Способ определения рудных компонентов в сыпучей массе Советский патент 1983 года по МПК G01V5/10 

Изобретение относится к ядерно физическим способам анализа вещест ва и основано на измерении гаммаизлучения, возникгиощего при захвате нейтронов, и может найти применение для экспрессного анализа руд поступающей в металлургический пбредел или на обогатительные фабрики . Известен способ определения содержания элементов, основанный на облучении породы импульсами нейтро нов и измерении интенсивности гамма-излучения радиационного захвата ядрами атомов определяемого эле мента при двух временах задержки после импульса нейтронов ij . Недостатками способа являются , невысокая чувствительность и сложность реализации. Наиболее близким к изобретению является способ определения рудных компонентов в сыпучей массе, включающий регистрацию интенсивности гамма-излучения радиационного захвата тепловых нейтроновв двух эне гетических интервалах 2J . Недостатком способа является невысокая чувствительность. Цель изобретения - повышение чувствительности и экономичности способа. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу определе ния рудных компонентов в сыпучей маисе, включающему регистрацию ин тенсивности гамма-излучения радиац онного захвата тепловых нейтронов в двух энергетических интервалгис, регистрацию проводят на пустой и загруженной рудой транспортерной ленте, облучаемой потоком тепловых нейтронов, сравнивают энергетические спектры гамма-излучения излучаемых материалов со спектрами гамма-излучения стального экрана и определяют произведение удельного выхода реакции захвата на мак- V роскопическое сечение поглощения тепловых нейтронов, по которому судят о концентрации полезного компонентв в руде. Замеры интенсивностей захватного гамма-излучения проводят в двух энергетических интервалах, один из которых соответствует максимальному относительному вкладу в аппаратурный спектр излучения определяемого элемента, а другой - области пика 6.62 МэВ захватного гаммаизлучения железа стального экрана, в котором размещен детектор. Размещая источник тепловых нейтронов и детектор ггuvIмa-излyчeния по разные стороны транспортерной ленты и условно считая, что в данном случае соблюдается гес етрия узкого пучка, спектральную интенность ( ) гамма-излучения, истрируемую детектором, в любой ктральной области можно представ виде (1-e-Ьз). / , р о(-е )e. - средний поток нейтронов через детектор При незагруженной транспортерной ленте, Цо - средний пото-к нейтронов в исследуемом объеме при незагруженной транспортерной ленте; 2(t)- макроскопическое сечение захвата тепловых нейтронов породой, как функция концентрации полезного компонента, макроскопическое сечение за,хвата тепловых нейтронов материалом экрана, f{ погонная весовая .загрузка ленты .dg- толщина экрана, , - количество излучаемых и регистрируемых детектором гамма-квантов в i-ом энергетическом интервале на . один поглощенный нейтрон материалом детектора и экр рана соответственно; (С) - количество излучаемых и регистрируемых детектором гамма-квантов в i-ом.энергетическом интервале на один поглощенный нейтрон изучаемым материалом, как функция концентрации полезного компонента - эффективность поглощения нейтронов детектором. омножитель при экспоненте в перчлене правой части равенства (1) ставляет собой спектральную нсивност ь при незагруженной е, I. учетом этого по (1) можно авить систему уравнений для тральных интенсивностей , двух спектральных областях дЕ Е. .j ve- mjeJt, t,) :),3°е- л()е;(с) W ервые члены правых частей ратв (2) и (3) определяют вклад ектральную интенсивность излуй экрана и детектора, в то вреак вторые члены определяют д излучения анализируемого мате а.

При анализе руд, не содержащих высоких концентраций железа, меди, хрома, никеля, аппаратурный спектр згисватного гамм -излучения в облас- ти более 6 МэВ формируется преимущественно за счет излучения зкрана| оправы детектора и вещества детектора.

Выбирая второй энергетический интервал 8 области энергий 6,5- . 17,5 МэВ, можно считать, что

,,,.). Тогда из (3) получим

.е-адч.5(4) r(c) .-(5)

2

Далее из {2) с учетом, (4) можно найти удельный выход реакции захвата для руды в спектральной области jAEy3f

.i±5r: f« Т тГВыбирая первый энергетический ин.тервал в области максимального отно-. сительиого вклада в аппаратурный спектр захватного гамма-излучения определяемого элемента, можно считать выражение (6) функцией концентрации полезного ксилпонента.

Учитывая, что отношение спек- ральной интенсивности Ij к потоку нейтронов 9о при незагруженной ленте величина постоянная, результирующий параметр, являющийся мерой концентрации полезного компонента в руде, имеет вид

3°

e«;i

(7)

Uo)):.k

2

1 л

Jl-J-2

где К - константа, определяемая red- метрией установки. На фиг. 1 показана блок-схема для осуществления способа; на фиг. 2 - схема датчика измерительной установки} на фиг. 3 - спектры гамма-излучения радиационного захвата.

