用于确定矿石的元素组成的自主方法和系统的制作方法
【专利摘要】一种自主地确定矿石的元素组成的方法(10)涉及传送矿石流经过水分测量系统和分析仪的初始步骤(12)。在步骤(14)处，水分测量系统操作为获取矿石的含水率数据。随着矿石流相继经过分析仪，分析仪在步骤(16)处操作为获取矿石的原始元素组成数据。提供含水率数据和原始元素组成数据作为到补偿步骤(18)的输入。在补偿步骤(18)中，一种或多种补偿或校正方法或技术被执行以提供矿石的经水分校正的元素组成数据。该经补偿的数据在步骤(20)处被提供。
【专利说明】用于确定矿石的元素组成的自主方法和系统
【技术领域】
[0001]公开了自主地确定矿石的元素组成的设备和方法。该方法和系统与矿石的含水率有关，并提供矿石的经水分校正的元素组成数据。
【背景技术】
[0002]确定矿石的元素组成对于矿体的收益最大化来说是至关重要的。在爆钻采矿(drilling and blast mining)中，收集矿阶(ore bench)中通过对爆破孔进行钻孔形成的钻孔岩屑，并将钻孔岩屑带到实验室测定，从而确定矿阶中矿石的元素组成。为了保持连贯性和测定准确性，岩屑进行预先处理，以保证它们具有规定的含水率。比如，如果含水率高于预定范围，则岩屑可以经受加热以减小含水率。通过测定确定的岩屑的元素组成被传送到采矿策划者，采矿策划者能够计划爆破顺序以及后续对矿石的处理，从而使得收益最大化。
[0003]上述对【背景技术】的引用不会构成对形成本领域技术人员的公知常识的一部分的技术的承认。上述引用也非旨在限制本文中所公开的方法和系统的应用。
【发明内容】
[0004]在第一方面，公开了一种确定矿石的元素组成的方法，所述方法包括以下自主步骤:
[0005]传送矿石流经过水分测量系统和分析仪；
[0006]操作水分测量系统以获取矿石的含水率数据；
[0007]操作分析仪以获取矿石的原始元素组成数据；以及
[0008]通过使用含水率数据执行数据校正处理来补偿原始元素组成数据，以输出矿石的经水分校正的元素组成数据。
[0009]在一个实施例中，获取含水率数据以及获取元素组成数据是在移动的矿石流上连续执行的。
[0010]在一个实施例中，所述操作和所述补偿是实时自主执行的。
[0011]在一个实施例中，操作分析仪包括操作激光诱导击穿光谱仪。
[0012]在一个实施例中，该方法包括获取作为如下中的一个或多个的含水率数据:矿石每单位体积的平均含水率；矿石每单位体积的中值含水率；矿石每单位体积的最高含水率；以及矿石每单位体积的最低含水率。
[0013]在一个实施例中，水分测量系统为近红外线水分测量系统。
[0014]在一个实施例中，测量系统是使用基于微波的水分测量系统完成的。
[0015]在一个实施例中，水分测量系统为两个或多个水分测量系统之一，所述两个或多个水分测量系统中的每一个基于不同的测量方法学。
[0016]在一个实施例中，所述两个或多个水分测量系统至少包括近红外线水分测量系统以及基于微波的水分测量系统。[0017]在一个实施例中，补偿数据的步骤包括使用如下数据校正方法中的一种或者两种或多种的组合:查找表、主要成分回归分析、聚类与回归分析、搜索匹配方法、高斯过程、整体模式方法、以及基于状态的峰值法。
[0018]在一个实施例中，执行数据校正处理包括使用查找表和搜索与匹配方法的组合。
[0019]在一个实施例中，数据校正方法包括如下中的一种或者两种或多种的组合:查找表校正方法、主要成分回归分析、聚类与回归分析、搜索与匹配方法、高斯方法、整体模式方法、以及基于状态的峰值法。
[0020]在第二方面，公开了一种用于确定矿石的元素组成的自主系统，所述系统包括:
[0021]含水率测量系统，能够提供矿石含水率数据；
[0022]分析仪，能够提供矿石的原始元素组成数据；
