JPH0239730B2 - - Google Patents

Description

請求の範囲 １ 機械的超音波振動のための発振部１と、これ
に結合され、超音波振動により鉱物から分析用粉
塵を形成し得る先端部を備えたたがね２及び該た
がねの先端部に取り付けられた鉱物粉塵を収集す
る吸引装置３とから成り、該吸引装置は、同心的
に上記たがねの先端部を囲み、または先端部に囲
まれている鉱物粉塵収集用ノズルに構成されてい
ることを特徴とする鉱物から分析用粉塵を取得す
る装置。

２ たがね２が、回転可能に設けられている特許
請求の範囲第１項記載の装置。

３ たがね２の先端が、ドーム形、円錐形または
切り出し形である特許請求の範囲第１項または第
２項に記載の装置。

４ 吸引装置の空気流路中に、作られた粉塵を収
集するためのフイルターが設けられている特許請
求の範囲第１項ないし第３項のいずれかの項に記
載の装置。

５ 吸引装置中に、作られた粉塵を収集するため
のインパクターが用いられている特許請求の範囲
第１項ないし第４項のいずれかの項に記載の装
置。

６ 個々の装置の複数個が共通の支持具に固定さ
れ、鉱物から得られた粉塵を収集するために単一
の吸引装置が設けられている特許請求の範囲第１
項ないし第５項のいずれかの項に記載の装置。

明細書 本発明は鉱物から粉塵を取得する装置に関する
ものである。本発明は特に鉱脈採掘における鉱床
の探査、評価、および採掘作業における工程の品
質管理、監視および制御のため鉱物の迅速分析用
に粉塵試料を急速につくるのに役立つものであ
る。

現在地上の鉱物試料は地質学的、鉱物学的等々
のインジケータに基づき、試掘者によつて収集さ
れている。このための鉱物ブロツクは場合によつ
ては岩塊または大きなブロツクから簡単な工具で
分離されている。鉱石片は形態学的に分析され、
化学的な元素分析にかけられる。地下の鉱床を試
掘するために、穿孔試料または穿孔核が採取され
る。穿孔中に穿孔から洗浄剤と共に輸送される粉
砕物も同様に分析用に供される。

いずれの場合にも数キログラムまでの大量の出
発材料を、場合によつては、粉砕、乾燥し均質化
する必要がある。このうちのわずかの代表的な破
片が分析に供される。鉱物性原料を採鉱する場合
は、採鉱場所から出発して鉱物輸送流れの種々な
場所から試料が採取される。品質管理のために
は、信頼性の高い代表的試料の採取が重要であ
る。このことは、分析毎に積載ないしたい積され
た鉱物からベルトコンベアなどによつて数百キロ
グラムの大量が採取されることを意味する。これ
らの出発量は場合によつては、例えば乾燥、粉砕
など、そのつど別々に多段階の再処理が行われ
る。ここでも最終的には出発量に比較して数グラ
ムの少量の物質が分析に供せられる。

元素分析は例えば湿式の化学的方法または螢光
Ｘ線によつて行われる。前者の方法では試料物質
は強酸に溶解され、ついで興味のある有価鉱物の
元素含有量に適合した定量的試験法が行われる。
この方法は現場用の簡単で決まつた方法と試験室
用の自動化装置を備えた複雑な方法を包含する。
螢光Ｘ線では試料物質がタブレツトにプレスされ
自動分析装置にかけられる。試料は原子番号10以
上の元素について、特定の元素の個有検出限界で
分析される。

本発明の基づく課題は非常に短時間内に代表的
な試料物質が得られる装置を開発することであ
る。特にこの試料は微小な粒子径を示し、直接分
析に適するものでなければならない。

さて、この課題は、装置が機械的超音波振動の
発振部と、それに結合したたがねからなり、得ら
れた粉を収集するための吸引装置を備えるなら
ば、技術的に進歩した方法で解決されることがわ
かつた。本発明による装置の有利な実施態様は特
許請求の範囲第２項以下のサブクレームに記載さ
れている。

超音波−発振部は、たがねに高周波の機械的振
動を起させるエネルギを供給する。このために圧
電または磁気ひずみ変成器が使用できる。たがね
は超音波発振部と結合され最高振幅で先端が振動
する。たがね先端は粉塵生成が促進され、粉塵の
最大可能量が吸引装置に受入れられるような形を
している。試験する鉱物の性質によつて、たがね
の先端は円蓋形、円錐形あるいは切り出し形のも
のにすることができる。場合によつてはたがねを
回転運動させることもできる。