Измерения проводятся при помощи измерительной установки, содержащей парафиновый излучатель 1 тепловых нейтронов (калифорний 252) и детектор 2 гамма-излучения, представляющий собой серийно выпускаемый сцинтиблок типа Лимон с кристаллом iNal(Tl) 63 X 63 мм., экранируемый- от нейтронного излучения порошком карбида бора или блок ППД, окруженный экраном из стали, с толщиной стенки 4 мм. Излучатель 1 и детектор 2 (фиг. 2), ус тан авливсцот таким образом, чтобы они располагались соответственно под и над транспортерной лентой 3, вес руды на ней определяется при помощи датчика 4 веса (обычно ленточные весы), а скорость ленты регистрируется датчиком 5 сЛорости, данные от которых поступают в устройство блокировки измерительной схемы на время движения незагруженной ленты или на время ее остановок, содержащее схему 6 формирования сигналов датчиков 4 5 веса и скорости и схему 7 совпадений. Импульсные сигналы в- двух выбранных спектральных интервалах (см. фиг. 3) с амплитудного анализатора 8 проходят через ключ 9, управляемый таймером 10, осуществлякяцим в свою очередь, отсчет времени движения загруженной ленты 3, в устройство 11 ввода лишь в случае движения загруженной транспортерной ленты 3, а с датчика 4 веса на аналого-цифровой преобразователь 12 поступает информация о степени загрузки ленты 3. Устройство 13 отсчета веса суммирует вес руды, прошедшей по ленте 3 с начала замера, и по набору заданного веса подает в устройство 11 ввода

пусковой сигнал, на покоторому накопленная информация о счете в.каналах NI, N, времени движения загруженной ленты 3 t, и Bece.Q вводится в микро-ЭВМ-14. Одновременно происходит сброс информации в устройствах 11 и 13. Скорости счета в каналах при незагруженной ленте 31° и определяются после каждого включения и настройки амплитудного анализатора 8 и вводятся в память микро-ЭВМ 14.

; На фиг. 3 показаны спектры rew ма-излучения радиационного захвата в области 3 МэВ, измеренные датчиком измерительной установки. Кривые .q,b - спектры, измеренные детектором 2 без стального экрана, соответственно на пустой и заполненной рудой ленте 3, кривые сие спектры, измеренные детектором 2 в стальjHOM экране в тех же условиях.

Максимальный вклад излучения ртуТи в аппаратурный спектр соответствует спектральной области 3,6-5,ОМэ (фиг. 3).

В таблице приведено сопоставление измеряемого по предлагаемому способу параметра f(c) с концентрацией ртути в 50-тонных порциях руды по данным химических анализов проб из этих порций. Для сравнения

десь же приведен параметр , измеряемый по известному способу определения ртути в горных породах и ру дг1Х, используемому на Никитовском и Хайдарканском месторождениях ртути.

В графах 9, 11 таблицы приведены относительные изменения регистрируемого параметра (ь) на 0,1% ртути по предлагаемому способу и изйестнЬму.

Как видно из таблицы, между параметром f{c) и концентрацией ртути в руде существует тесная корреляционная связь. Относительное изменение измеряемого параметра На единицу концентрации ртути по предлагаемому способу примерно в 5 раз вьаие, чем по известному, , во столько же раз увеличивается его чувствительность.

Предлагаемый способ позволяет выполнять экспрессные определения концентрации полезного, компонента в руде, перемещаемой транспортер.ной лентой, что невозможно при применении известных технических решений для таких. э 1пемеитов как, например, ртуть. (льзование стационарного истсгчника нейтронов при осуществлении предложенного способа повышает надежность работы из мерительного устройства и снижает эксплуатационные расходы в сравнении с известными способами, основанными на применении импульсных , генераторов нейтронов. f. Ожидаемый экономический эффект от использования способа при экспрессных анализах трутной руды, поступающей в металлургический передел, например на Никитовском ртутном комбинате, составит около 50 тыс, 5 руб. в год.

Способ может быть применен .также для определения элементов контрастных по выходу реакции радиацион.ного захвата с вмещающей их поро0 дой, таких как ртуть, кадмий, титан, марганец, вольфрам, сера.

llQ NuMn

10

АйД

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РУДНЫХ КОМПОНЕНТОВ В СЫПУЧЕЙ МАССЕ, включа1НВДИЙ регистрацию интенсивности гамК Iма-излучения радиационного захвата jтепловых нейтронов в двух энергетических интервалах, о т л и ч а ющ и и с я тем, что, с целью повышения чувствительности и экономичкости способа, регистрацию проводят :на пустой и загруженной рудой транспортерной ленте, облучаемой потопом тепловых нейтронов, сравнивгиот энергетические спектры гамма-излучения изучаемых материалов со спектрами гамма-излучения стального экрана и определяют произведение удельного выхода реакции захвата на макI роскопическое сечение поглощения :тепловых нейтронов, по которому иа судят о концентраций полезного ком- в понента в руде.