התקדמות במינרלים מבוססי לייזר

מבוא

תעשיית הכרייה עוברת טרנספורמציה עמוקה המונעת על ידי טכנולוגיות מיון מבוססות חיישן, עם מערכות מבוססות לייזר המתעוררות כמספק קריטי של דיוק, יעילות וקיימות. מינרלים מבוססי לייזר ממינוף מביניהם ממוקד של אור כדי לנתח חלקיקים בודדים בזמן אמת, ומאפשר למפעילים להפריד בין ערך אוז מפסולת לפני שהיא נכנסת לשלבי עיבוד אנרגיה.זה מפחיתה את נפח החומר שיש לרסק, כמו גם את עלויות אנרגיה, להפחית באופן משמעותי, להפחית את רמת לחץ הדם, להפחית את רמת הדם הסביבתית, ולהקטין באופן משמעותי, או להפחית את רמת לחץ הדם התפעולית, ולהפחית את רמת האנרגיה, ולהפחית את רמת האנרגיה.

העיקרון הוא פשוט אלגנטי: כל מיני מינרלים אינטראקציה עם אור לייזר באופן ייחודי, לייצר טביעת אצבע ספקטרום אופייני. על ידי זיהוי טביעות אצבע אלה במהירות גבוהה, מטיפים מודרניים יכולים לקבל החלטות מפוצלות על אם חלקיק צריך לקבל או לדחות. התפתחויות האחרונות מקורות לייזר, גלאיים, חומרה מחשוב, ומכונה יש שיפור דרמטי הדיוק, באמצעות חישוב, והפך של מערכות אלה.

רקע היסטורי של מינרלים

עבור הרבה היסטוריה כרייה, אומתה על מכשילים עבודה ידניים שזיהו ויזואלית חתיכות יקרות על חגורות משדרות. שיטה זו הייתה איטית, לא עקבית, מסוכנת, במיוחד כאשר מתמודדים עם חומרים דקים או אבקניים.ההופעתו של חיישן מבוסס חיישן אוטומטי בסוף המאה ה-20 החלה לשנות את הנוף.

גישות מבוססות לייזר נכנסו לזירת ה-90 והבתחילת שנות ה-2000, התמקדו בתחילה ביישומים מיוחדים כגון שחזור יהלומים. פלואורסנט המושרה לייזר יכול לזהות את ההפחתה האופיינית של יהלומים תחת אור אולטרה סגול, המאפשר איסוף אוטומטי עם אמינות חסרת תקדים.בשני העשורים הבאים, החוקרים והיצרנים המושרה לייזרים של שיטות עיבוד אחרות על ידי ניצול לייזר שונים - מאינטראקציות: פירוק לייזר המושרה לייזר עם עשרות טונות של לייזר (Fspectros) ומעבדות של שיטות עיבוד לייזר (FLIS) של מחלות לייזר (Sספקטרום) ומעבדות של מחלות לייזר (RIRST) ומעבדות) של מחלות לייזר (RIRST) ומעבדות של מחלות לייזר (FLISLISCR) של מחלות לייזר (RIRST) ומעבדות) של מחלות לייזר (RIRST) ומעבדות של מחלות לייזר (RLISCRINESCRINESCRINESCRLISCRINESCRINESCRINESCRINESCRLISCRLISCRINESCRINESCRLISCRINESCRLISCRINESCRINESCRINESCR) קרוב למעבדות) ומעבדות) ומעבדות, 000) ומעבדות, 000 של

עקרונות של לייזר מבוסס

לייזר-חומר אינטראקציה

מערכות מיון מבוססות לייזר מנצלות שלוש תופעות פיזיות עיקריות: LIBS, Raman מפוזר, ו- לייזר המושרה פלואורנס.ב-LIBS, דופק ננו השני באנרגיה גבוהה מחלחל כמות זעירה של חומר מן פני השטח של החלקיק, יצירת פלזמה.הפלסמה פולטת אור באורכי גל האופייניים למרכיבים המרכיבים המבודדים - ברזל, סידן, סיליקון, וכו' על טווח ספקטרום רחב זה, במיוחד על פני ספקטרום ספקטרום של מינרלים וקבוצתי.

ראמן spectroscopy משתמש לייזר מתמשך או דופק לייזר כדי לעורר רטטים מולקולריים.האור מפוזר באופן בלתי חוקי מכיל שינויים תדרים כי לחשוף מידע על מבנים מינרליים ופולימורפסים - לדוגמה, להבחין calcite מן aragonite, או quartz מ cristobalite.

