Способ измерения зольности угля по его естественной радиоактивности Советский патент 1982 года по МПК G01T1/167 

1

Предлагаемое изобретение относится к способам измерения зольности и может быть использовано в угольной промышленности, например, для измерения зольности угля.

Известен способ измерения зольности угля, основанный на ослаблении и рассеянии потока гамма-излучения 1.

Известный способ контроля бинарных и квазибинарных смесей, например, зольности угля, основан на измерении интенсивности излучения, рассеянного в материале.

В этом способе измеряют интенсивность излучения, рассеянного в материале в направлении вперед, протяженным детектором, ось которого перпендикулярна к поверхности исследуемого материала, причем расстояние источник - детектор выбирают соответствующим плато на кривой зависимости интенсивности от толщины слоя материала, построенной по результатам измерения зависимости интенсивности рассеянного излучения от расстояния источник - детектор для различных толщин слоя исследуемого материала.

Недостатком этого способа является необходимость использования искусственных источников гамма-излучения.

Известно также устройство для определения зольности угля по поглощению им

радиоактивного квантованного излучения 2. В этом устройстве толщина облучаемого слоя угля поддерживается постоянной. В известном устройстве в качестве источника излучения предусмотрен известный источник тормозного излучения, заполненньш радиоактивным газом 85Кч, причем большая часть энергетического спектра квантованного излучения, испускаемого источником тормозного излучения, находится ниже уровня 100 КЭБ.

Основным недостатком этого известного способа является необходимость применения искусственных источников гамма-излучения, что связано с необходимостью создания защиты от биологического воздействия излучения.

Наиболее близким по технической сущности является способ измерения зольности угля, включающий измерение плотности потока излучения естественно-радиоактивных элементов, содержащихся в угле, посредством детектора излучения, который экранируют от естественного фона во всех

направлениях, кроме угла видимости на объект измерения, и измеряют сумму потоков излучения объекта измерения и естественного фона) 3. По этому способу детектор излучения

устанавливают непосредственно под объектом измерения (пробой угля), экранируют детектор и объект измерения от естественного фона, измеряют сумму потоков излу чения объекта измерения и естественного фона, извлекают объект измерения из-под экрана, измеряют поток излучения естественного фона и по линейной комбинации потоков излучения, измеренных до и после извлечения объекта измерения из-под экрана, судят о зольности угля. Недостатком известного способа является невозможность полной экранировки от естественного фона. На точность измерения зольности угля известным способом влияют следующие факторы; при изменении толщины и физико-химических свойств объекта измерения (например, при измерении зольности угля в потоке) величина регистрируемого естественного фона также изменяется, что приводит к дополнительной погрешности измерения. Целью изобретения является повыщение точности измерения путем компенсации естественного фона и изменений его регистрируемых значений, вызываемых возможными колебаниями поглощающих свойств объекта измерения. Цель достигается тем, что в способе измерения зольности угля, включающем измерение плотности потока излучения естественно-радиоактивных элементов, содержащихся в угле, посредством детектора излучения, который экранируют от естественного фона во всех направлениях,кроме угла видимости на объект измерения, и измеряют сумму потоков излучения объекта измерения и естественного фона, дополнительно экранируют объект измерения со стороны, противоположной детектору излучения, измеряют сумму потоков излучения объекта измерения и естественного фона, ослабленного дополнительным экранированием, и по линейной комбинации двух сумм потоков излучения, измеренных до и после дополнительного экранирования объекта измерения, судят о зольности угля. Цредлагаемый способ может быть реализован следующим образом. Например, при измерении зольности угля в потоке (на конвейерной ленте) детектор излучения экранируют во всех направлениях, кроме угла видимости на ленту, и устанавливают под ставом конвейера в непосредственной близости от ленты. Измеряют сумму потоков излучения объекта измерения и естественного фона. Дополнительный экран с известным коэффициентом ослабления естественного фона устанавливают над ставом конвейера в непосредственной близости от слоя угля соосно с детектором. Измеряют сумму потоков излучения объекта измерения и естественного фона, ослабленного экраном. О величине зольности угля судят по линейной комбинации измеренных потоков излучения. Применение дополнительного экранирования обеспечивает полпую компенсацию фона и его изменений. Действительно, первый измеренный поток излучения П составит /г +Ак-«ф, где: rtv -скорость счета от излучения естественно - радиоактивных элементов, содержащихся в угле; - скорость счета от естественного фона в отсутствие слоя угля; - коэффициент ослабления слоем угля на конвейере; пфс - скорость счета от естественного фона после ослабления его слоем угля. Второй измеренный поток излучения п оставит «г - «2 -f , фэ де; /, - известный коэффициент ослабления естественного фона экраном; пфа - скорость счета от естественного фона, ослабленного экраном в отсутствие слоя угля. Величину Кэ определяют во время градуировки устройства. С учетом линейной зависимости зольноти угля А от содержания естественно-раиоактивных элементов в угле линейная омбинация измеренных потоков излучения ыражает величину зольности угля А°. л. «S -Ci-tti, де; а - коэффициент изменения скорости счета от излучения объекта измерения при изменении зольности на один процент (величина а определяется при градуировке устройства); i, €2 - градуировочные константы. Измеряя сумму потоков излучения объека измерения и естественного фона, получат полезный сигнал от объекта измерения помеху от естественного фона, регистриуемое значение которого изменяется при зменении поглощающих свойств объекта змерения, что приводит к снижению точости измерения. Тем, что дополнительно экранируют обът измерения со стороны, противоположой детектору, достигается изменение регирирующего значения естественного фона известное число раз. Для получения инормации об этом изменении измеряют

