Способ рентгенорадиометрического опробования на ленте транспортера Советский патент 1990 года по МПК G01N23/223 

Изобретение относится к ядерно-физическим методам анализа вещества.

Цель изобретения - повышение информативности и точности.

На чертеже приведены геометрические условия измерений.

Анализируемую руду облучают излучением двух источников 1 и 2 различной энергии на двух участках S, и 5г. Источники заключены в контейнеры 3 и 4. Вторичное излучение руды регистрируют детекторами рентгеновского излучения 5 и 6. Для предотвращения

распространения излучения одного участка в направлении другого между участками установлен защитный экран 7.

В ходе опробования вторичное излучение возбуждают в двух пространственно разобщенных участках руды на ленте транспортера так, что руда первого участка испускает характеристическое рентгеновское излучение К-се- рии элементов с атомными номерами приблизительно от 20 до 42 и характеристическое рентгеновское излуче-

Јь 00 ч|

ние L-серии элементов с Z 70, а Ауда второго участка характеристическое рентгеновское излучение К-се- рии элементов с Z 50. При этом отдельным детектором регистрируют вторичное излучение только одного из участков руды. Проводят регистрацию характеристического рентгеновского излучения ялементов, а также рассеян- ого первичного излучения источников. Для проведения калибровочных измерений готовят для каждого технологического сорта руды несколько проб известного состава. Производят измерения плотностей потоков вторичного излуче- ||ия на последовательности различных ысот расположения детекторов излучения над поверхностью проб известно- fo технологического сорта и с извест- йыми содержаниями полезных компонентов, причем диапазон этих высот выби- рают таким, что он соответствует ре- .льному диапазону высот детекторов их расположении над движущейся лентой транспортера.

Массив данных, полученных в результате измерений на пробах, принадлежность которых к определенному техно- Логическому сорту известна, использу- фт в качестве обучающей выборки для Построения решающего правила, служа- ijiero в дальнейшем (при проведении опробования) для отнесения текущей порции руды к тому или иному технологическому сорту по результатам измере- Йий. Решающее правило строят с помощью теории распознавания образов. решающее правило представляет собой некоторую функцию измеряемых в различных спектральных интервалах плотностей потоков вторичного излучения. И процессе опробования по полученному ранее решающему правилу определяют технологический сорт руды, находящейся в течение заданного времени измерения на ленте транспортера, а затем судят о содержании .полезных компонентов в руде, пользуясь уравнением регрессии, связывающим для каждого технологического сорта руды измеренные плотности потоков вторичного излуче- йия с содержаниями. В том случае когда энергия характеристического рентгеновского и рассеянного излучения превосходит значение энергии К-края поглощения материала детектора, ре- . ристрацию плотностей потоков этого Излучения ведут по соответствующим

0

с 5

5

0

5

0

5

0

пикам вылета. Если опробование производят с целью управления качрством руд, например посредством их сортировки на различные технологические сорта, то (после определения по решающему правилу принадлежности данной порции руды к тому или иному технологическому сорту) формируют цифровой сигнал, позволяющий индентифицировать тот или иной технологический сорт руДЫ.

Для расчета регрессионных уравнений берут фрагменты массива экспериментальных данных (использованного ранее для построения решающего правила) относящиеся к измерениям, полученным только на пробах определенного технологического типа. Высота датчика при проведении опробования является некойтролируемым параметром. Для уменьшения влияния высоты примег- няются относительные измерения, т.е. производится нормировка измеренных плотностей потоков характеристического рентгеновского излучения на плотность потоков рассеянного излучения или на плотность потока характеристического излучения других элементов. Это общепринятый прием при рентгено- радиометрическом опробовании. Кроме того, решающее правило учитывает некоторую размытость кластеров измеряемых параметров в многомерном пространстве, обусловленную изменениями высоты, и строит такие разделяющие гиперповерхности, по разным сторонам которых оказываются в основном точки, принадлежащие одному сорту.

Практическая проверка предлагаемого способа осуществлена на горно-обогатительном комбинате, добывающем барито-полиметаллические руды. Опробованию подвергнуты сульфидные свин- цово-цинковые, сульфидные и смешанные барито-свинцово-цинковые и монобаритовые руды. Кроме того, по результатам опробования выделена пустая порода„ Используемая при ттом программно-управляемая рентгенорадиометричес- кая аппаратура включает в себя следующие функциональные части: рентгенора- диометрический датчик, устройство преобразования и отбора, устройство регистрации, микроЭВМ другир вспомогательные блоки.

