專利名稱：探測在材料內(nèi)的礦物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種確定在材料內(nèi)的礦物的存在與否的方法。例如，本發(fā)明涉及確定在呈含銅礦石形式的材料內(nèi)的含銅礦物的存在與否的方法。在本申請中，本發(fā)明特別地(但是并非排他性地)關(guān)注于使得在黃銅礦和價值較低的黃鐵礦和砷黃鐵礦之間加以區(qū)分成為可能。注意本發(fā)明不限于含銅礦物。本發(fā)明還涉及一種基于以上方法分選材料構(gòu)成的巖石碎片諸如礦石碎片的方法。本發(fā)明還涉及一種用于確定在材料內(nèi)礦物的存在的設(shè)備。更加具體地，本發(fā)明涉及如下方法和設(shè)備，其基于將材料構(gòu)成的巖石碎片暴露于電磁輻射諸如微波輻射并且探測巖石碎片的材料的熱響應(yīng)而探測在材料內(nèi)的礦物。本發(fā)明可以特別地但是并非排他性地應(yīng)用于評估在材料構(gòu)成的巖石碎片內(nèi)和在其表面上的礦物含量和/或分布，并且用于將目標(biāo)礦物從該材料的其它組分在下游分選出來。為了示意性的意圖，將具體地對于該應(yīng)用進(jìn)行參考。然而，應(yīng)該理解，本發(fā)明能夠在其它應(yīng)用中使用，諸如在巖體原地、在土壤或者沙地中、在采礦中、在其它地質(zhì)環(huán)境中和在研究中評估礦物含量和/或分布。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明將材料構(gòu)成的巖石碎片暴露于電磁輻射諸如微波輻射并且在暴露期間或者緊接在暴露之后探測巖石碎片的材料的熱響應(yīng)以探測在該材料內(nèi)的礦物。更加具體地，本發(fā)明提供一種探測在目標(biāo)材料中的礦物的方法，包括(a)向該材料施加電磁輻射；(b)在將材料暴露于輻射期間或者緊接在此之后，探測從該材料發(fā)射出來的熱輻射；和(C)分析熱輻射以確定在該材料中的礦物的存在。實(shí)際上，本發(fā)明基于例如在材料構(gòu)成的巖石或者巖石碎片的表面上的所述材料的局部化熱斑的探測。本發(fā)明并不要求探測材料構(gòu)成的整個巖石或者巖石碎片的平均溫度的增加，比如說2-3°C。因此，被分析的材料的總體積可以代表總巖石體積的僅僅5%。能夠被用作分析基礎(chǔ)的溫度增加僅僅需要是2_3°C。結(jié)果，對于該方法的能量要求可以是基于加熱整個巖石碎片的方法的能量要求的1/10到1/20。分選礦石的經(jīng)濟(jì)效益隨著巖石或者巖石碎片的尺寸增加而增加。例如，對于很多銅礦石類型，由于含銅礦物的隨機(jī)分布，本發(fā)明提供用于基于代表巖石或者巖石碎片中的銅的等級的熱斑的數(shù)目而通過表面分析來確定在巖石或者巖石碎片中銅礦物存在的可能性。另外，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在暴露于電磁輻射期間或者緊接在此之后，材料的熱響應(yīng)探測允許生成礦物在材料內(nèi)的分布的、明顯的獨(dú)特的圖像。這些圖像便于所存在的礦物類型的識別。在關(guān)于包含黃銅礦和黃鐵礦的含銅礦石的工作中，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)該方法在如下程度上利用在材料內(nèi)的特定礦物的差異加熱速率，即使得在黃銅礦和黃鐵礦礦物之間加以區(qū)分是可能的。這是一個有意義的發(fā)現(xiàn)。該工作發(fā)現(xiàn)，在熱量被耗散到?jīng)]有像礦物那么快速地吸收所施加的微波輻射的材料的其它相對較低溫部分之前或者在熱量被損失到周圍環(huán)境之前，能夠捕獲到示出被加熱礦物在材料內(nèi)的位置的圖像。