[0023]传送带，能够传送矿石流经过含水率测量系统和分析仪；以及
[0024]数据处理器，被布置为自主控制测量系统、分析仪和传送带的操作，并且通过使用含水率数据执行数据校正处理来接着补偿原始元素组成数据，以产生矿石的经水分校正的元素组成数据。
[0025]在一个实施例中，分析仪为激光诱导击穿光谱仪。
[0026]在一个实施例中，含水率测量系统被布置为产生包括如下中的一个或多个的含水率数据:由传送带每单位时间传送经过含水率测量系统的矿石的每单位体积的平均含水率、中值含水率、最高含水率、以及最低含水率。
[0027]在一个实施例中，含水率测量系统为近红外线水分测量系统。
[0028]在一个实施例中，含水率测量系统为基于微波的水分测量系统。
[0029]在一个实施例中，含水率测量系统为两个或多个含水率测量系统之一,所述两个或多个含水率测量系统中的每一个基于不同的方法学以获取含水率数据。
[0030]在一个实施例中，所述两个或多个含水率测量系统包括同时操作以获取含水率数据的近红外线水分测量系统和基于微波的水分测量系统。
[0031]在一个实施例中，数据处理器被配置为执行如下数据校正方法中的一种或者两种或多种的组合:查找表、主要成分回归分析、聚类与回归分析、搜索匹配方法、高斯过程、整体模式方法、基于状态的峰值法。
[0032]在一个实施例中，数据处理器被配置为通过查找表校正方法和搜索与匹配方法的组合来校正原始数据。
[0033]在一个实施例中，该系统包括钻机，所述钻机被布置为在地面中钻孔并产生钻井岩屑，其中含水率测量系统、分析仪和处理器在钻机上得到支撑，并且其中矿石包括钻井岩屑的样本。
[0034]在一个实施例中，该系统包括发送器，所述发送器被布置为向远程地点发送经水分校正的元素组成数据。
[0035]在第三方面，公开了一种用于在矿场钻取爆破孔的自主钻机，所述钻机包括:钻头，能够操作来钻取爆破孔并产生钻井岩屑；以及根据第二方面的用于确定矿石的元素组成的自主系统；其中钻井岩屑被用作矿石流的矿石源。
【专利附图】
【附图说明】[0036]尽管可能落入如
【发明内容】
部分阐述的设备和方法的范围内的任何其他形式，现在将仅通过示例的方式，参考附图对具体的实施例进行描述，在附图中:
[0037]图1示出了方法的一个实施例的流程图；
[0038]图2是系统的一个实施例的框图。
【具体实施方式】
[0039]系统和方法的实施例在爆钻采矿的上下文下进行描述。在爆钻采矿中，爆破孔的阵列被钻入矿阶中。这些孔通过矿阶上的一个或多个移动钻机(drill rig)钻出。随着钻孔进行，来自孔中的钻井岩屑沉积在矿阶的表面上并形成绕着相关联的钻柱(drill string)的圆锥状结构。这些孔继而装满炸药，炸药被引爆从而将矿阶分解成处理用的可控制尺寸岩石和石块。当系统和方法的实施例被用于爆钻采矿的情况中时，由钻机的操作产生的钻井岩屑提供了与实践方法和系统相关的矿石源。
[0040]图1示出了自主确定矿石的元素组成的方法10的实施例。术语“矿石”意图表示固体天然岩石，其包含有或者为矿物质的集合，金属或者其他有用或有价值成分可以从其中提取出。因此，确定矿石的元素组成包括确定矿石中的或者矿石的矿物质的元素组成。这种情况下，矿石被提供为通过上述的爆钻采矿中所用的钻机的操作获得的钻井岩屑。方法10中的初始步骤12处，矿石流被自主地传送经过水分测量系统和分析仪。步骤14处，水分测量系统操作以获取矿石的含水率数据。随着矿石流接连经过分析仪，步骤16处的分析仪操作以获取矿石的原始元素组成数据。含水率数据和原始元素组成数据被提供为方法10中的补偿步骤18的输入。在补偿步骤18中，一种或多种数据补偿或者校正方法或技术被执行以提供矿石的经水分校正的元素组成。该经补偿的数据在方法10的步骤20处被提供。
