已被用于这个目的的各种技术包括对在特定条件下显示了定 义的响应的识别的特性或因素做出反应的系统。这些属性或特性至少包括下列的：定义的 化学反应、光谱分析、磁性质、光度性质、x射线分析、磁光分析、导电性质、伽马辐射和密度 以及硬度因素或值。
[0004] 每个方法具有好处和缺点。例如，光度分选机对表面特性做出响应并且不能检测 在颗粒的表面上未表现的元素的存在。X射线和磁光技术存在类似的局限性。光谱分析是 准确的但是通常在实验室条件下执行。对各种技术的一般评论能够在现有技术中找到因此 不在这里重复。大致可以说一些方法是费时的，需要专门设备的使用并且最好在实验室条 件下实现。其它方法是针对特定元素的。例如，设计来检测铁的技术不能够容易地被适配 成检测假定铜的存在。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供能够用来迅速且有效地检测许多不同目标元素的存在的 矿石分析器，其能够以鲁棒的、易于运输的形式做出并且其本身导致直接地与钻岩和勘探 设备相结合地使用。
[0006] 依赖于材料对磁场的敏感度，材料能够被分类为铁磁材料、顺磁材料或抗磁材料。 然而，用于检测铁磁元素和顺磁元素的分析器局限于特定约束，其中的一些能够由适合的 电子设计来解决。分析器还应该保持远离磁性材料例如刚和铁。
[0007] 在分析器可能被要求迅速且有效检测许多不同目标元素的存在的采矿应用中，分 析器应该是紧凑的、鲁棒的且易于运输的，这是必要的。处理采矿机所产生的岩切肩并且使 岩切肩被导向分析器的设备也必须具有这些属性。优选地，这样的设备应该集成有分析器 以产生复合装置，其能够适于与各种不同的采矿机一起使用并且其能够在没有采取来保护 装置的过度预防的情况下用于采矿环境中。
[0008] 当原子经受磁场时，电子的统计分布可被修改，使得原子开始展示其本身的磁场。 除了以后能够保持场的铁磁材料之外，通常仅在所施加的场存在时这个场才存在。通过检 测如所描述的磁场，能够检测到特定元素的存在。这些元素是展示铁磁性或强烈顺磁性的 那些。在特定原子上特定电子亚层未充满时，具有这种性质的元素存在。由本发明所使用 的特定技术的重要电子能级是价能级，即，其中特定元素具有电子的最后或最高能级。这个 能级对于除稀有气体之外的所有是未充满的，并且对于金属，它将具有可能容许的电子的 不到一半。由于这个能级的未充满状态，将更易于通过对原子施加磁场来改变其电子的空 间定向。这些元素能够由本发明检测到。
[0009] 本发明尤其与允许期望特性被检测到因此能够识别至少铁磁元素和顺磁元素的 分析器有关。
[0010] 所述分析器包括：激励环形线圈、第一感测环形线圈和第二感测环形线圈，其中， 激励线圈围绕颗粒样品的通道的至少一部分并且位于第一感测线圈和第二感测线圈之间， 其中，每个线圈分别缠绕于与通道对准并且在居中位于通道中的轴上；信号发生器，其向激 励线圈供应激励信号从而激励线圈在通道的至少一部分中建立电磁场；接收机，其检测样 品在通道上的经过所产生的第一感测线圈中的第一信号和第二感测线圈中的第二信号；以 及处理器，其产生依赖于第一和第二信号之间的差异的输出信号，并且输出信号中的干扰 信号被基本上消除。输出信号表示样品中特性的存在性。
[0011] 输出信号表不样品的磁化率。
[0012] 分析器是高度灵敏的并且由于这个原因，至少应该尽可能地消除能够影响输出信 号的额外效应。特别是热漂移对输出信号的效应可以是实质性的。为了解决这个，每个线 圈优选地缠绕于具有实质热形稳性的线圈架上。用于与每个相应的线圈一起使用的适合的 线圈架由硼硅酸盐制成。优选地每个线圈架由石英玻璃制成。
[0013] 为了更进一步解决热漂移的效应（包括线圈和线圈架的热形稳性），至少线圈和 线圈架可以被包围在热稳定的热沉中。这可以通过将线圈和线圈架包围在填充有液体的外 壳中来实现。液体的温度响应于适合的传感器而被准确地控制。替换地，加热至应该对应 于分析器中线圈和电子装置的最佳工作温度的适合温度的液体通过外壳循环。相对于线圈 和线圈架的质量，液体应该具有实质性质量。如果液体的温度被准确地控制，则液体的质量 作为有助于吸收和取消线圈和线圈架中的温度波动的热沉。