熱量的耗散是不理想的，因為它導(dǎo)致對于在材料內(nèi)的礦物的診斷能力的損失。該方法可以包括在材料保持于電磁包含區(qū)中時探測從該材料發(fā)射出來的熱輻射。該方法可以包括在將材料暴露于輻射期間探測從該材料發(fā)射出來的熱輻射。該方法可以包括在將材料暴露于輻射2. 0秒內(nèi)探測從該材料發(fā)射出來的熱輻射。該方法可以包括在將材料暴露于輻射1. 0秒內(nèi)探測從該材料發(fā)射出來的熱輻射。該方法可以包括在將材料暴露于輻射0. 5秒內(nèi)探測從該材料發(fā)射出來的熱輻射。該方法的步驟(a)可以包括選擇輻射和暴露條件，諸如暴露時間，以將目標(biāo)礦物加熱到顯著地高于(例如，至少5°C、典型地至少20°C，并且更加典型地在5-50°C的范圍內(nèi))該材料的其它組分的溫度的溫度。本發(fā)明還提供一種探測在材料中的礦物的方法，包括(a)向該材料施加電磁輻射；(b)在將材料暴露于輻射期間或者緊接在此之后，探測從該材料發(fā)射出來的熱輻射；(c)確定該材料或者其一部分的加熱速率；和(d)分析該加熱速率，以確定在該材料中的該礦物的存在。電磁輻射可以是低能輻射，諸如小于1000MW/m3、典型地小于100MW/m3的能量密度。在呈微波輻射形式的電磁輻射的情形下，微波功率可以小于900W，典型地小于600W。當(dāng)材料進(jìn)入電磁輻射暴露區(qū)中時可以將低能量電磁輻射施加到該材料，并且可以在暴露期間或者緊接在暴露之后測量該材料或者其一部分的加熱速率，以便于分析。術(shù)語“礦物”在這里被廣義地理解。該術(shù)語包括無機(jī)礦物，諸如藍(lán)銅礦、斑銅礦、輝銅礦、黃銅礦、靛銅礦、赤銅礦、方鉛礦、磁鐵礦、孔雀石、赤鐵礦、黃鐵礦、磁黃鐵礦 (pyrhotite)、閃鋅礦、砷黝銅礦、黝銅礦和浙青鈾礦。該術(shù)語包括有機(jī)地質(zhì)化合物，諸如重油、輕油、浙青等。術(shù)語“材料”在這里被廣義地理解。該術(shù)語包括巖石、巖石碎片、土壤、沙子和其它地質(zhì)材料，無論該材料是否在原地。電磁輻射可以是任何適當(dāng)?shù)碾姶拍堋＠?，電磁輻射可以是微波能。作為進(jìn)一步的實(shí)例，電磁輻射可以是射頻輻射。電磁輻射可以是連續(xù)的或者脈沖式的。電磁輻射的脈沖持續(xù)時間和/或頻率可以被選擇成使得(a)對表面水分和/或材料內(nèi)吸收的水分的加熱被最小化；(b)在電磁輻射吸收目標(biāo)礦物和在材料中的其它組分之間的熱差異被最大化，該其它組分諸如為其它礦物和脈石材料；(c)脈石材料的加熱被最小化；并且(d)在材料中的目標(biāo)礦物以不同的方式適當(dāng)?shù)厥艿诫姶泡椛溆绊憽Ｃ}沖持續(xù)時間可以達(dá)1秒，優(yōu)選地從0. 01秒到1秒，并且更加優(yōu)選地從0. 1秒到 1秒。通常脈沖持續(xù)時間是0.1-0. 3秒。脈沖之間的時間段可以是任何適當(dāng)?shù)臅r間段?？梢栽诘凸β拭芏认率┘与姶泡椛湟员苊庠趲r石碎片中形成微觀裂紋的可能性。將誘發(fā)斷裂的電磁輻射的量將根據(jù)情況改變。在其中電磁輻射是微波輻射的情況下，可以以低于1000MW/m3、更加優(yōu)選地在 l-100MW/m3的范圍內(nèi)的功率密度施加脈沖微波輻射。在其中電磁輻射是微波輻射的情況中，頻率可以在400-5800MHZ的范圍內(nèi)， 更加優(yōu)選地在900-3500MHz的范圍內(nèi)，進(jìn)而更加優(yōu)選地915-2450MHz，并且最優(yōu)選地在 915-950MHz的范圍內(nèi)。探測從材料發(fā)射出來的熱輻射的方法可以是任何適當(dāng)?shù)姆椒?。