[0041]步骤14和16大体上同时执行。但是取决于水分测量系统以及分析仪的目标区域，它们可以从不同的矿石样本中获得数据。在补偿步骤18中将此纳入考虑中并将在下面进一步说明。
[0042]在水分测量系统和分析仪在相同目标区域处读取数据的情况下，含水率数据和原始元素组成数据分别与相同体积或者样本或矿石相关。这种情况下，在步骤18处不需要额外的处理，或者步骤18不需要额外的处理。
[0043]然而，如果水分测量系统和分析仪具有不同的目标区域(即，在行进的矿石流中分开的位置处读取数据)，那么步骤18处的补偿处理被修改以同样将含水率数据与原始元素组成数据相关以涉及相同的矿石体积。在一个实施例中，这可以通过向补偿步骤18提供所传送的矿石流的瞬时速度作为输入而实现。假设水分测量系统和分析仪各自的目标区域之间的距离已知，那么通过知道所传送的矿石流的速度，含水率数据可容易地与原始元素组成数据相关。
[0044]步骤18处的补偿处理实时地执行，从而基本上随着矿石经过分析仪的同时，在步骤20处产生校正后的数据输出。
[0045]步骤12可通过传送带(conveyor)执行,传送带的一端接收钻孔操作产生的钻孔岩屑的样本，并将岩屑传送经过水分测量系统和分析仪。这样的传送带的示例在 申请人:的共同未决申请N0.2011900230中进行了说明。这样的传送带特别适于在爆破采矿的情况下使用。然而，系统和方法的实施例不限于这样的传送带系统，且可以使用替代的传送系统或者技术。
[0046]步骤14可以被执行以获取一种或多种不同类型的含水率数据。比如，所获取的含水率数据可以为:矿石每单位体积的平均含水率；矿石每单位体积的中值含水率；矿石每单位体积的最高含水率；以及矿石每单位体积的最低含水率。在步骤18处的补偿处理期间，可使用这样的含水率数据中的一种或多种。
[0047]此外，步骤14不依赖于测量含水率的任意特殊方法学。比如，步骤14可以使用红外线水分测量系统(比如处理传感器公司NIR的水分传感器)、基于微波的水分测量系统(比如Hydronix水分探针)、或者上述两者的组合来进行。然而，应该理解的是，步骤14可利用其它水分测量系统。
[0048]步骤16可借助一种或很多种不同类型的分析仪来进行。可以在执行步骤16中使用的分析仪的一个示例为激光诱导击穿光谱仪(“LIBS”)。然而，步骤16可通过其他分析仪来执行，其它分析仪包括比如XRF、XRD、NIR或NQR分析仪；火花诱导击穿光谱仪；或者，原子发射光谱仪。
[0049]补偿步骤18可使用以下数据校正方法和技术中的一种、两种或更多种的组合，比如，但不限于:查找表校正方法；主要成分回归分析；聚类与回归分析；搜索与匹配方法；高斯法；整体模式方法；以及基于状态的峰值法。比如，在一个实施例中，步骤18可包括使用查找表校正方法和搜索与匹配方法的组合。
[0050]图2示出了执行方法10的系统30的实施例。系统30包括传送带32、水分测量系统34、分析仪36以及处理器38。传送带32被布置为传送矿石流39经过水分测量系统34和分析仪36。
[0051]在系统30中，传送带32操作以从右到左移动矿石流39，使得矿石流最初经过水分测量系统34，接着经过分析仪36。此后，矿石可以从传送带卸下。水分测量系统34具有目标区域40，在该区域处，水分测量系统34获取所经过的矿石流39的水分数据。类似地，分析仪36具有目标区域42，在该区域处，分析仪36分析经过的矿石流39。在这个实施例中，目标区域40和42通过间距D分离。然而，可以认识到，在替代的实施例中，水分测量系统34和分析仪36可以被布置为具有一致或者相同的目标区域。在那种情况下，目标区域之间不存在分离距离，使得D = O。
