Способ определения зольности угля Советский патент 1991 года по МПК G01N23/22 

Изобретение относится к методам определения зольности угля радиометрическими методами

Цель изобретения - повышение точности определения.

На фиг. 1 приведен калибровочный график, отображающий взаимосвязь плотности пробы, ее эффективного атомного номера и зольности; на фиг 2 - графики, показывающие области (эллипсы) рассеяния эффективного атомного номера и плотности двух проб угля, имеющих разную зольность.

На фиг. 2 показаны эллипсы рассеяния (внутренний эллипс соответствует одному стандартному отклонению, а внешний - двум) эффективного атомного номера и плотности для двух проб донецкого угля с зольностью AI 20% и Аг 22%. В первой пробе эффективный атомный номер флуктуирует в пределах 7,560-7.639, а во второй пробе - 7,611-7,690 (с доверительной вероятностью 0,95). Плотность пробы при зольности 20% флуктуирует в пределах 0,920- 1,275 г/см , плотность пробы зональностью 22% - 0,953-1 305 г/см3 Средний атомный номер пробы зольностью 20% равен 7 600, а ее плотность - 1,100 г/см3 Для пробы зольностью 22% средний атомный номер равен 7,650, а средняя плотность- 1,133 г/см3

Флуктуации атомного номера и плотности ограничиваются эллипсами ния, те подчиняются нормальной плотности распределения вероятности Объясняется это тем, что каждая из флуктуации вызвана многими соизмеримыми по влияющему действию причинами Плотность изменяется из-за флуктуации крупности, трещиноватости, влажности и содержания тяжелых компонентов в угле Атомный номер изменяется из-за перераспределений содержания тяжелых и легких элементов в золе угля (перераспределяются содержания алюминия, кремния серы

о ч

Ю 00

00

кальция, азота, фосфора, железа, марганца, титана и других элементов).

Из графиков (фиг. 2) видно, что отличить пробы с зольностями 20% и 22% нельзя в диапазоне изменений атомного номера 7,611-7,639, а также в диапазоне изменений плотности 0,953-1,275 г/см3. Отличить эти пробы по среднему атомному номеру можно только с вероятностью 0,57. Таким образом, при измерении зольности по плотности будет 340 ошибок на каждую тысячу измерений, чтобы отличить одна от другой пробы с отличающимися на 2% зольностями. Если же измерять зольность по атомному номеру, то будет 311 ошибок на каждую тысячу измерений.

Эллипсы для двух стандартных отклонений рассеяния не пересекаются (фиг. 2). Пересекаются эти эллипсы при доверительной вероятности 0,965. Поэтому, если измерять зольность по атомному номеру и плотности одновременно, то будет 35 ошибок на каждую тысячу измерений. Количество ошибок при измерении зольности по плотности и атомному номеру одновременно уменьшается в девять раз по сравнению с измерением зольности по атомному номеру и уменьшается в 12,3 раза по сравнению с измерением зольности по плотности.

Способ осуществляется следующим образом.

Готовят калибровочные пробы угля с известными значениями зольности А|. При этом для каждого значения зольности готовят некоторое количество К проб, имеющих отличающиеся значения эффективного атомного номера и плотности.

Для каждой калибровочной пробы определяют значения эффективного атомного Zij номера и плотности р ( 1К). Для каждого значения зольности I определяют сред- ние значения эффективного атомного номера Zj и р

3-K-12 Z,,:

j i(1)

/5 1 Ј д,

1 1

По полученным значениям Zi, p и известным значениям AI строят калибровочный график (фиг. 1). В контролируемом объеме угля с неизвестной зольностью определяют значения эффективного атомного номера Z и плотности р . Затем по этим данным с помощью калибровочного графика определяют значение зольности контролируемой пробы. Для этого определяют расстояния от точки (Z, р ) до каждой градуировочной точки в координатах (ZO р ) м находят два наименьших расстояния. Если точка с координатами (Z/э) наиболее близка к точкам (Zi, р i) и (Zi-ц, р н-i), как показано на фиг. 1, то расстояния от измеренной точки до ближайших градуировочных точек составляют