例如，可以使用熱成像器，諸如紅外照相機(jī)?？梢栽诩t外輻射的光譜范圍內(nèi)執(zhí)行熱輻射的探測，在該范圍內(nèi)， 目標(biāo)礦物被表征為相對于基質(zhì)(背景)材料具有它的最高差異發(fā)射率。確定材料加熱速率的步驟可以包括以規(guī)則的時間間隔記錄材料的溫度變化。另外，該方法可以包括關(guān)于特定礦物將測得的加熱速率與預(yù)定的加熱速率相關(guān)聯(lián)。有利地，這將允許識別在該材料中存在的目標(biāo)礦物。本發(fā)明的方法可以被應(yīng)用于原地進(jìn)行材料分析，例如用于在原地確定礦體或者礦石中的礦物含量。通常，該方法能夠被應(yīng)用于被從它們的原處移走的巖石碎片或者其它材料樣本，諸如沙子樣本或者土壤樣本?？梢栽趩蝹€進(jìn)給通道中將材料進(jìn)給到電磁輻射暴露區(qū)中?？商娲?，為了增加通過量，可以在多個獨(dú)立的進(jìn)給通道中將材料進(jìn)給到該區(qū)中。在任一情形中，當(dāng)該材料包括巖石或者巖石碎片時，巖石或者巖石碎片可以在一個或者多個通道中被單行地進(jìn)給到該區(qū)中。本發(fā)明還提供一種將進(jìn)給材料流分選成至少兩股材料流的方法，包括(a)使用如上所述的方法確定在進(jìn)給材料流中的目標(biāo)礦物的存在；和(b)基于所述確定將進(jìn)給材料流分離成所述至少兩股材料流。進(jìn)給流可以被分成至少廢料流和產(chǎn)品流。可以基于材料的礦物等級將進(jìn)給流分成廢料流和多股產(chǎn)品流。可以通過任何適當(dāng)?shù)难b置將進(jìn)給流分成至少兩股分離的材料流。例如，可以利用高壓鼓風(fēng)機(jī)將進(jìn)給流分成該至少兩股材料流。本發(fā)明提供一種確定在材料內(nèi)目標(biāo)礦物的存在的設(shè)備，包括(a)電磁輻射暴露區(qū)，該電磁輻射暴露區(qū)包括適于將輻射發(fā)射到暴露區(qū)中的電磁輻射發(fā)射器；(b)探測器，該探測器用于在向該材料施加電磁輻射期間探測從該材料發(fā)射出來的熱輻射；和(c)分析器，該分析器用于解析由探測器探測到的熱輻射或者用于基于由探測器探測到的熱輻射確定材料或者其一部分的加熱速率，并且由此用于確定在該材料內(nèi)礦物的存在。該電磁輻射發(fā)射器可以適于將脈沖輻射發(fā)射到暴露區(qū)中。該暴露區(qū)可以被布置成使得被分析的材料豎直通過該區(qū)。以此方式，例如呈巖石或者巖石碎片形式的被分析的材料可以簡單地在重力作用下通過該區(qū)下落。可替代地，材料可以沿著傳送帶水平通過該區(qū)。在此情形中，多個材料顆?？梢员煌瑫r地分析。為了便于以一致和連續(xù)的方式處理大量材料，在其中電磁輻射呈微波輻射形式的情況下，發(fā)射器可以呈優(yōu)選地配備有適當(dāng)?shù)臄嚢杵鞯亩嗄Ｎ⒉ㄖC振腔的形式。該探測器可以是熱成像器，諸如紅外成像器。該設(shè)備可以包括兩個或者多于兩個的熱成像器。該一個或者多個熱成像器可以圍繞微波諧振腔定位，以當(dāng)材料構(gòu)成的巖石或者巖石碎片通過微波暴露區(qū)時通常在一段時期同時地探測從該材料發(fā)射出來的輻射。成像器 (一個或者多個)圍繞諧振腔的位置未被特別地限制。例如，當(dāng)暴露區(qū)被布置成使得被分析的材料豎直通過那里時，成像器(一個或者多個)可以靠近該區(qū)的頂部、中部或者底部定位。優(yōu)選地，成像器(一個或者多個)位于暴露區(qū)的中部處或者中部附近。熱成像器(一個或者多個)可以定位在通過暴露區(qū)的巖石或者巖石碎片的50cm 的范圍內(nèi)。成像器(一個或者多個)可以定位在通過暴露區(qū)的巖石或者巖石碎片的30cm的范圍內(nèi)。