[0052]来自水分测量系统34的含水率数据与由分析仪36产生的原始元素组成数据一起传输到处理器38。在D > O的该实施例中，测量传送带32的即时速度的速度传感器44还将所测量的速度传输到处理器38。
[0053]处理器38被编程为，或者以其它方式被布置为，通过利用水分组成数据以及原始元素组成数据进行数据校正处理来产生经水分校正的元素组成数据。当D > O时，处理器38还利用传送带速度和距离D来将含水率数据与原始元素组成数据相关，从而涉及矿石流39中的矿石的相同体积或者部分。处理器38被编程为或者以其它方式被布置为执行上述的补偿方法或技术中的任意一种或者多种。
[0054]此外，处理器38可以被进一步编程为自主地控制传送带32、水分测量系统32以及分析仪36的操作。比如，处理器38可以控制传送带32的速度(比如通过控制传送带马达48)，以保持优选的矿石体积经过目标区域40和42。处理器38还可以控制水分测量系统34和分析仪36的取样或者测量速度。
[0055]系统30可以被安装在移动钻机上，并能够操作为在钻机正在进行钻进的时候使得能够自主确定矿石的元素组成。因此，方法10和系统30能够使得能够就地自主确定根据含水率进行补偿的元素组成。通过方法10和系统30所获取的经水分校正的元素组成数据可存储在与处理器38相关联的存储装置中和/或通过与处理器38相关联的通信系统46被传输到远程地点。这使得远程地点的采矿策划者可以利用矿石自身所处位置处自主产生的实时数据来分析矿石的元素组成，特别是分析矿阶的元素组成。
[0056]可以理解的是，本文所描述的当前方法和系统使得矿石的元素分析可直接在钻机上进行，而无需将矿石送到实验室进行分析。利用在矿阶组成分析和采矿策划中的相关联的先进技术，这使得能够快得多地进行矿石分析。
[0057]虽然描述了特定的方法和系统实施例，但是应该意识到，方法和系统可以以很多其他形式被体现。此外，虽然本实施例在爆钻采矿的情况下进行描述，但它们并不限于这样的应用，且可以用在希望自主获取矿石的经水分补偿的元素组成的任意情况下。比如，方法10和系统30操作所涉及的矿石不需要从通过爆破孔的钻取生成的钻井岩屑而获取。它们比如可以通过出于提供矿石样本的唯一目的而操作的螺旋钻来获得。此外，传送带32可以采取除了图2中所示的环形传送带类型之外的形式。
[0058]在所附的权利要求中，且在前述的描述中，除需要外或者由于语言表达或必要指明，词“包含”及其变形都用于表示包括性的，即，指示所陈述的特征的存在，但不排除在上述系统和方法的各种实施例中存在额外的或者其他特征。
【权利要求】
1.一种确定矿石的元素组成的方法，所述方法包括以下自主步骤: 传送矿石流经过水分测量系统和分析仪； 操作水分测量系统以获取矿石的含水率数据； 操作分析仪以获取矿石的原始元素组成数据；以及 通过使用含水率数据执行数据校正处理来补偿原始元素组成数据，以产生矿石的经水分校正的元素组成数据。
2.根据权利要求1的方法，其中获取含水率数据以及获取原始元素组成数据是在移动的矿石流上连续执行的。
3.根据权利要求1或2的方法，其中所述操作和所述补偿是实时自主执行的。
4.根据权利要求1-3中任一项的方法，其中操作分析仪包括操作激光诱导击穿光谱仪。
5.根据权利要求1-4中任一项的方法，包括获取作为如下中的一个或多个的含水率数据:矿石每单位体积的平均含水率；矿石每单位体积的中值含水率；矿石每单位体积的最闻含水率；以及矿石每单位体积的最低含水率。
6.根据权利要求1-5中任一项的方法，其中水分测量系统为近红外线水分测量系统。
7.根据权利要求1-5中任一项的方法，其中水分测量系统为基于微波的水分测量系统。
8.根据权利要求1-5中任一项的方法，其中水分测量系统为两个或多个水分测量系统之一，所述两个或多个水分测量系统中的每一个基于不同的测量方法学。
