Гиперосъемка (HSI) предлагает горнодобывающей промышленности инновационное решение, которое может повысить ценность бизнеса, экологичность и операционную эффективность. Хотя эта технология в основном применяется при разведке полезных ископаемых с помощью гиперспектральных сканеров, высококачественные системы камер предлагают множество преимуществ при добыче полезных ископаемых и после нее. Гиперосъемка может предоставить подробную информацию о составе и распределении минералов и других материалов в геологическом контексте. Эта технология упрощает составление карт и характеристик горных пород и минералов, позволяет выявлять поверхностные структуры, указывающие на подземную активность, и составлять карты изменений окружающей среды, таких как состояние растительности и изменения pH поверхности.
Использование различных инструментов HSI на протяжении всего жизненного цикла рудника и горнодобывающей цепочки поставок позволяет горнодобывающим компаниям выявлять и оценивать добытые материалы, а также осуществлять геопространственный мониторинг территорий, находящихся в их ведении, дополняя существующую точечную информацию, полученную в результате бурения или отбора проб. Преимущества включают контроль качества продукции, сортировку, сортировку на месте, мониторинг хвостохранилищ, переработку и восстановление отходов. Это гарантирует, что горнодобывающая деятельность соответствует нормативным стандартам и обеспечивает стабильное высокое качество продукции.
Использование HSI обещает снизить эксплуатационные расходы за счёт более быстрых результатов, чем при использовании традиционных методов, а также за счёт обеспечения равномерной сортировки руды и планирования горных работ. Помимо первичного сырья, HSI уже играет важную роль в секторе вторичного сырья, поскольку эта технология поддерживает переработку и повторное использование побочных продуктов добычи полезных ископаемых и конечной продукции. В этой статье мы расскажем о том, как гиперспектральные камеры HySpex становятся важным инструментом для горнодобывающих предприятий, стремящихся найти баланс между прибыльностью и экологической ответственностью, и приведём примеры успешного использования HSI в цепочке создания стоимости в горнодобывающей отрасли.
Принципы спектроскопии изображений
Гиперспектральная съёмка, также известная как спектроскопия изображений, сочетает в себе два метода: цифровую съёмку и спектроскопию света. Помимо пространственной информации, гиперспектральный пиксель содержит непрерывный спектр с сотнями различных длин волн (или диапазонов). Сгенерированное таким образом изображение предоставляет спектроскопическую информацию для каждого пикселя сцены, которую можно использовать для идентификации, классификации или количественной оценки материалов на сцене по их спектральным «признакам».
В горнодобывающей промышленности гиперспектральные камеры можно устанавливать на сверхпрочные штативы, беспилотные летательные аппараты и самолёты, на конвейерные ленты и другие транспортировочные платформы, в передвижных лабораториях, на погрузочно-разгрузочных станциях и во многих других местах. Камеры универсальны, гибки и надёжны. Для получения отражённой информации с поверхности достаточно, чтобы они находились в зоне прямой видимости объекта и при солнечном или искусственном освещении в диапазоне от видимого до ближнего инфракрасного (VNIR; 400–1000 нм) и коротковолнового инфракрасного (SWIR; 1000–2500 нм). Пространственный контекст данных позволяет геологам получить более полное представление о данных, буквально сокращая потенциальные несоответствия, возникающие из-за ошибок при отборе проб для других геохимических и минералогических методов.
С помощью камер HSI, работающих в диапазонах длин волн VNIR и SWIR, можно исследовать горные породы на всех этапах производственной цепочки, изучая характерные особенности поглощения, изгибы и характерные наклоны отдельных (пиксельных) спектров, получаемых системой визуализации. В геологической среде особенности поглощения, обнаруживаемые в диапазоне VNIR, возникают из-за переходных элементов, в том числе железосодержащих минералов и редкоземельных элементов (РЗЭ), а диапазон SWIR обычно используется для идентификации минеральных ассоциаций, связанных с гидротермальными системами месторождений цветных и драгоценных металлов. К минеральным группам, которые можно обнаружить и нанести на карту в диапазонах длин волн VNIR-SWIR, относятся карбонаты, сульфаты, сульфосоли, глины и филлосиликаты, такие как хлорит, тальк и мусковит.
Новые достижения в гиперспектральном сканировании керна
Технология HSI, прочно закрепившаяся в технологии сканирования керна, позволила получить ценные сведения для составления карт полезных ископаемых с высоким разрешением. Гиперосветное сканирование керна — это неразрушающее и экономичное по времени решение для определения характера изменений в рудных месторождениях. Камеры HySpex Classic VNIR-1800 и SWIR-640, отличающиеся непревзойденным качеством, точностью и достоверностью спектральных данных, теперь также интегрируются с камерами среднего инфракрасного диапазона (MWIR; 2600–5500 нм) и дальнего инфракрасного диапазона (LWIR; 5500–12 500 нм), что позволяет получать кубы данных с комбинированным спектральным диапазоном 400–12 500 нм. 3D-профилометр для моделирования поверхности обеспечивает точную пространственную сонастройку всех датчиков на платформе для сканирования керна.
Платформа для сканирования керна оптимизирована для работы с одно- и многорядными керновыми трубками в пластиковых, картонных или деревянных коробках, а также с коробками для бурового шлама, сыпучими образцами и горной породой. HSI позволяет получать изображения образцов в формате RGB с высоким разрешением, кубы минералогических спектральных данных высокой плотности и наборы данных 3D-лазерных профилей.
Программное обеспечение Breeze Geo, разработанное компаниями NEO и Prediktera, позволяет эффективно собирать, регистрировать и анализировать данные. Результаты минералогических исследований основаны на экспертной системе Геологической службы США, но Breeze Geo предоставляет пользователям дополнительную возможность корректировать и адаптировать новые знания, например, в области геохимии, и может в режиме реального времени оценивать, где и когда рекомендуется проводить отбор проб для проверки и интерпретации. Полученную минералогическую интерпретацию и журналы можно экспортировать в стандартных форматах для использования в других программах для моделирования, таких как IoGas, Imago или Leapfrog, что упрощает интеграцию в существующие рабочие процессы.
Камеры HySpex входят в состав многочисленных систем сканирования керна, поставляемых различными поставщиками услуг по всему миру, и позволяют получать ценные цифровые записи керна и образцов для геологоразведки.
В статье, опубликованной в 2021 году, компания BHP объявила о значительном прорыве в продлении срока службы рудника по добыче железной руды с помощью гиперспектральной технологии, внедрённой одним из клиентов NEO, являющихся производителями оригинального оборудования (OEM). Хотя очевидно, что гиперспектральная технология может повысить эффективность добычи и способствовать более экологичному производству, возможность продлить срок службы рудника является значительным достижением, укрепляющим роль этой технологии в горнодобывающей промышленности. В статье упоминается, что команда BHP, занимающаяся добычей железной руды, разработала алгоритмы для анализа гиперспектральных изображений, чтобы определить участки геологического строения Янди, которые можно наиболее эффективно обрабатывать для отделения товарной железной руды от отходов.