сумму потоков излучения от объекта измерения и естествениого фона, ослабленного дополнительным экранированием. В линейной комбинации двух сумм потоков излучения, измеренных до и после дополнительного экранирования, происходит компенсация естественного фона и изменений его регистрируемых значений, вызванных изменениями поглощающих свойств объекта измерения, что приводит к повышению точности измерения зольности угля.

Пример. Контролируемый слой угля имеет среднюю зольность А - 25%, среднюю скорость счета от излучения естественнорадиоактивных элементов, содержащихся в угле с, коэффициент пропорциональности между скоростью счета и зольностью угля ,4, коэффициент ослабления естественного фона дополнительным экраном ,4, время цикла измерения 1000 с.

Расчеты показывают, что среднеквадратичное отклонение измерения зольности предлагаемым способом составит 0,61% абс., среднеквадратичное отклонение измерения зольности АС известным способом составит . 0,66% абс. В известном способе при измерении зольности угля переменной толщины возникает дополнительная погрещность сгкс за счет колебаний толщины слоя. Например, при изменении толщины слоя угля на 1 см дополнительная погрещность акс 0,75% абс. Суммарная погрещность измерения зольности угля А известным способом составит

° с 1/ 2 I/ ад

ад.. + OKC

изм.

I

l/(0,75r + (0,66) абс.

Из Приведенных расчетов видно, что

предлагаемый способ измерения зольности

угля обеспечивает повыщение точности в

1,5 раза по сравнению с известным способом.

Формула изобретения

Способ измерения зольности угля по его естественной радиоактивности, включающий измерение плотности потока излучения естественно-радиоактивных элементов, содержащихся в угле, посредством детектора излучения, который экранируют от естественного фона во всех направлениях, кроме угла видимости на объект измерения, и измеряют сумму потоков излучения объекта измерения и естественного фона, отличающийся тем, что, с целью повыщения точности измерения зольности угля, дополнительно экранируют объект измерения со стороны, противоположной детектору, измеряют сумму потоков излучений объекта измерения и естественного фона, ослабленного дополнительным экранированием, и

по линейной комбинации двух сумм потоков излучений, измеренных до и после дополнительного экранирования объекта измерения, судят о величине зольности угля.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 409554, кл. G 01 N 23/00, 1970.

2.Патент ФРГ № 1259120, Кл. 42 L 3/52, опубл. 1973.

3.Столяров Л. И. О возможности определения зольности угля по его естественной радиоактивности в сб. Ядерно-физические методы контроля руд и продуктов обогащения, М., ИГД, 1969, с. 93 (прототип).