, (Z-Z,)24/3-pi)2 1/21/9(2)

и 1н-1 - (Z-Zi+i)2 + {р -р м)(3)

Неизвестную зольность определяют из

выражения

г2

An-2(AilH.i+An.ili)h(li + ln-ir (4)

На фиг. 1 показаны пять градуировочных точек зольности на плоскости 20р : 5 точка с координатами (гМин,Д мин) соответствует минимальному значению зольности и т.д. точка с координатами (Z|. р ) - зольности AI, точка с координатами (Zi+i, /01+1)- зольности Ац-i, точка с координатами 0 (Емакс, р макс) - максимально возможному значению зольности контролируемого обье- ма угля AMaKcd.

Значения зольности в градуировочных точках задают так, чтобы они по возможности равномерно заполняли диапазон возможных изменений зольности от до Амакс . Обычно при любом виде зависимости (Z) достаточно пяти точек.

Если результат измерения (Z ,р ) не попадает на плавную кривую, соединяющую

.1

градуировочные точки, то зольность А определяют аналогично, как и зольность Ad, по формуле (4).

Значения li и li-ц определяют, как и li и li+i, по формулам (2) и (3).

5

0

5

Способ опробован при определении зольности проб угля. Контролируемый объем угля облучают потоком гамма-квантов с энергией 60 кэВ от источника америция- 241. Одновременно регистрируют обратно рассеянное углем гамма-излучение двумя детекторами. Первый детектор устанавливают ближе к источнику в такой геометрии, которая обеспечивает инверсию (независимость) к плотности. Сигнал с первого детектора NI обратно пропорционален эффективному атому номеру Z контролируемого объема угля и NI линейно уменьшается с ростом Z. Второй детектор устанавливают дальше от источника в такой геометрии, которая обеспечивает спад сигнала N2 с ростом Z или р . Геометрию выбирают так, что

вклад когерентно рассеянных углем гамма-квантов в регистрируемую вторым детектором интенсивность по возможности больший, о чем свидетельствует низкая чувствительность к Z или/э const В этом случае сигнал N2 слабо уменьшается с ростомг(на каждый процентувеличения Z сигнал Na уменьшается примерно на 0,3%) и сильно (приблизительно линейно) уменьшается с ростом р (на каждый процент увеличения р сигнал N2 уменьшается примерно на 2,5%). В координатах (N, 0№) градуируют метод, например, аналогично фиг. 1, заменив в фиг, 1 Z на NI и р на N2. После градуировки устанавливают объем угля с неизвестной зольностью Ad и измеряют сигналы NI и N2. Затем по формуле (4) с учетом формул (2) и (3) определяют зольность контролируемого объема угля. Она составляет 25%.

Стандартные отклонения результатов определения зольности угля по известному и предлагаемому способам составляют соответственно 2,4 и 0,25 отн.%.

Формула изобретения Способ определения зольности угля, включающий отбор калибровочных проб с известным значением зольности и определение эффективного атомного номера калибровочных и исследуемой проб радиометрическим методом, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения, при подготовке калибровочных проб для каждого значения зольности отбирают несколько калибровочных проб, имеющих различные значения эффективного атомного номера и плотности, определяют плотность калибровочных и исследуемой проб, а зольность исследуемой пробы определяют с помощью калибровочного графика по данным о ее плотности и эффективном атомном номере.

Изобретение относится к мет одам определения зольности угля радиометрическими методами Цель изобретения - повышение точности определения Отбирают калибровочные пробы с известными значениями зольности, причем для каждого значения зольности готовят по несколько проб, имеющих различные значения эффективного атомного номера и плотности Определяют эффективный атомный номер и плотность калибровочных и исследуемой пробы, строят калибровочный график Зольность исследуемой пробы определяют по значениям ее эффективного атомного номера и плотно сти 2 ил

2л/

UW

&/./It Z,Z Zt-,; Т-MOW,

фие.1

А

7,560 16007,611 2№ 7,650

ФиеЈ