רכישת נתונים והחלטות לוגיות

במינון תעשייתי טיפוסי, חלקיקים מוצגים על חגורת מהירות גבוהה או בנפילה דרך אזור זיהוי. מערך של כתמי לייזר או קו beams מאיר את זרם החלקיקים. Detectors - צינורות פוטו-מולטי, photodiodes סיליקון, או CCD /CMOS spectrometers - למקד את התגובה אופטית של אלקטרוניקה ו-שדה-promgramable שערים בתהליך במהירות אותות מיקרו-חמצני, לעתים קרובות מזין גבוה של תאים חשמליים.

קריטי לביצוע הוא היישור של אורכי גל לייזר, אנרגיית הדופק, קצב החזרה ותזמון זיהוי.מערכות מודרניות יכולות לפעול בשיעורי החזרה מעל 50 kHz, המאפשר ניתוח של כל חלקיק בודד במהירויות של כמה מטרים לשנייה.שילוב של פתרון ספקטרלי גבוה ורזולוציה עתירית גבוהה מאפשר את ההבחנה של מינרלים עם כמעט חדופן זהה - לדוגמה, chalcopy לעומת pyus, או סימפט נגד lvite.

התקדמות טכנולוגית חדשה

אפשרויות ל- Multi-Wave Systems

אחת פריצות הדרך המשמעותיות ביותר הייתה פריסה של מקורות לייזר רב-גלים ופס רחב. במקום להסתמך על אורכי גל קבוע יחיד, מטיפים מודרניים יכולים לעבור במהירות בין מספר קווי לייזר - למשל, 266 nm, 355 nm, 532 nm, ו 1064 nm - כדי לרכוש מידע ספקטרום משלימים.

עיבוד מהיר ו- Real-Time Analytics

ההתקדמות בחומרת מחשוב הפכה במידה שווה את המעבר ממעבדים מבוססי עיבוד ל-FPGA ו- GPU אדריכלות אפשרה סיווג בזמן אמת של עשרות אלפי חלקיקים לשנייה. Embedded AI מאיצים - כגון יחידות עיבוד עצבי - עכשיו להפעיל רשתות עצביות מתוחכמות שיכול לזהות מינרלים, טקסטורות, ותכונות התאגדות כי אלגוריתמים קונבנציונליים מתגעגעים לתעשיית One הוא שימוש עמוק ב-Datelenapation, כדי לזהות גלקסיות.

אוטומציה, אינטגרציה ותחזוקה חיזוי

מטיפים לייזר הפכו למודולים משולבים לחלוטין בתוך צמחי עיבוד מודרניים.הם מתקשרים עם מערכות בקרה פיקוח ורכישת נתונים, להתאים פרמטרים המבוססים באופן אוטומטי על אוה מזון פנויות, ודיווחו על מדדי למידה בזמן אמת והחלמה.אינטרנט של דברים לפקח על כוח לייזר סחף, ניקיון חלונות, רגישות גלאי, גרימת ניקוי מחזורים או שחזור לפני ביצוע של רמות הערכה עצמית אלה יכולות להפחית את יכולת הפחתת יעילות ולוודא כעת מעקב אחר מודלים מדויקים.

יתרונות סביבתיים וכלכליים

היתרונות הסביבתיים של מיון לייזר הם משמעותיים.על ידי דחיית פסולת עקרונית מוקדם בתהליך, כמות החומרי לתוך מילימטרים מופחתת על ידי 20-60%, חיתוך ישירות צריכת חשמל ושימוש במים. ⁇ כימי - כגון אלה המשמשים ב flotation - נדרשים בכמויות קטנות יותר, וזינבקים בקנה מידה קטן יותר, מקרה מחקר של השקעות ממכרה דרום אפריקאית הראה כי סוג של צריכת מים מופחתת על ידי 40% ולהפחית את הבירות נמוכה של פחמן, ירידה של פחמן, ירידה של פחמן, ירידה של ירידה של ירידה של פחמן נמוך יותר מ -15%, ירידה במשקל, אחרת, ירידה במשקל נמוך יותר, ירידה של פחמן, ירידה של ירידה של פחמן, ירידה של ירידה של ירידה במשקל נמוך יותר, ירידה של ירידה של ירידה של ירידה של ירידה במשקל נמוך יותר, ירידה של ירידה של ירידה של ירידה של פחמן נמוך יותר, ירידה של ירידה של ירידה של ירידה של פחמן, ירידה במשקל נמוך יותר, ירידה של פחמן נמוך יותר, ירידה במשקל, ירידה של ירידה של ירידה של פחמן, ירידה במשקל פחמיית פחמן נמוך יותר, ירידה של ירידה של ירידה במשקל נמוך יותר, לעומת ירידה של פחמן נמוך יותר, ירידה של ירידה של ירידה של ירידה של ירידה של ירידה של ירידה של ירידה של ירידה של ירידה של ירידה במשקל נמוך יותר, ירידה