たがねを作る材料は、良好な耐疲労性と内部損
失の小さいものでなければならない。このために
種々な金属、特にチタン合金が適している。さら
にたがねの先端は摩耗に対し保護される。これ
は、メタル−セラミツクス材料のような特殊材料
にするか、例えば窒化あるいは与炭のような表面
処理によつて行われる。このたがねは完全に均質
で耐摩耗性の粉末冶金による焼結物質からなるも
のでもよい。

吸引装置は吸引ヘツド、吸引管および粉塵収集
部からなつている。吸引ノズルは、たがねの先端
を同心的に囲むか、またはたがねの先端部に囲ま
れた穿孔によつて構成される。粉塵収集部は一般
にメンブレンフイルタのフイルタヘツドを有して
いる。しかし作られた粉塵を収集するために、吸
引管内にもインパクタを用いることができる。ポ
ンプと制御ユニツトは空気量の制御に役立つ。以
下本発明を図面にもとづき詳しく説明する。図は
概略的に簡単化したものである。

図１ａ−ｃ 本発明による装置の可能な３つの実
施態様 図２ａ−ｇ たがね先端の数個の形態 第１図からわかるように、本発明の装置は発振
部１、たがね２および吸引管３をもつ吸引装置か
らなるものである。たがね振動の振幅を大きくす
るため、たがねの断面は発振系の断面に比較して
小さくする。装置は節ホルダ４により節平面の
λ／４内に機械的に固定される。吸引装置は吸引
ノズル５、吸引管３と粉塵収集部からなつてい
る。粉塵収集部は図面に示されていない。同様に
ポンプと吸入空気量を調節する制御ユニツトも図
示されていない。吸引ノズル５ないし吸引管の一
部は図１ａと１ｂに概略的に示すように、たがね
２を通る軸方向の穿孔によつて形成される。図１
ａに示す実施態様では、吸引管３の一部をなす穿
孔は発振系１をも通る。この場合発振系１との結
合部を形成する吸引管の一部６は発振系の振動の
影響を受けないようにするため、弾性物質から作
られる。図１ｂで示す実施態様では、吸引された
物質は発振系を通る中心ではなく、振動節の領域
で半径方向に共通の出口へ導かれる。

図１ｃに示された態様では、吸引ノズル５はた
がね先端２を同心的に囲んでいる。得られた粉塵
を取り出すためにここでも種々の可能性が考えら
れる。吸引管は半径方向、軸方向のいずれにも導
かれる。得られた粉塵は吸引管を通つて粉塵収集
部に導かれる。粉塵収集部はフイルタヘツドまた
は大きい粉量に対してはインパクタからなる。こ
のような試料物質の採取方法を連続的にすること
も可能である。図２ａ〜２ｇにはたがね先端の数
個の態様が示されている。他の可能性も同様に考
えられる。図２ａ，２ｃおよび２ｅの実施態様で
は粉塵はたがね先端のまわりに同心的に吸引され
るのに対し、図２ｂ，２ｄ，２ｆおよび２ｇで
は、たがねの先端を通つて吸引される。

本発明による装置を使用して鉱物の塊またはか
たい岩塊からきわめて微細な粒子の粉塵が得られ
る。その際高い効率では粒子の大きさは直径約
100μｍまでの範囲にある。粉塵組成は超音波た
がねを接触する鉱物表面の場所と同一である。鉱
脈の小範囲からより多く採取するか、大きい範囲
の採取が所望される場合は、超音波たがねが順次
所望の場所へ当てられる。特に大きい面または大
空間の試料採取の場合は、共通の支持具に個々の
装置が並列に固定される。たがねの周囲の空間的
に限定された狭い範囲に生成する粉雲は粉塵収集
部に吸いこまれる。このようにして乾燥および湿
つた物質について粉塵製造と収集が可能である。
粉塵試料は一定の形のメンブレンフイルタ上に吸
取らせ、それを直接エネルギ分散型螢光Ｘ線分析
（EDX）にかけることもできる。

本発明の装置によれば、粉塵生成が効果的で必
要試料物質の量が少ないため、きわめて短時間、
例えば10秒以内に試料の作成ができる。さらに試
料物質は直接たがねの先端で約10〜100μｍの非
常に微細に粉砕される。例えば後続する分析操作
を容易にするために、必要または好都合である場
合には、試料物質の分別物が取得される。これは
フイルタまたは吸引管中のインパクタ挿入物を用
いて行われる。収集試料は、たがねをかけた場所
の鉱物の元素組成を再び示す。夾雑物は周囲物質
によつて除去される。

鉱物からなる粉塵製造および収集のための本発
明の装置は、バツテリで給電される携帯可能なユ
ニツトとして設計できる。このようにして遠隔に
分布する鉱脈の試掘が楽にできる。均一につけら
れた粉フイルタ試料の一定の形の試料は、直接、
例えばEDXの移動可能な野外器具で分析される。