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專利名稱：電子對湮沒輻射效應(yīng)大塊礦石品位在線檢測方法及其系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于核探測技術(shù)應(yīng)用和自動化檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種電子對湮沒輻射效應(yīng)大塊礦石品位在線檢測方法及其系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中，一般用X熒光法或化學(xué)分析法測定礦石品位。由于X熒光的穿透能力極弱(小于1mm)，所以X熒光的測量受到礦石顆粒度大小的嚴(yán)重影響，測量前必須首先對礦石進(jìn)行破碎、研磨、再通過恒壓力壓片將研磨后的礦粉制成厚度一致、密度恒定的薄片，才能進(jìn)行X熒光分析；而采用化學(xué)分析法，也需要首先對礦石進(jìn)行破碎、研磨、過篩、縮分，然后才能進(jìn)行化學(xué)分析。兩種方法的過程均費(fèi)時(shí)費(fèi)工、費(fèi)用也高，只適用于實(shí)驗(yàn)室測定，難以滿足對礦石品位進(jìn)行全額、快速檢測的需要，更不可能滿足對生產(chǎn)過程進(jìn)行實(shí)時(shí)控制的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種電子對湮沒輻射效應(yīng)大塊礦石品位在線檢測方法及其系統(tǒng)，它可以實(shí)現(xiàn)大塊礦石的全額、快速和準(zhǔn)確檢測，同時(shí)可以降低檢測成本。
本發(fā)明利用γ射線照射礦石，測量因電子對湮滅和COMPTON效應(yīng)而產(chǎn)生的γ譜線，從而求出鐵礦石的品位值(鐵在礦石中的質(zhì)量百分比)，具體方案如下(1)放射源與探測器置于被測礦石的同一側(cè)，放射源與探測器的安裝應(yīng)保證放射源發(fā)出的光子束與探測器接收的光子束之間的夾角＜60°，探測器的溫度范圍控制在40～60℃；(2)放射源以能量大于1.022Mev的γ射線照射礦石；(3)在經(jīng)過穩(wěn)峰的γ譜線上選取兩個(gè)敏感區(qū)S1和S2，根據(jù)下式求出礦石中鐵或其他重金屬的品位值PP＝A·K2+B·K+C(a)上式中K＝S2/S1S1-COMPTON散射敏感區(qū)面積；
S2-湮滅輻射敏感區(qū)面積；A，B，C-待定系數(shù)，對已知品位的礦石進(jìn)行測量，用最小二乘法擬合式(a)，可求得A，B，C。
其檢測系統(tǒng)，包括放射源、探測器和與探測器連接的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，放射源和探測器設(shè)在一個(gè)框架上，框架上設(shè)有兩個(gè)凹槽，一個(gè)凹槽內(nèi)放置受屏蔽的放射源，另一個(gè)凹槽內(nèi)放置受屏蔽的探測器，放射源與探測器軸線在同一水平線上，放射源與探測器的接收端相對，中間設(shè)置有貧鈾隔斷，放射源和探測器的上方設(shè)有開口，貧鈾隔斷與放射源的屏蔽之間設(shè)有一個(gè)小于60°的開口，探測器的接收端外側(cè)的屏蔽也有一個(gè)大于90°的開口，保證放射源發(fā)出的光子束與探測器接收的光子束之間的夾角＜60°。所述的探測器中包括加熱器和溫度檢測控制器件，以保證探測器溫度恒定在40～60℃。所述的放射源的屏蔽采用貧鈾和鉛組合屏蔽的方式，貧鈾設(shè)置鉛屏蔽的內(nèi)部。放射源采用226Ra，活度范圍為1.5～5×109Bq；所述的探測器是采用大體積NaI晶體、光電倍增管、前置放大器和高壓產(chǎn)生器構(gòu)成的閃爍探測器，NaI晶體的尺寸范圍是φ100×100～φ200×200mm。智能控制儀與放射源、探測器、標(biāo)定皮帶及工業(yè)控制計(jì)算機(jī)連接。
