Nuklear scanningsteknik vil bringe fordele til mineindustrien

Mineindustrien vil drage fordel af en ny australsk kapacitet, der bruger en nuklear scanningsteknik til at detektere tilstedeværelsen af ​​ædle metaller og strategiske mineraler i en kerneprøve.

Tilgangen, som involverede forbedringer af neutrontomografiinstrumentet Dingo ved ANSTOs australske center for neutronspredning, forventes at være tilgængelig for industrien senere på året.

En neutrontomografiskanning ligner en røntgen-CT-scanning, men bruger neutroner, neutrale subatomære partikler, produceret af OPAL multifunktionsreaktoren. Neutroner giver en alternativ og komplementær kontrast til røntgenstråler, i det væsentlige, et 'frisk sæt øjne' på samme materiale.

"Traditionelt neutron-CT-skanninger tager meget længere tid end røntgen-CT-scanninger. Med denne nye udvikling, det er blevet en faste, omkostningseffektiv og ikke-destruktiv måde at kortlægge koncentrationen og fordelingen af ​​mineraler i en bjergart, " forklarede instrumentforsker Dr. Joseph Bevitt, som arbejdede med et team på ANSTO og Macquarie University for at tilføje kapaciteten til instrumentet.

Konceptet blev testet med succes med støtte fra Aurelia Metals Ltd., som leverede kerner til test fra Hera-minen, en guld-bly-zink-sølv-forekomst beliggende 100 km sydøst for Cobar, NSW, og i samarbejde med Dr. Timothy Murphy fra Macquarie Universitys geoanalytiske laboratorium.

ANSTO-teamet bestående af ingeniører og teknisk personale, udviklet en fire-rækket rig, at holde kernerne til parallel scanning.

Instrumentet producerer en tredimensionel billedrekonstruktion af borekernen, hvilket opnås ved at rotere kernerne i neutronstrålen, mens der tages tusindvis af skyggerøntgenbilleder.

Brug af højtydende computerfaciliteter, disse konverteres til 3D-visualiseringer af borekernerne. Disse data kan bruges til at udvide 2D-overflademineralkort opnået ved hjælp af røntgenfluorescens til mere præcist at rapportere mineralindhold i hele borekerner.

Vores samarbejdspartnere på Macquarie University var tilfredse med, at billederne var levedygtige til mineralogiske vurderinger og udvikler nye metoder til at udforske og integrere disse datasæt i geologiske og geokemiske analyser.

Afhængigt af den ønskede scanningsopløsning, ikke-destruktiv neutron-CT-scanning af en meter borekernelængder kan gennemføres på en time.

På nuværende tidspunkt industri og forskningsinstitutioner bruger røntgenteknikker til inspektion og analyse af borekerner med høj kapacitet.

Imidlertid, Røntgenstråler kan ikke trænge ind i prøver, der indeholder rigelige tungmetaller, såsom bly, uden at miste billedkontrasten.

"Neutroner overvinder denne begrænsning som bly, og en række andre almindeligt forekommende mineraler, der er problematiske for røntgenstråler, er mere gennemsigtige for neutroner, " sagde Bevitt.

Patronerne i scanningsriggen kan rumme fire kerner op til 1,5 meter i længden, med en maksimal diameter på 80 mm hver.

Holdet har til hensigt at foretage yderligere forbedringer af prototypeapparatet, herunder øget parallelisering for at øge output med 50 % og robotudskiftning af prøvepatroner til automatiserede bulkscanningsundersøgelser.

Mest vigtigt, planlægning er i gang for installationen af ​​en røntgenkilde for at muliggøre bi-modal neutron- og røntgentomografisk billeddannelse af borekerner.

"Bi-modal billeddannelse åbner mulighed for holistisk 3D mineralkortlægning, baseret på kombinationen af ​​uafhængige røntgen- og neutronkontraster."

"Dette er en ny applikation, da vores instrument primært bruges til analyse af kulturarvsmaterialer, palæontologiske prøver, og ingeniørmaterialer, " sagde Bevitt.

"I betragtning af betydningen af ​​mineindustrien i Australien, vi tror, ​​at denne nye teknik vil øge udforskningsaktiviteten, og bedre informere miljømæssig bæredygtighed."

ANSTO driver en række instrumenter på The Australian Center for Neutron Scattering, den australske Synchrotron og Center for Accelerator Science, der kan bruges til mineralforskning. ANSTOs mineralforretningsenhed tilbyder en række konsulentbistand, procesudvikling og forskningstjenester til mineindustrien.