Способ определения рудных компонентов в сыпучей массе

 

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 комв понента в руде.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

COUNUIK

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТШИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, и asvorevww calnnanbCzav

E (21) 3419929/18-25 ,(22) 09.04.82 (46 ) 15.12.83. Бюл. Р 46 (72) Г.С. Данилов, А.С. Левинский и Е.Н. Ищук ,(71) Среднеазиатский научно-иссле- . довательский и проектный институт цветной металлургии (53) 550.83(088 .8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 530566, кл. а 01 v 5/10, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР

У 468559, кл. G 01 .V 5/10,.1970 (прототип.).

"(54) (57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕННЯ .РУДНЫХ

:КОМПОНЕНТОВ В СЫПУЧЕЙ МАССЕ, включа.ющий. регистрацию интенсивности гам«".,SU„„A ма-излучения радиационного захвата

1тепловых нейтронов в двух энерге» тических интервалах, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и экономичности способа, регистрацию проводят на .пустой и загруженной рудой транспортерной ленте, облучаемой потоком тепловых нейтронов, сравнивают энергетические спектры гамма-излучения изучаемых материалов со спектрами тамма-излучения стального экрана и определяют произведение удельного выхода реакции захвата на макроскопическое сечение поглощения . тепловых нейтронов, по которому д . судят о .концентрации полезного ком- Е понента. в руде.

1061092

Изобретение относится к ядернофизическим способам анализа вещества и основано на измерении гаммайзлучения, возникающего при захвате нейтронов, и может найти применение для экспрессного анализа руды, поступающей в металлургический передел или на обогатительные фабрики.

Известен способ определения содержания элементов, основанный на 30 облучении породы импульсами нейтронов и измерении интенсивности гамма-излучения радиационного захвата ядрами атомов определяемого элемента при двух временах задержки 15 после импульса нейтронов 1 .

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 нейтронов в двух энергетических интервалах (2) .

Недостатком способа является невысокая чувствительность.

Цель и з об ре те н ия - по выше н ие чувствительности и экономичности способа. ЗО

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу определения рудных компонентов в сыпучей массе, включающему регистрацию интенсивности гамма-излучения радиаци- 35

I онного захвата тепловых нейтронов в (= двух энергетических интервалах, регистрацию проводят на пустой и загруженной рудой транспортерной ленте, облучаемой потоком тепло- 40 вых нейтронов, сравнивают энергетические спектры гамма-излучения излучаемых материалов со сдектрами гамма-излучения стального экрана и определяют произведение удельно- 45 го выхода реакции захвата на мак- 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 максималь ному 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 нейт- 60 ронов и детектор гамма-излучения по разные стороны транспортерной ленты и условно считая, что в данном случае соблюдается геометрия узкого пучка, спектральную интен- 65 сивнссть (I ) гамма-излучения, регистрируемую детектором, в любой спектральной области можно представить в виде

, у е (е е -е ),1

,(-е ) ; где Я - средний поток нейтронов через детектор при незагруженной транспортерной ленте; » средний поток нейтронов в исследуемом объеме при незагруженной транспортерной ленте; (с}- макроскопическое сечение захвата тепловых нейтронов породой, как функция кон- центрации полезного компонента; .X - макроскопическое сечение захвата тепловых нейтронов материалом экрана;

< - погонная весовая загрузка ленты; д, э- толщина экрана количество излучаемых и регистрируемых детектором гамма-квантов в i-oM энергетическом интервале на, один поглощенный нейтрон материалом детектора и экt р рана соответственно;

Е (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.

Сомножитель при экспоненте в первом члене правой части равенства (1) представляет собой спектральную интенсивность при незагруженной ленте, I;, о

С учетом этого по (1) можно составить систему уравнений для спектральных интенсивностей в двух спектральных областях АЕ< и дЕ .

3,= J,e ",(1-e )е,(с) (1)

Первые члены правых частей равенств (2) и (3) определяют вклад с спектральную интенсивность излучений экрана и детектора, в то время как вторые члены определяют вклад излучения анализируемого мате риала.

1061092

60

) При анализе руд, не содержащих высоких концентраций железа, меди,. хрома, никеля, аппаратурный спектр захватного гамма-излучения в облас" .ти более б МэВ формируется преимущественно за счет излучения экрана, оправы детектора и вещества детектора.

Выбирая второй энергетический интервал tt области энергий 6,57,5 МэВ,.можно считать, что Е ) » (4-Е )Å2(ñ)Тогда из (3) получим е < — (4) Х(с) -"

Д

3, l

Далее иэ (2) с учетом, (4) можно найти удельный выход реакции захвата для руды в спектральной областиаЕ о

3o Рц .. (6)

Выбирая первый энергетический интервал в области максимального отно-,.

;сительного вклада в аппаратурный спектр захватного гамма-излучения определяемого элемента, можно считать выражение (6) функцией концентрации полезного компонента.

Учитывая, что отношение спектральной интенсивности I к потоку

2 нейтронов при незагруженной ленте величина постоянная, результирующий параметр, являющийся мерой концентрации полезного компонен,та в руде, имеет вид

) о

2 Ц )=p(t.)g (c)g > J l (7) г где К - константа, определяемая гео метрией установки.