本發(fā)明的效果在于本發(fā)明可用于金屬礦山、采礦廠、選礦廠和港口，在礦石輸送過程中對礦石品位進(jìn)行在線檢測，也可直接用于大塊礦石品位的快速分析，尤其是對于皮帶輸送的礦石進(jìn)行在線品位檢測。相對于現(xiàn)有的技術(shù)，本發(fā)明使得礦石品位檢測的效率提高，成本降低，同時(shí)操作方便，而且可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)在線。測量品位誤差小于0.4％，在礦石粒度小于150mm時(shí)，品位測量不受礦石粒度變化的影響。


本發(fā)明具有兩個(gè)附圖圖1為電子對湮沒輻射效應(yīng)大塊礦石品位在線檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為智能測控儀與其它裝置的連接框圖。
圖中1.被測礦石 2.輸送皮帶 3.鉛屏蔽 4.貧鈾 5.鎢或貧軸6.放射源 7.探測器 8.返回皮帶 9.標(biāo)定皮帶10.智能測控儀 11.工業(yè)控制計(jì)算機(jī)具體實(shí)施方式
電子對湮沒輻射效應(yīng)大塊礦石品位在線檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示。所述的放射源采用的是活度為1.85GBq的226Ra，探測器采用的是φ100×100mm的NaI晶體、光電倍增管、前置放大器和高壓產(chǎn)生器構(gòu)成的閃爍探測器。
放射源6和探測器7設(shè)在一個(gè)上方敞口并設(shè)有兩個(gè)凹槽的框架內(nèi)，一個(gè)凹槽內(nèi)放置受屏蔽的放射源6，另一個(gè)凹槽內(nèi)放置受屏蔽的探測器7，放射源6與探測器7軸線在同一水平線上，放射源6與探測器7的接收端相對，中間設(shè)置有隔斷貧鈾4，放射源6和探測器7的上方設(shè)有開口，隔斷貧鈾4與放射源6的屏蔽之間設(shè)有一個(gè)小于60°的開口，探測器7的接收端外側(cè)的屏蔽也有一個(gè)大于90°的開口，保證放射源發(fā)出的光子束與探測器接收的光子束之間的夾角＜60°。探測器7中包括加熱器和溫度檢測控制器件，以保證探測器7溫度恒定在40～60℃。放射源6由外至內(nèi)起輻射屏蔽作用的依次是鉛屏蔽3、貧鈾4和鎢或貧鈾，放射源6的屏蔽采用貧鈾和鉛組合屏蔽的方式，貧鈾設(shè)置鉛屏蔽的內(nèi)部；探測器7采用鉛屏蔽。結(jié)合如圖2所示，智能控制儀10與放射源6、探測器7、標(biāo)定裝置及工業(yè)控制計(jì)算機(jī)11分別連接，裝有放射源6和探測器7的框架安裝在的一個(gè)測量小車上，由智能測控儀10控制其運(yùn)行；標(biāo)定裝置，包括標(biāo)定皮帶9和驅(qū)動電機(jī)，驅(qū)動電機(jī)可帶動標(biāo)定皮帶往返勻速移動。
本發(fā)明電子對湮沒輻射效應(yīng)大塊礦石品位在線檢測的一種具體
(2)放射源6以能量大于1.022Mev的γ射線照射輸送皮帶2上的被測礦石1。
當(dāng)能量大于1.022Mev的γ射線照射礦石時(shí)，會發(fā)生電子對效應(yīng)，產(chǎn)生一對正、負(fù)電子。產(chǎn)生的正電子是極不穩(wěn)定的，它很快就會和另一個(gè)負(fù)電子發(fā)生湮沒輻射，生成兩個(gè)能量為0.511MeV的γ光子。鐵元素發(fā)生湮滅輻射的概率遠(yuǎn)大于礦石中其他元素，所以測量到的湮滅輻射光子的強(qiáng)度和鐵元素的含量有關(guān)。同時(shí)，γ射線照射到礦石上會產(chǎn)生COMPTON散射效應(yīng)，探測到的散射γ能譜和單位體積內(nèi)礦石的總質(zhì)量有關(guān)。