在其中通過微波照射區(qū)的材料速度達(dá)幾米每秒的情況下，重要的是，在微波照射區(qū)內(nèi)的材料駐留時間足夠長，以誘發(fā)所要求量的目標(biāo)礦物的加熱，以便于允許識別。該分析器可以是包括圖像處理軟件的計算機(jī)。有利地，這將使得能夠?qū)τ谶M(jìn)給材料進(jìn)行連續(xù)的和自動化的處理和分析。該設(shè)備可以包括可見光照相機(jī)或者用于計量通過暴露區(qū)的材料的尺寸的其它裝置。這特別是在該材料包括巖石碎片的情形中。該設(shè)備可以被構(gòu)造為便于分選通過暴露區(qū)的材料。該設(shè)備可以包括用于將材料分選為至少兩股材料流的分選器?？梢岳萌魏芜m當(dāng)?shù)难b置將材料進(jìn)給到暴露區(qū)。


參考附圖通過實(shí)例進(jìn)一步描述本發(fā)明，在附圖中圖1示意根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的設(shè)備；圖2是在短暫地暴露于微波照射之后黃銅礦礦物顆粒(左)和黃鐵礦礦物顆粒 (右)的頂圖像；圖3是示出當(dāng)圖2中的礦物顆粒經(jīng)受微波輻射時它們隨著時間的溫度變化的曲線圖；圖4是在暴露于脈沖微波照射之后黃銅礦晶體(左)和黃鐵礦晶體(右)的IR 圖像；圖5是示意當(dāng)圖4中的黃銅礦晶體和黃鐵礦晶體經(jīng)受脈沖微波輻射時它們隨著時間的溫度變化的曲線圖；圖6是在短暫地暴露于微波照射之后黃銅礦礦物顆粒(右下)和黃鐵礦礦物顆粒 (上)的另一頂圖像；圖7是示出當(dāng)圖6中的黃銅礦和黃鐵礦顆粒經(jīng)受微波輻射時它們隨著時間的溫度變化的曲線圖；圖8是描繪如在微波脈沖期間施加的、微波的正向和反射功率隨著時間的變化的曲線圖9是在暴露于微波照射之后兩個黃銅礦顆粒(右)和黃鐵礦顆粒(左)的IR 圖像；圖10是示出當(dāng)圖9中的顆粒經(jīng)受微波輻射時它們隨著時間的溫度變化的曲線圖；圖11是在暴露于微波照射之后兩個黃銅礦顆粒(下和右)和黃鐵礦顆粒(上) 的又一個頂圖像；圖12是示意當(dāng)圖11中的顆粒經(jīng)受微波輻射時它們隨著時間的溫度變化的曲線圖；圖13是在施加微波輻射之前黃銅礦顆粒的頂圖像；圖14是在暴露于微波輻射一秒之后在圖13中的黃銅礦顆粒的頂圖像；圖15是在暴露于脈沖微波輻射0. 2秒之后捕獲的石英巖/黃銅礦顆粒的頂圖像；圖16是在暴露于脈沖微波輻射0. 2秒之后捕獲的石英巖/黃銅礦顆粒的另一頂圖像；圖17是在暴露于微波輻射之后黃鐵礦礦物顆粒(左)和斑銅礦礦物顆粒(右) 的頂圖像；圖18是示出當(dāng)圖17中的礦物顆粒經(jīng)受微波輻射時它們隨著時間的溫度變化的曲線圖；圖19是在暴露于微波輻射之后黃銅礦礦物顆粒(上)和斑銅礦礦物顆粒(下) 的頂圖像；并且圖20是示出當(dāng)圖19中的礦物顆粒經(jīng)受微波輻射時它們隨著時間的溫度變化的曲線圖。
具體實(shí)施例方式如根據(jù)以上

清楚地，以下在使用呈微波輻射形式的電磁輻射的情況下進(jìn)行說明。注意本發(fā)明不限于微波輻射的使用，而是延伸到任何適當(dāng)?shù)碾姶泡椛涞氖褂?。在圖1所示設(shè)備的實(shí)施例中，巖石碎片( 被傳送帶C3)輸送，該傳送帶終止于呈多?；蛘邌文Ｎ⒉ㄖC振腔(4)形式的微波輻射暴露區(qū)上方。巖石碎片( 通過微波諧振腔 (4)豎直落下。雖然巖石碎片( 可以沿著任何方向穿過諧振腔G)，但是豎直落下是有利的，因為這增加了當(dāng)碎片通過諧振腔(4)滾落時將巖石碎片均勻地暴露于輻射的可能性。巖石碎片各個地通過諧振腔(4)，從而每一個碎片( 均能夠被單獨(dú)地分析。