יישומים בתעשיית המיון

יהלום

התאוששות יהלום נותרה אחת האפליקציות הבוגרות ביותר של לייזר המיון. Ultraviolet לייזר הנגרמת על ידי פלואורינגינג גורם פליטה כחול ירוק בהיר מרוב היהלומים הטבעיים, אשר מזוהה עם רגישות גבוהה.הטכניקה מבחין יהלומים מכל המינרלים האחרים, כולל מחוונים קימברליסטים וסימולנטים סינתטיים. , מטיפים מודרניים מטפלים חלקיקים מ 1 מ -100 מ"מ בשיעורים של מעל 200 טון לכל חברות כמו טום ו , 99 , 000 , 000 , 000 , 000 , 000 , 000 , 000 , 000 , 000 , 000 , 000 , 000 , 000 , 000 ⁇ , 000 , 000 , 000 , 000 , 000 , 000 ⁇ ⁇ , 000 , 000 , 000 ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ , 000 , 000 , 000 , 000 , 000 ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

בסיס ומתכת קדומה

ב נחושת, זהב, ופעולות כסף, מטיפים המבוססים על LIBS מספקים ניתוח אלמנטרי המאפשר דחייה של חומר נמוך או בררן. עבור תחמוצת נחושת ו sulfides, מערכות יכולות להבדיל בין chalcocite, chalcopyrite, נולד, ו pyrite, המאפשר שחזור סלקטיבית של חלקיקים עתירת זהב, סוג לייזר שימש כדי להפחית את היקף של 35% או ירידה של מחקר בדרגה נמוכה של .

מינרלים תעשייתיים

ציפוי לייזר הוא בשימוש נרחב בייצור ליתיום, גרפיט, אלמנטים נדירים באדמה, מינרלים תעשייתיים כגון אבן גיר, quartz, ו feldspar. עבור ליתיום, spodumene ניתן להפריד בין feldspar ו quartz באמצעות ספקטרום חזק כגון ספקטרום גלאיים חזקים או LIBS זיהוי של קווי פליטה ליתיום ב 670.

פסולת חוזרת ומיניון עירוני

למרות שלא רק כרייה, טכנולוגיית מיון לייזר משמשת יותר ויותר פסולת אלקטרונית ומחזור מתכת מגרד. LIBS סורקים לזהות מתכות יקרות ערך כמו נחושת, זהב, platladium, ו- tantalum בלוחות מעגלים מחוספסים וממירים קטליטיים.זה יישום כלכלה מעגלית חולק את אותה טכנולוגיה הליבה והוא מניע התקדמות נוספת ב מנתח לייזרים דלתיים קומפקטיים.

כיוונים עתידיים ואתגרים

יציבות והסתמכות על הסביבה

אחד האתגרים העיקריים העומדים בפני מונים לייזר הוא שמירה על ביצועים אופטיים תחת תנאים אבק, לחות, ורווח גבוה.חלונות לייזר ואופטיקה גלאי יכול להיות מזוהמים במהירות, מחיתת איכות אות. מערכות ניקוי Active, מחסנים חתומות עם סכינים אוויר, עיצובים ספקטרומטר כי הם פחות רגישים לחלון מחוספס הם אזורים של ראשים פעילים.

צמידים ספקטרום ומינרלוג'י

מטיפים לייזר נוכחיים יעילים ביותר עבור חלקיקים גדולים יותר מ 2 מ"מ מתחת לגודל זה, נקודת לייזר מכסה חלק משמעותי של החלקיק, ואת מכתש החסימה עשוי להיות דומה בגודל, המוביל אותות חלשים או ריקזציה מלאה.מחקר לתוך לייזרים לטווח קצר יותר גלי (בירידה ל -193 nm) ומקדוחמי מיקוד הדוקים יותר עשויים לאפשר מיון אמין של חלקיקים עד 500 מ"מ, בנוסף למיקרומטר מתקדם של לייזרים מתקדמים עם רמות הדמיה של מיקרוסקופיות.