(3)探測裝置中的對探測器7采集到的γ譜線進(jìn)行穩(wěn)峰處理，其自動穩(wěn)峰方案是測量到的γ譜線的特征峰作為穩(wěn)峰基準(zhǔn)，將峰分為上下兩部分，以上下兩部分的面積(計(jì)數(shù)率)的比值——“計(jì)數(shù)比”達(dá)到一定的數(shù)值作為條件。當(dāng)探測器的增益發(fā)生漂移時(shí)，計(jì)數(shù)比發(fā)生變化，此時(shí)由智能控制儀10控制，改變供給探測器光電倍增管的高壓值，從而使增益變化，對漂移進(jìn)行補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)自動穩(wěn)峰。整個(gè)穩(wěn)峰過程由智能測控儀10實(shí)現(xiàn)軟件PID調(diào)節(jié)和多信息智能控制，實(shí)現(xiàn)電路的高穩(wěn)定性和高可靠性。用微處理機(jī)對測到的能譜曲線進(jìn)行分析、處理、控制，可杜絕目前穩(wěn)峰技術(shù)常出現(xiàn)的跑峰和死峰現(xiàn)象。
由工業(yè)控制計(jì)算機(jī)11在γ譜線上選取兩個(gè)敏感區(qū)S1和S2，根據(jù)下式求出礦石中鐵或其他重金屬的品位值PP＝A·K2+B·K+C (a)上式中K＝S2/S1S1-COMPTON散射敏感區(qū)面積；S2-湮滅輻射敏感區(qū)面積；A，B，C-待定系數(shù)，對已知品位的礦石進(jìn)行測量，用最小二乘法擬合式(a)，可求得A，B，C。
放射源的屏蔽體內(nèi)部采用貧鈾芯體，可以在保證屏蔽效果的前提下大大降低屏蔽體的體積和重量，且不會增加很多成本。放射源和探測器之間的貧鈾塊用于在保證屏蔽效果的前提下，減小探測器探測到的COMPTON散射γ射線的夾角，從而降低探測到的散射γ射線的能量，減少散射γ射線對湮沒輻射光子的干擾。
圖1中的返回皮帶8與輸送皮帶2是同一條皮帶，標(biāo)定皮帶9在標(biāo)定時(shí)使用。系統(tǒng)中的標(biāo)定裝置包括標(biāo)定皮帶9和驅(qū)動電機(jī)，當(dāng)測量裝置需要標(biāo)定時(shí)，智能測控儀10控制測量小車將測量裝置移動至放有已知品位礦石樣品的標(biāo)定皮帶9下方，然后智能測控儀10控制驅(qū)動電機(jī)帶動標(biāo)定皮帶9做往返勻速運(yùn)動，探測裝置通過對礦石樣品的測量進(jìn)行標(biāo)定和校準(zhǔn)。
智能測控儀10采用89c252單片處理芯片，16位數(shù)字顯示，20個(gè)按鍵，多道能譜分析電路，8路A/D，8路D/A，8路開關(guān)輸入，8路開關(guān)輸出，其主要功能是實(shí)現(xiàn)自動穩(wěn)峰、實(shí)現(xiàn)多道γ能譜的數(shù)據(jù)采集，同時(shí)還能控制驅(qū)動電機(jī)實(shí)現(xiàn)儀表的測量、校準(zhǔn)、標(biāo)定、保護(hù)等。智能測控儀10帶有操作鍵盤和數(shù)碼顯示器，可獨(dú)立進(jìn)行操作和編程。
工業(yè)控制計(jì)算機(jī)11采用Pentium 166型CPU、ZH主頻166MHz、20G硬盤、64M內(nèi)存。可實(shí)現(xiàn)對智能測控儀的遠(yuǎn)距離操作，并對現(xiàn)場采來的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，求得礦石品位值。可以顯示分析結(jié)果、能譜曲線、各部分電路的工作狀態(tài)，進(jìn)行故障自診斷，輸出各種控制信號，如輸出品位信號和各種報(bào)警信號。
當(dāng)?shù)V石粒度小于150mm，品位范圍在15～66％之間時(shí)，測量品位誤差小于0.4％。儀表能對輸送過程的礦石全部進(jìn)行檢測，每10分鐘記錄并保存一次品位的平均值。
權(quán)利要求
1.一種電子對湮沒輻射效應(yīng)大塊礦石品位在線檢測方法，其特征在于(1)放射源與探測器置于被測礦石的同一側(cè)，放射源與探測器的安裝應(yīng)保證放射源發(fā)出的光子束與探測器接收的光子束之間的夾角＜60°，探測器的溫度范圍控制在40～60℃；(2)放射源以能量大于1.022Mev的γ射線照射礦石；(3)在經(jīng)過穩(wěn)峰的γ譜線上選取兩個(gè)敏感區(qū)S1和S2，根據(jù)下式求出礦石中鐵或其他重金屬的品位值PP＝A·K2+B·K+C(a)上式中K＝S2/S1S1-COMPTON散射敏感區(qū)面積；S2-湮滅輻射敏感區(qū)面積；A，B，C-待定系數(shù)，對已知品位的礦石進(jìn)行測量，用最小二乘法擬合式(a)，可求得A，B，C。