在微波諧振腔內(nèi)，巖石碎片( 被暴露于具有根據(jù)關(guān)心的礦物或者等級而選擇的微波頻率和微波強(qiáng)度的脈沖微波輻射。可以如在前描述地在低于為了在巖石碎片中誘發(fā)微裂紋而要求的功率密度的功率密度下施加脈沖微波輻射。通常，將以在低于100MW/m3 的微波吸收相位內(nèi)的功率密度施加脈沖微波輻射。在通過微波諧振腔(4)時，利用捕獲巖石碎片(2)的熱圖像的高分辨率、高速紅外成像器( 和(6)探測從巖石碎片( 發(fā)射出來的輻射。雖然一個熱成像器是足夠的，但是可以使用兩個或者更多個熱成像器(5，6)以完全地覆蓋巖石顆粒表面。如在圖1中描繪地，熱成像器(5，6)位于諧振腔(4)的中部處或者中部附近。然而，熱成像器(5，6)可以位于諧振腔的其它位置處，諸如更加靠近傳送帶⑶或者鼓風(fēng)機(jī)⑶。熱成像器(5，6)不需要相互齊平。使用配備有圖像處理軟件的計算機(jī)(7)處理由熱成像器(5，6)收集的圖像。熱成像器(5，6)還可以被用于確定巖石碎片O)的尺寸?？商娲?，或者相組合地，一個或者多個可見光照相機(jī)(未示出)可以捕獲可見光圖像以允許確定碎片尺寸。關(guān)于碎片的尺寸，根據(jù)探測到的熱斑(像素)的數(shù)目、溫度、 它們的分布圖案和它們的累積面積，能夠?qū)τ谒^察巖石碎片的等級作出估計。通過比較該數(shù)據(jù)與在前確立的、在被具體地分級和確定尺寸的巖石碎片的微波誘發(fā)熱性質(zhì)之間的關(guān)系，該估計可以得到支持且/或更大的礦物含量可以被量化?；诤糠治?，然后可以使用呈高壓鼓風(fēng)機(jī)(8)形式的分離器分離各個巖石碎片 (2).然而，可以使用任何適當(dāng)?shù)某Ｒ?guī)裝置。鼓風(fēng)機(jī)(8)基于由計算機(jī)(7)發(fā)送的信息而將各個巖石碎片( 分離?？梢曰诶绻烙嫷燃墶⒘炕V物含量和/或礦囊在巖石碎片(2) 內(nèi)或者在其表面上的位置分離各個巖石碎片O)。在于圖1中描繪的設(shè)備中，高壓鼓風(fēng)機(jī)(8)可以從計算機(jī)(7)接收信號以在包含高礦物含量(諸如黃銅礦或者斑銅礦)的巖石碎片(9)經(jīng)過它的瞬時釋放空氣，從而使得碎片(9)被引導(dǎo)到專用收集器?？梢栽试S低等級或者脈石顆粒(10)(例如黃鐵礦)繼續(xù)它們的、到獨(dú)立收集器中的自由下落。在該具體實(shí)施例中，為了易于理解，碎片已經(jīng)僅僅被劃分成兩組。然而，應(yīng)該意識到，這種設(shè)備和方法能夠被構(gòu)造為在礦物含量的一定數(shù)值范圍上分離巖石碎片O)。在這種構(gòu)造中，高壓鼓風(fēng)機(jī)(8)可以以變化的作用力和/或方向吹送空氣15，或者能夠例如對于每一種碎片等級使用多個鼓風(fēng)機(jī)，以根據(jù)礦物含量水平或者礦物在碎片內(nèi)的分布圖案而將特定碎片引導(dǎo)到專用收集器。可替代地，或者相組合地，可以使用單獨(dú)的傳送帶來將巖石碎片引導(dǎo)到單獨(dú)的收集器。使用脈沖低功率微波輻射使得巖石碎片的礦物能夠快速地加熱而不干擾周圍的巖石。如果在暴露于微波輻射之后5秒的時間段之后進(jìn)行成像，則周圍巖石被加熱并且因此不利地影響探測的機(jī)會增加。在暴露于微波輻射期間或者緊接在暴露之后、即在4秒內(nèi)探測從巖石碎片發(fā)射出來的熱輻射使得熱圖像是清晰的并且允許在巖石碎片內(nèi)精確地定位礦物。這樣的一個優(yōu)點(diǎn)在于，能夠?qū)崿F(xiàn)礦物含量的、準(zhǔn)確的量化。另一個優(yōu)點(diǎn)在于，可以在礦物含量的一定數(shù)值范圍上分選巖石碎片而不是高水平或者低/無礦物含量的初步分析。