עלויות ו Scalability

עלות ההון של מפרש לייזר מאובזר נותרה גבוהה, בדרך כלל 1-3 מיליון דולר ליחידה.עם זאת, תקופת ההחזר היא לעתים קרובות פחות משנתיים עבור פעולות אשר משיגות ירידה של 20% או יותר בעלויות עיבוד הזרם. Scaling הטכנולוגיה לעומסים גבוהים מאוד (מעל 1000 טון לשעה) עשוי לדרוש יחידות מקבילות מרובות, אשר יכול להפוך לחלל-כוח-אווירי לייזר משופרים וקיבולת סריקה טובה יותר.

צמחים עתידיים מיון סביר לשלב ניתוח ספקטרלי מבוסס לייזר עם סוגים אחרים של חיישן - X-ray שידור, ליד- infrared, מיקרוגל, ו- אלקטרומגנטי אינדוקציה - עם זרם יחיד של אלגוריתמים היתוך נתונים המשלבים מדידות משלימים יכול להשיג דיוק גבוה יותר מאשר כל מודוליות אחת. לדוגמה, שילוב של צפיפות רנטגן עם כימיה LIBS מאפשר הפרדה של sulfide מסיבי או מ barlicates אמיתי הם מדגישים עם מהירויות של נתונים.

התקדמות בטכנולוגיית לייזר

מקורות לייזר של הדור הבא, כגון לייזרים סיביים לייזרים ו לייזרים קוונטיים, מציעים יציבות הדופק משופרת, צריכת חשמל נמוכה יותר, ו-Gelbility אורך גל. סיבים בטווח 2-5 מיקרומטר באמצע-infrared יכול לגשת לרטטים מולקולריים ישירות, פוטנציאל להחליף את Raman עם מדידות פשוטות יותר ספיגה.

מסקנה

עיבוד מינרלים מבוסס לייזר התקדם מכלי שחזור יהלומים נישה לפלטפורמת תכליתית, בעלת ביצועים גבוהים החלים על פני שרשרת הערך הכרייה כולה. שיפורים אחרונים ברזולוציה ספקטרלית, מהירות עיבוד, אוטומציה וביצועים סביבתיים הפכו אותה לטכנולוגיה חיונית עבור פעולות עיבוד מינרלים מודרניים. כמו או גופים הופכים למגבלות מורכבות וסביבתיות יותר, היכולת לדחות מוקדם ובאופן מדויק רק תגדל בחשיבותו של מחקר מתמשך לתוך חלקיק, ובאופן כללי, במקום זאת, עמידה בהגדרות לייזר מתקדמות, במקום לספק את הפחתת חומרת סטנדרטיות, במקום זאת, ובאופן קבוע, במקום זאת, הן הופכת לשיטות אבטחה מתקדמות יותר ויותר יעילות יותר ויותר, ובאופן טבעי, במקום זאת, ובאופן קבועות של חומרת של חומרת לייזר מתקדמות יותר, במקום זאת, במקום זאת, ובאופן טבעי, במקום זאת, במקום זאת, ובאופן קבוע, ובאופן טבעי, במקום זאת, במקום זאת, במקום זאת, הוא הופך לשיטות לייזר מתקדמות יותר ויותר מתוחכמותיות, במקום לשיטות אבטחה מתקדמות יותר ויותר מתוחכמותיות מתקדמות יותר ויותר מתוחכמות סביבתית, במקום זאת, במקום זאת, במקום לשיטות לייזר מתקדמות יותר ויותר מתוחכמותיות, במקום זאת, במקום זאת, הוא הופך להיות מסובייקטיביות, ובאופן קבועות, הופך להיות ממושכות יותר ויותר מורכבות יותר ויותר

(ב) ◄ [13]

(ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
(ב) ,0) ,(גפט) ו-"Laser-Modered Disspectroscopy for On-line ore Monitoring" (בשיתוף פעולה עם אור, פרק 1:10).
(ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
[01:30] ,9] ,[עריכת קוד מקור]
(ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