2.如權(quán)利要求1所述的電子對湮沒輻射效應(yīng)大塊礦石品位在線檢測方法，其特征在于用測到的γ譜線特征峰作為基準(zhǔn)，將峰分為上下兩部分，以上下兩部分面積的比值達(dá)到一定的數(shù)值作為穩(wěn)定條件，對增益的漂移進(jìn)行補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)峰。
3.一種電子對湮沒輻射效應(yīng)大塊礦石品位在線檢測系統(tǒng)，包括放射源(6)、探測器(7)和探測器(7)連接的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)(11)，其特征在于放射源(6)和探測器(7)設(shè)在一個(gè)框架上，放射源(6)和探測器(7)的上方設(shè)有開口，保證放射源發(fā)出的光子束與探測器接收的光子束之間的夾角＜60°。
4.如權(quán)利要求3所述的檢測系統(tǒng)，其特征在于框架上設(shè)有兩個(gè)凹槽，一個(gè)凹槽內(nèi)放置受屏蔽的放射源(6)，另一個(gè)凹槽內(nèi)放置受屏蔽的探測器(7)，放射源(6)與探測器(7)軸線在同一水平線上，放射源(6)與探測器(7)的接收端相對，中間設(shè)置有貧鈾隔斷(4)，貧鈾隔斷(4)與放射源(6)的屏蔽(3)之間設(shè)有一個(gè)小于60°的開口，探測器(7)的接收端外側(cè)的屏蔽(3)也有一個(gè)大于90°的開口。
5.如權(quán)利要求3或4所述的檢測系統(tǒng)，其特征在于所述的探測器(7)中包括加熱器和溫度檢測控制器件，以保證探測器溫度恒定在40～60℃。
6.如權(quán)利要求3或4所述的檢測系統(tǒng)，其特征在于所述的放射源(6)的屏蔽采用貧鈾和鉛組合屏蔽的方式，貧鈾設(shè)置鉛屏蔽的內(nèi)部。
7.如權(quán)利要求3或4所述的檢測系統(tǒng)，其特征在于所述的放射源(6)采用226Ra，活度范圍為1.5～5×109Bq；所述的探測器是采用大體積NaI晶體、光電倍增管、前置放大器和高壓產(chǎn)生器構(gòu)成的閃爍探測器，NaI晶體的尺寸范圍是φ100×100～φ200×200mm。
8.如權(quán)利要求3或4所述的檢測系統(tǒng)，其特征在于智能控制儀(10)與放射源(6)、探測器(7)、標(biāo)定皮帶(9)及工業(yè)控制計(jì)算機(jī)(11)分別連接。
9.如權(quán)利要求所述7的檢測系統(tǒng)，其特征在于所述的框架安裝在的一個(gè)測量小車上，由智能測控儀(10)控制其運(yùn)行。
10.如權(quán)利要求7所述的檢測系統(tǒng)，其特征在于系統(tǒng)中設(shè)有標(biāo)定裝置，包括標(biāo)定皮帶(9)和驅(qū)動電機(jī)，驅(qū)動電機(jī)可帶動標(biāo)定皮帶(9)往返勻速移動。
全文摘要
本發(fā)明提供一種電子對湮沒輻射效應(yīng)大塊礦石品位在線檢測方法及其系統(tǒng),放射源和探測器設(shè)在一個(gè)框架上,放射源與探測器的接收端相對,中間設(shè)置有貧鈾隔斷,放射源和探測器的上方設(shè)有開口,保證放射源發(fā)出的光子束與探測器接收的光子束之間的夾角<60°。探測器中包括加熱器和溫度檢測控制器件,以保證探測器溫度恒定在40～60℃。放射源的屏蔽采用貧鈾和鉛組合屏蔽的方式,貧鈾設(shè)置鉛屏蔽的內(nèi)部。智能控制儀與放射源、探測器、標(biāo)定皮帶及工業(yè)控制計(jì)算機(jī)分別連接。本發(fā)明可用于金屬礦山、采礦廠、選礦廠和港口,可直接用于大塊礦石品位的快速分析,提高檢測的效率,降低成本,測量品位誤差小于0.4%。
文檔編號G01N23/203GK1356540SQ0113508
公開日2002年7月3日 申請日期2001年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月27日
發(fā)明者侯朝勤 申請人:丹東東方測控技術(shù)有限公司, 侯朝勤