為了進(jìn)一步詳細(xì)地示意本發(fā)明，現(xiàn)在對于圖2到20進(jìn)行參考。在于下面簡要地描述的圖和曲線中清楚地示意了各種巖石碎片的差異加熱(及其同時成像)。圖2示意在施加低功率微波輻射(600W)之后在左側(cè)的黃銅礦礦物顆粒和在右側(cè)的黃鐵礦礦物顆粒10。與已經(jīng)經(jīng)歷較輕的并且更加均勻的加熱的黃鐵礦礦物顆粒相比，黃銅礦礦物顆粒在它的周邊周圍明顯地具有更高的溫度。黃銅礦顆粒的中央?yún)^(qū)域具有與黃鐵礦顆粒大致相同的溫度。在圖3中的曲線量化了當(dāng)圖2中的礦物顆粒利用微波輻射加熱時它們隨著時間的溫度變化。在施加微波輻射之前，顆粒具有大致相同的溫度。在施加微波時，顆粒的溫度開始升高。黃銅礦顆粒的溫度升高速率比黃鐵礦顆粒高得多。事實(shí)上，在相同長度的時間之后，黃銅礦顆粒的最高溫度(55°C )是黃鐵礦顆粒(36°C )的近似一點(diǎn)五倍。此時，不再向顆粒施加微波輻射，并且它們的溫度開始下降。因此，微波照射是用于區(qū)別黃銅礦和黃鐵礦樣本的有效手段。
圖4是在暴露于脈沖微波輻射之后在左側(cè)的黃銅礦晶體和在右側(cè)的黃鐵礦晶體的頂圖像。清楚地，黃銅礦晶體已經(jīng)經(jīng)歷了顯著的加熱，使得晶體的特定區(qū)域具有比其它區(qū)域更高的溫度。相反，黃鐵礦晶體具有比較均勻并且總體更低的溫度。該兩個樣本被容易地相互區(qū)分。圖5是示意在圖4中的黃銅礦和黃鐵礦隨著時間的溫度變化的曲線。在施加脈沖微波輻射之前，在晶體之間無任何溫度差。一旦微波輻射得以施加，兩種晶體的溫度便開始升高。然而，在相同時間段上，黃銅礦晶體的溫度增加速率比黃鐵礦晶體快得多。圖6是在暴露于微波照射一秒之后黃銅礦礦物顆粒(右下)和黃鐵礦礦物顆粒 (左上)的另一頂圖像。再次，在顆粒之間的溫度差是明顯的，并且在黃銅礦顆粒本身內(nèi)的溫度差也是明顯的。在圖7中的曲線示出在加熱過程期間隨著時間在圖6中的黃銅礦和黃鐵礦顆粒的溫度之間的關(guān)系。在微波照射一秒之后，黃銅礦顆粒的加熱速率是54. 3°C /秒且黃鐵礦顆粒是3.5°C/秒。圖8是描繪如在微波脈沖期間施加的、微波的正向和反射功率隨著時間的變化的曲線圖。如將清楚地，脈沖輻射的持續(xù)時間比在每一個脈沖之間的時間間隔短得多。這種模式避免了受研究材料的過度加熱，由此便于產(chǎn)生高質(zhì)量的圖像。圖9是在暴露于微波照射之后兩個黃銅礦顆粒(右)和黃鐵礦顆粒(左)的IR 圖像。在每一個黃銅礦顆粒內(nèi)的礦化區(qū)域的差異加熱是立即清楚的。相反，黃鐵礦顆粒經(jīng)歷極小的以至無任何溫度變化。在圖10中描繪了每一個顆粒的加熱速率隨著時間的量化。 清楚地，黃銅礦顆粒的加熱速率和溫度增加量比黃鐵礦顆粒高得多。圖11是在暴露于微波照射之后兩個黃銅礦顆粒(下和右)和黃鐵礦顆粒(上) 的又一個頂圖像。在圖12中示意了在圖11中的顆粒隨著時間的溫度增加的曲線圖。圖13是在施加微波輻射之前黃銅礦顆粒的頂圖像。如預(yù)期地，該顆粒呈現(xiàn)低并且均勻的溫度。圖14是在利用微波輻射照射一秒之后在圖13中的黃銅礦顆粒的頂圖像。 在顆粒上的局部化加熱區(qū)域是立即明顯的。有利地，這允許在熱量耗散到該顆粒的相對地更加低溫的區(qū)域和/或周圍環(huán)境之前計量在顆粒內(nèi)的礦物含量的水平和位置。圖15是在0. 2秒的脈沖微波輻射之后捕獲的石英巖/黃銅礦顆粒的頂圖像。該圖像突出了在熱量耗散到其它顆粒部分或者周圍環(huán)境的耗散發(fā)生之前在顆粒上的被加熱區(qū)域。圖16是在0. 2秒的脈沖微波輻射之后捕獲的石英巖/黃銅礦顆粒的另一頂圖像。 在此情形中，該顆粒包含比較少的黃銅礦。圖17是在單模諧振腔中的暴露時間的10%上暴露于具有3kW的峰值功率的脈沖微波照射之后黃鐵礦礦物顆粒(左)和斑銅礦礦物顆粒(右)的頂圖像?？