[0014] 穿过分析器的物体将在分析器中生成两个脉冲。物体进入分析器的电磁场时引起 第一脉冲，而当物体离开电磁场时生成第二脉冲。这些脉冲基本上处于相同能级，但一般具 有相反的相位。能够用电子学方法组合这些脉冲以生成差信号，或按相位，或按振幅，视情 况而定。
[0015] 如果线圈被轴向对准，则发射（激励）线圈位于两个接收（感测）线圈之间，使得 当线圈被垂直定向时，在重力作用下落下的物体将通过已对准的线圈相继地沿轴向方向移 动。通过适合的设计，发射线圈在上部感测线圈的区中所产生的电磁场将与发射线圈在下 部感测线圈处所产生的电磁场相同。然而，物体在其穿过下部线圈时，将以比它穿过上部线 圈的速度稍微更大的速度移动。
[0016] 如果线圈被径向对准，则这些感测线圈同时地对颗粒的通过做出响应。在这些感 测线圈上由于速度差而导致的效应被自动地消除。然而，在发射线圈被定位于内感测线圈 和外感测线圈之间情况下内感测线圈和外感测线圈上的电磁场稍微不同。
[0017] 在每个实施例中来自感测线圈的信号被组合和处理。所接收到的信号基于所发射 的电磁场的信息并且基于来自感测线圈的长期接收到的信号针对静场不平衡被调整。依赖 于特定物体的尺寸和磁化率的短期值被生成。
[0018] 特别如果正在分析样品材料的连续流，对于样品材料来说有可能在与线圈绕其布 置的纵轴成直角的方向上穿过分析器。例如材料流能够在激励线圈与接收线圈或感测线圈 之一之间通过。这个构造的缺点是必须以规则间隔校准分析器以补偿漂移效应。
[0019] 发射线圈或激励线圈的和两个接收线圈的确切空间关系可以依赖于应用而变化， 但是应该总是使得激励线圈的直接效应（即在不存在任何样品情况下的激励线圈的效应） 通过组合来自接收线圈的信号而抵消。
[0020] 因为在每个线圈内部的场强度从其感测区域的中间到边缘是相对恒定的，所以如 果经过线圈移动的样品偏离中心线，则由每个线圈所产生的信号无显著影响。
[0021] 尽管三个线圈能够在各种构造中相对于彼此定位，但是在第一实用实施方式中， 这些线圈绕纵轴以轴向布置构造。每个线圈围绕轴并且线圈沿轴向方向彼此间隔开。激励 线圈然后定位于两个接收线圈之间。然而已通过试验发现，在特定条件下，与径向线圈构造 相比，线圈的轴向布置不给予相同级别的特性。
[0022] 因此，在优选实施例中，线圈定位于位于水平延伸的平面中的径向构造中。通道然 后优选地垂直地延伸。
[0023] 矿石分析器还包括部分地定位在线圈上游以沿着通过线圈的通道馈送样品的材 料处理系统。可以基本上连续地馈送样品并且样品可以在重力作用下落下。
[0024] 优选地，材料处理系统包括：
[0025] a)用于把采矿机所产生的岩石颗粒的流分成细粒材料和比细粒材料更粗的岩切 肩的设备，细粒材料被导向废料；
[0026] b)第一导向结构，由非磁性材料制成，其具有上端和下端，上端连接至上述设备， 并且其包围在重力作用下从设备落下的岩切肩；
[0027] c)在下端处的控制器，其收集落下的岩切肩并且然后使岩切肩沿着通道以受控速 度移动，由此切肩被提供给线圈，随后岩切肩在出口处离开线圈；以及
[0028] d)第二导向结构，由非磁性材料制成，其具有上端和下端，上端与通道的出口互相 配准，并且其包围在重力作用下从通道落下的岩切肩。
[0029] 在第二导向结构的下端处，根据要求，岩切肩能够被导向废物或者它们能够被收 集以用于使用不同的技术进一步化验或采样。
[0030] 用于分离岩石颗粒的设备可以是任何适当种类的并且优选地包括旋流器或水力 旋流器。在岩石颗粒的分离时产生的细粒材料通常包括粉尘和小岩切肩、粗砂等。
[0031] 如果使用由旋流器或水力旋流器制成，则重要的是维持系统内的正确气压。空气 或干式旋流器通常保持在降低的气压下。通过对比水力旋流器被稍微增压。在任何一情况 下空气泄漏将不利地影响旋流器的工作。采用干式旋流器，为了在系统内维持所需要水平 的降低的气压，第一导向结构以密封方式从旋流器连接至出口，通过所述出口粗岩切肩被 排出。第一导向结构可以是通常锥形的，从上端向下端向内逐渐变细。第一导向结构的下 端可以以密封方式连接至分析器，并且更具体地，连接至通道。
[0032] 类似地，第二导向结构可以以密封方