На фиг. 1 показана блок-.схема для осуществления способау 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 гамаа-излучения, представляювщй собой серийно выпускаемый сцинтиблок типа Лимон" с кристаллом

) 3aI(TI) 63 tt 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), устанавливают 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 дат чиком 5 сйорости, данные от которых поступают в устройство блокировки измерительной схемы на время движения незагруженной ленты или на время ее остановок, содержащее схему б формирования сигналов дат>0 чиков 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

15 9, управляемый таймером 10, осуществляющим в свою очередь, отсчет времени движения загруженной ленты 3, в устройство 11 ввода лишь в случае движения загруженной трансгО портерной ленты 3, а с датчика 4 веса на аналого-цифровой преобразователь. 12 поступает информация о степени загрузки ленты 3. Усжройство 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 на- . копленная информация о счете в,каналах Н, Н2, времени движения загруженной ленты 3 t, и весе.Q вводится в микро-ЭВМ-14. Одновременно происходит сброс информации в устройствах 11 и 13. Скорости счета в каналах при незагруженной ленте

3 I и I> определяются после кажо о дого включения и настройки амплитудного анализатора 8 и вводятся в память микро-ЭВМ 14.

На фиг. 3 показаны спектры гам40 ма-излучения радиационного захвата в области 7 3 МэВ, измеренные датчиком измерительной установки. Кривые .й, Ь - спектры, измеренные детектором 2 без стального экрана, соот- )

45 ветственно HB пустой H заполненной рудой ленте 3, кривые с и и спектры, измеренные детектором 2 в сталь,ном экране в тех же условиях.

Максимальный вклад излучения рту ти в аппаратурный спектр соответст-, вует спектральной области 3,6-5,0МэВ (фиг. 3).

В таблице приведено сопоставле-" ние измеряемого по предлагаемому способу параметра f(e) с концентрацией ртути в 50-тонных порциях руды по данным химических анализов проб as этих порций. Для сравнения. здесь же приведен параметр вЂ, иэ32 меряемый по известному способу определения ртути B a a tto o att a pj дах, используемому на Никитовском и Хайдарканском месторождениях рту(ти.

1061092 прймер, ртуть. Использование стационарного источника нейтронов при осуществлении предложенного способа Повышает надежность работы из5 мерительного устройства и снижает эксплуатационные расходы в сравнении с известными способами, основанными на применении импульсных, генераторов нейтронов.

Ожидаемый экономический эффект от

10 использования способа при экспрессных анализах трутной руды, посту.пающей в металлургический передел, например на Никитовском ртутном комбинате, составит около 50 тыс.

15 руб. в год.

Способ может быть применен также для определения элементов контрастных по выходу реакции радиацион.ного захвата с вмещающей их поро20 дай, таких как ртуть, кадмий, титан, марганец, вольфрам,. сера.

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

Как видно из таблицы, между параметром f(c) и концентрацией ртути в руде существует тесная корреля« ционная связь. Относительное изменение измеряемого параметра на единицу концентрации ртути по предлагаемому способу примерно. в 5 раз выше, чем по известному, т.е. во столько же раз увеличивается его чувствительность.

Предлагаемый способ позволяет выполнять экспрессные определений концентрации полезного компойента в руде, перемещаемой транспортер.ной лентой, что невозможно при применении иэвестных технических ре- шений для таких.збтементов как., на,А, 3q

32 отн. ед.

Погонная загрузка кг/м

f(c ) усл. ед., 10.Скорость счета в спектральных интервалах, имп/с.

Хонцент. рация рту« ти, %.d, ф

I I I. Х

4 86 65 112

63,0

71,4 89,0

56,2

7,2

1 0,250 51,7

2 0,055 78,1

55,8

62,8

70,25 80 25

56,7

3 0,068 64,6

4 0,040 73,7

66,5

80,0 79 4

66,9 55,8

70,7 54,8

5. 0,171 62,1

3,04 58 1,24

70,2 56,8

13,0

1 3, 9

69,2 59,7

2,33 . 55,1,16

58,6

71,1

86,3 54,0.79<4

85,0 54,3

5, 81 46 1,.56

9,7

83,1

57,2

87,4 58,0

2,00

6 0 091 62 8

7 0,029 55,3

8 0,062 72,2

9 0 478 69 2

10 - 0,416 78,8

11 0,403 63,2

12 0,468 62,2

13 0,00

2,65 59 1,125 2,5

2,12 8,8 1,17 &, 0

2,14 .17 51,20 20,0

3,73 50 1 29 .9 5

242 34 1,21 145

6,98 52 .1,60 9,2

5 94 49 1 45 &,б

681 51 i 51 77

1061092

1061092

Составитель Л. Топорова

Редактор 0. Колесникова Техред Л.Пилипенко Корректор. А, Тяско

Заказ 10035/49 Тираж .710 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

° ВЮЮ °

Филиал ППП "Патент", г. ужгород, ул. Проектная, 4