偧訜岢掷m(xù)時間是5秒。斑銅礦顆粒的被加熱區(qū)域是立即明顯的，而黃鐵礦顆粒的溫度始終地保持是較低的和均勻的。圖18是示出當(dāng)它們經(jīng)受微波輻射時在圖17中的礦物顆粒隨著時間的溫度變化的曲線圖。如在圖17的圖像中觀察到地，斑銅礦顆粒的加熱速率比黃鐵礦顆粒高得多。相應(yīng)地，對于在斑銅礦和黃鐵礦樣本之間加以區(qū)別而言，該方法是有效的。圖19是在暴露于微波照射之后黃銅礦礦物顆粒(上)和斑銅礦礦物顆粒(下) 的頂圖像。兩個顆粒均在它們的結(jié)構(gòu)的局部化區(qū)域中示出顯著的加熱，并且它們的加熱速率是類似的(圖20)。 當(dāng)然將會認(rèn)識到，以上是僅僅通過本發(fā)明的示意性實(shí)例給出的，并且如本領(lǐng)域技術(shù)人員將會清楚的，對此作出的所有的修改和變化均被視為落入如在這里闡述的發(fā)明的寬泛的范圍和界限內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種探測在目標(biāo)材料中的礦物的方法，包括(a)向所述材料施加電磁輻射；(b)在將所述材料暴露于所述輻射期間或者緊接在將所述材料暴露于所述輻射之后， 探測從所述材料發(fā)射出來的熱輻射；和(c)分析所述熱輻射，以確定在所述材料中的礦物的存在。
2.一種探測在材料中的礦物的方法，包括(a)向所述材料施加電磁輻射；(b)在將所述材料暴露于所述輻射期間或者緊接在將所述材料暴露于所述輻射之后， 探測從所述材料發(fā)射出來的熱輻射；(c)確定所述材料或者其一部分的加熱速率；和(d)分析所述加熱速率，以確定在所述材料中的礦物的存在。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或者權(quán)利要求2的方法，包括在將所述材料暴露于輻射期間探測從所述材料發(fā)射出來的熱輻射。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或者權(quán)利要求2的方法，包括在將所述材料暴露于輻射2.0秒內(nèi)探測從所述材料發(fā)射出來的熱輻射。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或者權(quán)利要求2的方法，包括在將所述材料暴露于輻射1.0秒內(nèi)探測從所述材料發(fā)射出來的熱輻射。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或者權(quán)利要求2的方法，包括在將所述材料暴露于輻射0.5秒內(nèi)探測從所述材料發(fā)射出來的熱輻射。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項的方法，其中步驟(a)包括選擇輻射和暴露條件，諸如暴露時間，以將目標(biāo)礦物加熱到顯著地比所述材料的其它組分的溫度要高(例如，至少 5°C、典型地至少20°C，并且更加典型地在5-50°C的范圍內(nèi))的溫度。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項的方法，其中所述電磁輻射是低能量輻射，諸如小于 100(MW/m3、典型地小于10(MW/m3的能量密度。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項的方法，其中所述電磁輻射是微波能。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項的方法，其中所述電磁輻射是連續(xù)的或者脈沖式的。