9.根据权利要求8的方法，其中所述两个或多个含水量测量系统至少包括:近红外线水分测量系统；以及基于微波的水分测量系统。
10.根据权利要求1-9中任一项的方法，其中补偿数据的步骤包括使用如下数据校正方法中的一种或者两种或多种的组合:查找表、主要成分回归分析、聚类与回归分析、搜索匹配方法、高斯过程、整体模式方法、以及基于状态的峰值法。
11.根据权利要求1-10中任一项的方法，其中执行数据校正处理包括使用查找表和搜索与匹配方法的组合。
12.根据权利要求1-11中任一项的方法，其中数据校正方法包括如下中的一种或者两种或多种的组合:查找表校正方法、主要成分回归分析、聚类与回归分析、搜索与匹配方法、高斯方法、整体模式方法、以及基于状态的峰值法。
13.—种用于确定矿石的兀素组成的自主系统,所述系统包括: 含水率测量系统，能够提供矿石含水率数据； 分析仪，能够提供矿石的原始元素组成数据； 传送带，能够传送矿石流经过含水率测量系统和分析仪；以及数据处理器，被布置为自主控制测量系统、分析仪和传送带的操作，并且随后通过使用含水率数据执行数据校正处理来补偿原始元素组成数据，以产生矿石的经水分校正的元素组成数据。
14.根据权利要求13的用于确定矿石的元素组成的系统，其中分析仪为激光诱导击穿光谱仪。
15.根据权利要求13或14的用于确定矿石的元素组成的系统，其中含水率测量系统被布置为产生包括如下中的一个或多个的含水率数据:由传送带每单位时间传送经过含水率测量系统的矿石的每单位体积的平均含水率、中值含水率、最高含水率、以及最低含水率。
16.根据权利要求13-15中任一项的用于确定矿石的元素组成的系统，其中含水率测量系统为近红外线水分测量系统。
17.根据权利要求13-15中任一项的用于确定矿石的元素组成的系统，其中含水率测量系统为基于微波的水分测量系统。
18.根据权利要求13-15中任一项的用于确定矿石的元素组成的系统，其中含水率测量系统为两个或多个含水率测量系统之一，所述两个或多个含水率测量系统中的每一个基于不同的测量方法学以获取含水率数据。
19.根据权利要求18的用于确定矿石的元素组成的系统，其中含水率测量系统包括同时操作以获取含水率数据的近红外线水分测量系统和基于微波的水分测量系统。
20.根据权利要求13-19中任一项的用于确定矿石的元素组成的系统，其中数据处理器被配置为执行如下数据校正方法中的任一种或者两种或多种的组合:查找表校正方法、主要成分回归分析、聚类与回归分析、搜索匹配方法、高斯过程、整体模式方法、基于状态的峰值法。
21.根据权利要求20的用于确定矿石的元素组成的系统，其中数据处理器被配置为通过查找表校正方法和搜索与匹配方法的组合来校正原始数据。
22.根据权利要求13-21中任一项的用于确定矿石的元素组成的系统，包括钻机，所述钻机被布置为在地面中钻孔并产生钻井岩屑，其中含水率测量系统、分析仪和数据处理器在钻机上得到支撑，并且其中矿石包括钻井岩屑的样本。
23.根据权利要求13-22中任一项的用于确定矿石的元素组成的系统，包括发送器，所述发送器被布置为向远程地点发送经水分校正的元素组成数据。
24.一种用于在矿场钻取爆破孔的自主钻机，所述钻机包括: 钻头，能够操作来钻取爆破孔并产生钻井岩屑；以及 根据权利要求13-21中任一项的用于确定矿石的兀素组成的自主系统,其中钻机被布置为使用钻井岩屑作为矿石流的矿石源。
【文档编号】E21B49/00GK103975126SQ201280059439
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2012年10月18日 优先权日:2011年10月20日
【发明者】G·A·卡特, G·L·保森, P·莫雷斯奇尼 申请人:技术信息有限公司