بخشی از مقاله
چکیده
سورتینگ اتوماتیک اشعه ایکس عبوری انرژی دوگانه - DE-XRT - یکی از تکنولوژیهای جدید سورتینگ اتوماتیک است که قادر به جداسازی کانیهای مختلف بر مبنای اختلاف دانسیته آنها به طریقه خشک و بدون نیاز به هیچگونه واکنشگر شیمیایی است. در این تکنولوژی، اشعههای ایکس در دو سطح انرژی کم و زیاد به نمونه تابانده شده و بخشی از آن که متناسب با دانسیته نمونه است جذب شده و اشعههای ایکس عبوری توسط آشکارساز دریافت میشود. در حال حاضر کارایی این تکنولوژی در خاکسترزدایی زغال استخراجی از معدن با اندازه ابعادی +12/5mm- 120mm با ظرفیت 80-150t/h به اثبات رسیده است. برای مثال توانسته است تا محتوی خاکستر یک نمونه زغال را از %23/6 به حد قابل قبول % 8/3 کاهش دهد.
همچنیناز این تکنولوژی جدیداً در پرعیارسازی کانسنگ سولفید فلزات پایه استفاده شده است . برای مثال پرعیارسازی یک کانسنگ سرب و روی به روش DE-XRT نشان داد که عیار فلز کنسانتره 1/5 تا 2 برابر افزایش مییابد، بازیابی فلز بیش از %95 است و نزدیک %40 جرم خوراک به عنوان باطله لحاظ میشود. در این مقاله مبانی علمی تکنولوژی DE-XRT و کاربردهای آن در فرآوری مواد معدنی شرح داده میشود. این تکنولوژی میتواند در معادن زغال و فلزات پایه ایران به دلیل کمبود شدید آب در صورت آشنایی معدنکاران با آن استفاده شود.
.1 مقدمه
تکنولوژیهای سورتینگ به سرعت در دهه اخیر در دنیا بواسطه پیشرفت علوم ریاضی و کامپیوتر و بهبود آشکارسازی حسگر - Sensor resolution - توسعه یافته است. یکی از این تکنولوژیهای بسیار جالب سورتینگ، تکنولوژی اشعه ایکس عبوری انرژی دوگانه - Dual-Energy X-Ray Transmission Sorting - با علامت اختصاری DE-XRT است. ایده سورتینگ DE-XRT برای اولین بار از واحد جستجوی اشعه ایکس مورد استفاده در مبادی بازرسی امنیتی فرودگاهها شکل گرفت. سیستم اشعه ایکس انرژی دوگانه قادر به شناسایی و ارزیابی مواد بر مبنای دانسیته آنها است. آن یک فرآیند کاملاً خشک بوده و مستقل از گرد و غبار، رطوبت، آلودگی سطح، شکل و اندازه ذرات است.
.2 تئوری اشعه ایکس عبوری
مواد هنگامیکه در معرض تابش اشعه ایکس قرار گیرند بخشی از آن را جذب میکنند. کاهش شدت اشعه ایکس تابشی پس از عبور از جسم به عنوان میرایی عبوری - Transmission Damping - تعریف میشود. مقداری از اشعه ایکس که از ماده عبور میکند بستگی به دانسیته آنها دارد به نحویکه مواد با دانسیته بیشتر مقدار بیشتری از اشعه ایکس را جذب نموده و مقدار اشعه ایکس عبوری کمتر است. میرایی عبوری بر طبق قانون لامبر - Lamber's Law - تابعی از دانسیته و ضخامت مواد است.