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中，所述電磁輻射的脈沖持續(xù)時間和/或所述電磁輻射的頻率被選擇成使得(a)對表面水分和/或所述材料內(nèi)吸收的水分的加熱被最小化；(b)所述電磁輻射吸收目標(biāo)礦物和所述材料中的其它組分之間的熱差異被最大化，所述其它組分諸如為其它礦物和脈石材料；(c)脈石材料的加熱被最小化；并且(d)所述材料中的目標(biāo)礦物以不同的方式適當(dāng)?shù)厥艿剿鲭姶泡椛溆绊憽?br> 12.根據(jù)權(quán)利要求10或者權(quán)利要求11的方法，其中脈沖持續(xù)時間達(dá)1秒。
13.根據(jù)權(quán)利要求10或者權(quán)利要求11的方法，其中脈沖持續(xù)時間是0.01-1秒。
14.根據(jù)權(quán)利要求10到13中任一項的方法，其中在所述電磁輻射是微波輻射的情況下，以低于1000MW/m3的功率密度施加脈沖微波輻射。
15.根據(jù)權(quán)利要求10到13中任一項的方法，其中在所述電磁輻射是微波輻射的情況下，以在l-100MW/m3的范圍內(nèi)的功率密度施加脈沖微波輻射。
16.根據(jù)權(quán)利要求10到15中任一項的方法，其中在所述電磁輻射是微波輻射的情況下，輻射的頻率在400-5800MHZ的范圍內(nèi)。
17.一種將進(jìn)給材料流分選成至少兩股材料流的方法，包括(a)使用根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項的方法確定在所述進(jìn)給材料流中的目標(biāo)礦物的存在；和(b)基于上述確定將所述進(jìn)給材料流分成所述至少兩股材料流。
18.一種用于確定在材料內(nèi)目標(biāo)礦物的存在的設(shè)備，包括(a)電磁輻射暴露區(qū)，所述電磁輻射暴露區(qū)包括適于將輻射發(fā)射到所述暴露區(qū)中的電磁輻射發(fā)射器；(b)探測器，所述探測器用于在向所述材料施加電磁輻射期間探測從所述材料發(fā)射出來的熱輻射；和(c)分析器，所述分析器用于解析由所述探測器探測到的熱輻射或者用于基于由所述探測器探測到的熱輻射確定所述材料或其一部分的加熱速率，并且由此用于確定在所述材料內(nèi)的所述目標(biāo)礦物的存在。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的設(shè)備，其中所述電磁輻射發(fā)射器適于將脈沖輻射發(fā)射到所述暴露區(qū)中。
20.根據(jù)權(quán)利要求18或者權(quán)利要求19的設(shè)備，其中所述暴露區(qū)被布置成使得被分析的所述材料豎直地通過所述暴露區(qū)。
21.根據(jù)權(quán)利要求18到20中任一項的設(shè)備，其中所述探測器是熱成像器，諸如紅外成像器。
22.根據(jù)權(quán)利要求21的探測器，其中所述熱成像器定位在通過所述暴露區(qū)的巖石或者巖石碎片的50cm的范圍內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明將材料構(gòu)成的巖石碎片暴露于電磁輻射，諸如微波輻射，并且在暴露期間或者緊接在暴露之后探測巖石碎片的材料的熱響應(yīng)，以探測在該材料內(nèi)的礦物。
文檔編號G01N21/84GK102326070SQ201080008978
公開日2012年1月18日 申請日期2010年2月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月23日
發(fā)明者內(nèi)納德·喬爾杰維奇 申請人:技術(shù)資源有限公司