Условия проведения измерений при осуществлении способа приставлены на чертеже. Рентгеновские излучением

радионуклидного источника 1 на осмобе нуклида. , заключенного в защитный свинцовый контейнер 3, возбуждают характристическое рентгеновское излучение полезных компонентов руды на участке S. Пропорциональным счетчиком 5 с ксеноновым наполнением регистрируют характеристическое излучение Fe-RfSfl (6,39-7,06 кэВ), Zn-K (8,61-9,57 кэЕ) Pb-L (10,5- 15,2 кэВ) и рассеянное излучение источника, возникающее на участке Sf (18,0-22,4 кэВ). Гамма-излучением источника 2 На основе нуклида 4(Ага, находящегося в контейнере 4 возбуждают характеристическое излучение Ва на участке 5г руды и регистрируют его (по пикам вылета) и рассеянное излучение источника (48,0- 59,0 кэВ) с помощью пропорционального счетчика 6 с криптоновым наполнением. Свинцовый экран 7 служит для предотвращения проникновения вторичного излучения, возникающего на участке S, в чувствительный объем детектора 6 на участке S и наоборот

Условия регистрации характеристического рентгеновского излучения основных компонентов руды (бария, свинца и цинка) при раздельном возбуждении различными источниками в пространственно разобщенных участках более благоприятны. Пики характеристического излучения Zn-K /„и Pb-Lj/д при возбуждении излучения источником

109 Cd и регистрации пропорциональным счетчиком с ксеноновым наполнением четко фиксируются над фоном. В значительной степени улучшаются кон- трастность регистрации линии Ва-Кь/ при использовании пропорционального счетчика с криптоновым наполнением осбенно, если производить амплитудный отбор импульсов в области пика выле- та линии Ва-К. i

Для построения решающего правила, позволяющего сопоставить измеренному набору аналитических параметров тот или иной технологический сорт руды, находящийся в течение заданного времени измерения на ленте транспортера производят измерения количеств импульсов в каналах, соответствующих -пикам характеристического излучения

Ffi-Kefp, ,Pb-L пику рассеянного излучения радионуклидного источника оЭСа, пику вылета характеQ5 0 5

0

5

® 5

ристического излучения Ва-IO и рассб-741

янного излучения источникаAm.

Время измерения при этом составляет 40 с. Массив данных для построения решающего правила, так называемая обучающая выборка, представляет собой прямоугольную матрицу, содержащую 135 строк и 6 столбцов. Строки соответствуют номеру очередного иэме-. рения, столбцы содержат измеренные значения однотипных аналитических параметров. Количество строк, соответствующих измерениям на пробах заданного технологического сорта, не менее 15. Диапазон высот расположения датчика над поверхностью проб составляет 50-400 мм (50, 200, и 400мм) Алфавит классов (технологических сортов) включает в себя следующие наименования: сульфидные свинцово-цинковые, смешанные барито-свинцово-цинковые, сульфидные барито-свинцово-цинковые и монобаритовые руды, а также пустую породу (всего 5 типов). Решающее правило строится методом минимизации эмпирического риска.

Для последовательности отделения: безбарктовых объектов от баритосодер- жащих, сульфидной свинцово-цинковой руды от пустой породы, баритосодержа- щей свиццово-цинковой руды от мои о- баритовой, сульфидной от смешанной барито-свинцово-цинковой руды, получено следующее решающее правило:

1,5/2,3,4 - 0,960 0,003 А,+0,071 ,004 А-,,-0,404

1/5 1,,491 Ат+2,812 ,496 Аэ+0,568 А,;

2,3/4 5,,685 А,+6,378 Аг+ + 2,791 А3-0,409 А4+9,169 ,101 Ат,

2/3 -0,404 -0,166 А,-1,991 Аг- , -0,052 А.,+0,418 А4+4,629 ,043 А -3,408 Ag,

личество импульсов в каналах характеристического рентгеновского излучения железа (К-серия), цинка (К-серия), свинца (L-серия), бария (пик вылета линии ВаК), рассеянного, излучения источника Cd103 и рассеянного излучения источника А соответственно строка 1,5/2,3,4 - 0,960 0,003Af+ + 0,071А2+0,004АуО,404А4 означает, что с помощью расчета по алгебраическому выражению, стоящему в правой части строки, в результате последующего сравнения с константой (-0,960) производится отделение классов 1 и 5 (безбаритовые объекты) от классов 2,3,4 (баритосодержащие руды); интерпретация других строк производится аналогично.