قانون لامبر نشان میدهد که شدت آشکارسازی شده اشعه ایکس عبوری متناسب با تابع نمایی دانسیته و ضخامت مواد است. مواد با ضخامتهای مختلف ولی دانسیته مشابه اشعه ایکس را به میزانهای مختلفی عبور خواهند داد. در نتیجه، استفاده از تکنیک اشعه ایکس تک انرژی - تصویر برداری تکفام - monochromatic imaging برای شناسایی سنگهای با ضخامتهای متفاوت دقیق نخواهد بود De Jong . [1] و Harbeck قانون لامبرت را برای جذب انرژی دوگانه - Dual energy absorption - به کار گرفتند و بنابراین تاثیر ضخامت را بوسیله بکارگیری دو سطح انرژی پرتو اشعه ایکس با طول موجهای مختلف حذف کردند - تصویربرداری اشعه ایکس عبوری انرژی دوگانه .[2] - Dual-energy X-ray transmission imaging
.3 اصول سورتینگ DE-XRT
مفهوم سورتینگ تصویربرداری اشعه ایکس عبوری انرژی دوگانه برای اولین بار در سال 2000 در دانشگاه صنعتی دلف هلند - Delft University of Technology - مطرح شد. سیستم تصویربرداری اشعه ایکس عبوری انرژی دوگانه میتواند تولید دو تصویر در سطح انرژی پایین و بالا نماید که شکل و ضخامت جسم در تصویر آن مشاهده میشود. منحنی عبوری شاخص یک نوع ماده خاص میتواند بوسیله پلات کردن میزان اشعههای ایکس عبوری در دو سطح انرژی ایجاد شود. برای کاربردهای معدنی، منحنی عبوری هر نوع کانسنگ با عیارهای مختلف میتواند بطور جداگانه فراهم شود. به عنوان مثال منحنیهای عبوری برای مخلوط PbS/SiO2 محتوی مقادیر مختلف PbS در شکل 1 نشان داده شده است .[2]
تصویر بالا نشان میدهد که سنگهای با عیارهای مختلف میتوانند بر طبق منحنیهای عبوری خودشان اگر منحنی-های آنها منطبق بر یکدیگر نباشد جدا شوند. نرمافزارهای مختلفی با روشهای متفاوت آنالیز منحنی عبوری بکار گرفته شدهاند. بسته نرمافزاری مدلسازی Mikrosort® که توسط سورتر Mikrosort DE-XRT استفاده شده است تولید منحنی کالیبراسیون به عنوان معیار سورتینگ مینماید. این منحنی با استفاده از رگرسیون خطی نقاط پلات شده از منحنی عبوری نمونههای تیپیک ماده رسم میشود.
شکل 2 منحنی توزیع دانسیته متوسط مواد در گستره ابعادی سورتینگ را نشان میدهد. پیکسلهای جداگانه تصاویر اشعه ایکس با انرژی پایین و بالا هر ذره ماده ارزیابی شده و بر منحنی کالیبراسیون پلات میشود. به پیکسلها سپس رنگی مطابق با موقعیت آنها در منحنی تعلق میگیرد. اگر پیکسل در زون دانسیته بالا قرار گیرد رنگ آبی و درصورتیکه در زون دانسیته پایین قرار گیرد رنگ قرمز به آن داده میشود. درصد از پیش تعیین شده پیکسلها در زون دانسیته بالا - آبی - به عنوان معیار سورتینگ استفاده میشود. این معیار برای تصمیمگیری در مورد اینکه سنگ به عنوان باطله رد شود و یا اینکه به عنوان محصول پذیرفته شود استفاده میشود .[1]
شکل .2 منحنی کالیبراسیون برای سورتینگ [1]
سیستم کنترل سورتینگ PACT استفاده شده توسط دستگاه سورتر CommoDas Ultrasort DE-XRT تولید یک ایندکس کانسنگ - Ore Index - برای هر ذره میکند و از آن به عنوان معیار سورتینگ استفاده میکند. برای هر ذره، یک هیستوگرام عبوری دو بعدی - 2D transmission histogram - از تصاویر انرژی بالا و پایین نشان دهنده توزیع ترکیبهای روشنایی - brightness - هر پیکسل در تصویر ایجاد خواهد شد.
هیستوگرامهای عبوری دو بعدی برای هر سنگ در برابر یک هیستوگرام مرجع وزنداده شده - weighted reference histogram - که نقشه مرجع ایندکس کانسنگ - Ore Index Reference Map - نامیده میشود ترسیم میشود. نقشه مرجع ایندکس کانسنگ از مجموعه-ای از هیستوگرامها و نتایج آنالیز برای نمونه ایجاد میشود. ایندکس کانسنگ هر ذره میتواند بوسیله نقشه کردن هیستوگرام دو بعدی هر ذره در برابر هیستوگرام مرجع محاسبه شود. هر چه ایندکس کانسنگ بزرگتر باشد احتمال بیشتری وجود دارد که ذره به بخش محصول انتقال یابد. شکل 3 فلوشیت پردازش تصویر نرمافزار PACT را نشان میدهد .[3]