Определение технологического сорта руды с использованием решающего правила происходит следующим обраяом:

- в первое выражение подставляются измеренные значения параметров

А, Аг Аз А

49

-вычисляется значение правой части этого выражения (ЗПЧ);

-если ЗПЧ - 0,960, то-руда принадлежит к сортам под номером 2, 3,

4;

-далее в третье выражение подставляются измеренные значения параметров Af, At, АЗ, А А(, А7;

-вычисляется ЗПЧ этого выражения;

-если ЗПЧ 5,501, то руда принадлежит сорту под номером 4,в этом случае вычисления заканчиваются;

-если ЗПЧ 5,501, то руда принадлежит к сортам под номером 2, 3;

-далее в четвертое выражение подставляются параметры А ,, А г, АЗ, А,,, Aj, А, Ag;

-если ЗПЧ -0,404, то руда принадлежит к сорту 3;

-если ЗПЧ - 0,404, то руда принадлежит к сорту 2;

-если после шага (2) оказалось, что ЗПЧ Г-0,960, то руда принадлежит к сортам 1, 5;

-далее во второе выражение подставляются параметры А, Аг, АЗ, А4;

-если ЗПЧ 1,982, то руда принад лежит к сорту 5;

если ЗПЧ 1,982, то руда принадлежит к сорту 1.

Для расчета содержания элементов используют регрессионные уравнения вида

К К 1

Cieao,Vj+«fj iaHj AHAj + А где Cj - -оценка содержания 1-го

элемента по соответствующему регрессионному уравнению ав,а.,аи:,ау: - выборочные коэффициенты регрессии, полученные в результате проведения градуировочного экс

0

5

0

5

0

35

40

5

50

55

перимента на пробах известного технологического сорта и с известными содержаниями полезных компонентов;

Au,Aj - аналитические параметры для различных элементов опробуемой РУДЫ.

Использование регрессионных уравнений, различных для каждого технологического сорта, позволяет более эффективно учитывать матричный и минералогический эффекты, влияющие на результаты рентгенорадиометрического опробования, что выражается в уменьшении остаточной дисперсии f , характеризующей степень точности при расчете содержаний полезных компонентов по данному регрессионному уравнению. Величина Ј при этом уменьшается в 1,5-2 раза. Формула изобретения

1.Способ рентгенорадиометрического опробования руд на ленте транспортера, включающий облучение участка руды первичным излучением, регистрацию потоков вторичного излучения этого участка и определение концентраций определяемых элементов по результатам измерений, отличающий- с я тем, что, с целью повышения информативности, дополнительно проводят облучение второго участка руды первичным излучением другой энергии, регистрируют потоки вторичного излучения этого участка дополнительным детектором, в качестве калибровочных проб используют руды известного технологического сорта с известным составом, при проведении калибровочных измерений потоки вторичного излучения руды измеряют при нескольких различных расстояниях между рудой и детекторами, причем диапазон изменения этого расстояния соответствует реальному диапазону изменения расстояния между рудой и детекторами при движущемся контейнере, и определяют технологический сорт анализируемой руды

с применением теории распознавания образов, используя результаты калибровочных измерений в качестве обучающей выборки.

2.Способ по п. 1, отличающийся тем, что с целью повышения точности, измерение потоков вторичного излучения руды, энергия гамма-квантов которых превышает значения энергии К-края поглощения материала де- тектора, осуществляют по пикам вылета.

Изобретение относится к ядерно-физическим методам анализа вещества. Цель изобретения - повышение информативности и точности. Способ включает облучение опробуемой руды излучением двух источников разной энергии в двух пространственно разобщенных участках руды, регистрацию вторичного излучения руды двумя детекторами (каждый на своем участке), получение массива данных при проведении измерений проб известного технологического сорта и состава при разных расстояниях между пробой и детекторами и определение технологического сорта руды с помощью теории распознавания образов и состава с помощью уравнений множественной регрессии. Изменение плотностей потоков характеристического рентгеновского и рассеянного излучения опробуемой руды, энергия квантов которого превышает значения энергии K-края поглощения материала детектора, осуществляют по пикам их вылета. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.